非晶态聚合物的三种力学状态
材料化学 化工大学课后习题答案
第一章1、晶体一般的特点是什么?点阵和晶体的结构有何关系？答：（1）晶体的一般特点是：a 、均匀性：指在宏观观察中，晶体表现为各部分性状相同的物体b 、各向异性：晶体在不同方向上具有不同的物理性质c 、自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸多面体外形d 、固定熔点：晶体具有固定的熔点e、对称性：晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性（2）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。
点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象，点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象，它们之间存在这样一个关系：点阵结构＝点阵＋结构基元点阵＝点阵结构－结构基元2、什么是同质多晶？什么是类质同晶？一些组成固定的化合物，由于其内部微粒可以以不同的方式堆积，因而产生不同种类的晶体，我们把这种同一化合组成存在两种或两种以上晶体结构形式的现象为同质多晶现象。
在两个或多个化合物中，如果化学式相似，晶体结构形式相同，并能互相置换的现象，我们称之为类质同晶现象。
3、产生晶体缺陷的原因是什么？晶体缺陷对晶体的物理化学性质的影响如何？答：晶体产生缺陷的原因主要有：（1）实际晶体中的微粒总是有限的；（2）存在着表面效应；（3）存在着表面效应；（4）粒子热运动；（5）存在着杂质。
在实际晶体中缺陷和畸变的存在使正常的点阵结构受到了一定程度的破坏或扰乱，对晶体的生长，晶体的力学性能、电学性能、磁学性能和光学性能等到都有很大的影响，在生产和科研中非常重要，是固体物理、固体化学和材料科学等领域的重要内容。
第二章１、晶体的结构特性是什么？这些特性是什么原因引起的？（1）晶体的均匀性：晶体的均匀性是焓因素决定的；非晶体的均匀性是由熵因素引起的。
（2）晶体的各向异性：由于晶体在各个方向上的点阵向量不同，导致了晶体在不同方向上具有不同的物理性质（3）晶体的自范性：在适宜的外界条件下，晶体能自发生长出晶面，晶棱等几何元素所转成的凸多面体，晶体的这一性质即为晶体的自范性。
高分子物理知识点总结及习题
聚合物的结构（计算题：均方末端距与结晶度）1.简述聚合物的层次结构。
答：聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构，高分子的链结构包括近程结构（一级结构）和远程结构（二级结构）。
一级结构包括化学组成、结构单元链接方式、构型、支化与交联。
二级结构包括高分子链大小（相对分子质量、均方末端距、均方半径）和分子链形态（构象、柔顺性）。
三级结构属于凝聚态结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。
构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
（要改变构型，必须经过化学键的断裂和重组。
）高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。
旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同、间同和无规三种不同的异构体（其中，高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。
）。
全同（或等规）立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构：取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接无规立构：取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接几何异构是由于主链中存在双键而形成的，有顺式和反式两种异构体。
构象：原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。
链段：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元链节（又称为重复单元）：聚合物中组成和结构相同的最小单位高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。
其中支化高分子的性质与线性高分子相似，可以溶解，加热可以熔化。
但由于支化破坏了高分子链的规整性，其结晶能力大大降低，因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等，都较相应的线性高分子的低。
交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构，交联高分子不能溶解，只能溶胀，加热也不能熔融。
高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。
单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因，内旋转越自由，卷曲的趋势就越大。
(完整版)高分子材料基础——习题
第一章一．选择题1.1907年，世界上第一个合成树脂（）也即电木，投入工业化生产。
A.脲醛树脂B.有机硅树脂C.醇醛树脂D.酚醛树脂2.世界经济的四大支柱产业是信息工业、能源工程、生物工程和（）。
A.木材工业B.材料工业C.金属工业D.家具工业3.以下哪一种材料（）属于合成高分子材料。
A.聚氯乙烯B.头发C.硅酸钠D.蛋白质4.（）双键既可均裂，也可异裂，因此可进行自由基聚合或阴阳离子聚合。
A.烯类单体的C—CB.醛、酮中羰基C.共轭D.不存在5.分子中含有（）基团，如烷基、烷氧基、苯基、乙烯基等，碳—碳双键上电子云增加，有利于阳离子聚合进行。
A.吸电子B.推电子C.极性D.非极性6.分子中含有（A）基团，如腈基、羰基（醛、酮、酸、酯）等有利于阴离子聚合进行。
A.吸电子B.推电子C.极性D.非极性7.连锁聚合反应每一步的速度和活化能（A）。
A.相差很大B.相差不大C.没有规律D.完全相同8.多数（）反应是典型的逐步聚合反应。
A.自由基聚合B.阳离子聚合C.缩聚D.加成9.（）可分离出中间产物，并使此中间产物再进一步反应。
A.自由基聚合B.阳离子聚合C.连锁聚合D.逐步聚合10.羧基在中和反应中的活性中心是（）。
A.—COOHB.HC.—OHD.—COO11.羧基在酯化反应中的活性中心是（）。
A.—COOHB.HC.—OHD.—COO二．填空题1.高分子化合物简称（），又称（）或（），是指分子很长很大，相对分子质量很高的化合物。
2.当一个化合物的（）足够大，以致多一个链节或少一个链节不会影响其基本性能时，称为（）。
3.聚合物的形成是指（）通过一定的化学反应，以一定的（）方式以共价键彼此连接起来的。
4.1965年我国用人工合成的方法制成（），这是世界上出现的第一个（），对于揭开生命的奥秘有着重大的意义。
5.按性能分类，高分子材料主要包括（）、（）和（）三大类。
6.按主链元素组成分类，高分子材料主要包括（）、（）和（）。
非晶态高聚物的热力学状态及转变
表7-5 几种纤维织物的常用热定形温度
纤维品种
涤纶 羊毛 锦纶66 腈纶 丙纶
热水定形 120~130 90~100 100~120 125～135 100~120
热定形温度(℃) 蒸汽定形 120~130 100~120 110~120 130～140 120~130
干热定形 190~210 130~150 170~190
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纺织物理
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chap6 纤维的热学性
粘弹态转变区： 纤维表现流动性，模量迅速下降，形变迅速增加 。 用Tf表示。链段热运动逐渐加剧，大分子链段在长 范围内甚至整体的相对位移。
粘流态： 变形容易且不可逆，呈现一种具有粘滞性可流动的 液体状态。纤维大分子链段运动剧烈，各大分子链 间可以发生相对位移，从而产生不可逆变形。
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chap6 纤维的热学性
几种纺织纤维的热转变点
纤维种类
玻璃化温度
软化点
熔点
棉 羊毛 桑蚕丝 粘胶纤维 醋酯纤维 涤纶 锦纶6 锦纶66
腈纶
维纶
丙纶 氯纶
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----186 80,67,90 47,65 85 80～100, 140～150
85
-35 82
----195～205 235～240 180 225
晶体的导热系数：晶体的导热系数有峰值。高温时，晶格的振动造 成声子自由程的大幅下架，晶体与非晶体的导热系数接近。
晶相与非晶相的比例：当纤维材料中晶相大于非晶相时，导热系数 随温度的升高而稍有下降；反之则增大；当两者比例合适时，导热 系数可在相当大的温度范围内保持常数。
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非晶态聚合物的力学状态.
高弹态
蜷曲
伸展
T增加，虽然整个分子的移动不可能，但是当T＝Tg 时，分子 热运动的能量足以克服内旋转的位垒，链段开始运动，可以通过 单键的内旋转改变构象，甚至可以使部分链段产生滑移。也就是 说当温度升高到某一温度，链段运动的 减少到与实验测量时间 同一个数量级时，我们便可以观察到链段运动，聚合物便进入了 高弹态。
常温下处于玻璃态的高聚物通常用作塑料 常温下处于高弹态的高聚物通常用作橡胶 粘流态是高聚物成型的最重要的状态
3.分子量对温度-形变曲线的影响
当分子量很低时，整个分子链不够一个链段长度，运 动单元只是整个分子，因而Tg与Tf重复，不出现高弹 态，但随M增大，Tg增大
当分子量增加到一定值，如图中M3<M4<M5，就出现了 第二运动单元-链段，此时曲线上Tg与Tf不再重合，出 现高弹平台，由于链段大小主要决定于分子链的柔顺性 和邻近分子间的影响，与整个分子长度关系不大，所以 Tg不再随分子量增加而改变。
力学性能：受力后，形变ε很小，模量E很高；形变与所受的 力大小成正比σ=Eε（符合虎克定律）；当外力除去后，形变立 刻恢复（可逆普弹形变）。
应用：处于玻璃态的聚合物可作为塑料，如PS、PMMA、 PVC等
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形 变
玻 璃
A 玻璃态
化 转
变
区
域
B 高弹态
粘
流
转
变 区
C 粘流态
域
Tb
Tg
Tf
Td 温度
二个转变区
玻璃化转变区 粘流转变区
玻璃态
运动单元：温度较低（T＜Tg），分子运动的能量很低，不 能克服单键内旋转的位垒，链段被冻结，只有小运动单元（侧 基，链节，支链）能运动，因此不能实现构象转变。即链段运 动的松弛时间为无穷大，大大超过实验测量的时间范围。因此 此时受外力时，链段运动被冻结，只能使链的键长键角发生微 小的改变。
华东理工大学高分子科学课后答案高分子物理部分第二章
第二章（P255）1．简述聚合物的分子运动特点。
答：聚合物的分子运动的特点是：运动单元的多重性：聚合物的运动单元可以是侧基、支链、链节、链段和整个分子等。
高分子热运动是一个松弛过程：在一定的外界条件下，聚合物从一种平衡状态通过热运动达到与外界条件相适应的新的平衡态，这个过程不是瞬间完成的，需要一定的时间。
高分子热运动与温度有关：随着温度的升高，高分子热运动的松弛时间缩短。
2．试用自由体积理论解释聚合物的玻璃化转变。
答：根据自由体积理论，液体或固体物质的体积是由两部分组成的：一部分是被分子占据的体积，称为已占体积，另一部分是未被占据的以“孔穴”形式分散于整个物质之中的自由体积。
正是由于自由体积的存在，分子链才可能通过转动和位移而调整构象。
自由体积理论认为，当高聚物冷却时，起先自由体积逐渐减少，到某一温度时，自由体积将达到最低值，这时高聚物进入玻璃态。
在玻璃态下，由于链段运动被冻结，自由体积也被冻结，并保持一恒定值。
因此，对任何高聚物，玻璃化温度就是自由体积达到某一临界值时的温度，高聚物的玻璃态可视为等自由体积状态。
3．何谓玻璃化转变温度？简述一种测量聚合物玻璃化温度的方法。
答：聚合物玻璃态与高弹态之间的转变称为玻璃化转变，对应的转变温度为玻璃化转变温度。
玻璃化转变温度可以用膨胀计法测定，即直接测量高聚物的体积或比容随温度的变化。
从体积或比容对温度曲线两端的直线部分外推，其交点对应的温度作为T；g T也可以用差热分析测量，其基本原理是在等速升温的条件下，连续测定被测试g样与惰性基准物之间的温度差△T，并以△T对试样T作图，即得差热曲线，曲线上出现一台阶，台阶处所对应的温度即为T。
g4．试从分子运动的观点说明非晶聚合物的三种力学状态和两种转变。
答：在玻璃态下（T<Tg ），由于温度较低，分子运动的能量很低，不足以克服主链内旋转的位垒，因此不足以激发起链段的运动，链段处于被冻结的状态，只有那些较小的运动单元，如侧基、支链和小链节能运动。
何曼君《高分子物理》(第3版)配套题库【章节题库】第5章 聚合物的非晶态 【圣才出品】
十万种考研考证电子书、题库视频学习平台圣才电子书 第5章聚合物的非晶态一、选择题1．下列三种高聚物中，玻璃化温度最低的是（）。
A．聚乙烯B．聚甲醛C．聚二甲基硅氧烷【答案】C2．在聚合物中加入增塑剂，会导致玻璃化温度（）。
A．升高B．下降C．不变【答案】B3．无规共聚物的玻璃化温度（）。
A．介于两相应均聚物之问B．比相应的均聚物都高C．比相应的均聚物都低【答案】A4．交联会导致聚合物的玻璃化温度（）。
十万种考研考证电子书、题库视频学习平台圣才电子书A．升高B．下降C．不变【答案】A5．在共轭二烯烃中，反式异构体的玻璃化温度比顺式（）。
A．高B．低C．无差别【答案】A6．非晶态聚合物的三种力学状态，其中模量最低的是（）。
A．玻璃态B．高弹态C．黏流态【答案】C7．增加分子极性，聚合物的玻璃化温度将（）。
A．升高B．下降C．保持不变【答案】A十万种考研考证电子书、题库视频学习平台圣才电子书 8．聚合物分子间形成氢键，会使玻璃化温度（）。
A．显著下降B．显著升高C．保持不变【答案】B 9．聚合物的黏流活化能随分子极性的增大而（）。
A．增大B．降低C．基本不变【答案】A 10．聚合物分子链的刚性增大，则黏流温度（）。
A．降低B．升高C．基本不变【答案】B 11．增大剪切应力，聚合物的黏流温度将（）。
A．升高B．降低十万种考研考证电子书、题库视频学习平台圣才电子书C．基本不变【答案】B12．同一聚合物的下列三种不同的黏度，最大的是（）。
A．零剪切黏度B．表观黏度C．无穷剪切黏度【答案】A13．分子间相互作用增强，则熔体黏度将（）。
A．增大B．降低C．基本不变【答案】A14．随着相对分子质量的增大，聚合物的黏流温度将（）。
A．升高B．降低C．基本不变【答案】A15．高聚物的熔体黏度随其相对分子质量的增大而（）。
A．不变B．下降C．上升【答案】C16．聚合物的分子链越柔顺，其黏流活化能越（）。
A．高B．低C．不确定【答案】B17．大多数聚合物熔体的流动指数n（）。
名词解释-高分子物理
一、名词解释1.碳链高分子：主链全部由碳原子组成的高分子化合物。
2、杂链高分子主链由碳原子与其他原子以共价键连接而成的高分子化合物3、元素高分子主链上不含碳原子，由硅磷锗铝钛砷锑等元素以共价键结合而成的高分子。
4全同立构如果将聚合物分子链拉成平面锯齿状，每一结构单元的取代基可以全部位于平面的一侧，即高分子链全部由一种旋光异构的结构单元键接组成，称为全同立构。
5构型指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。
6间同立构如果将聚合物分子链拉成平面锯齿状，结构单元的取代基交替位于平面的两侧，即高分子链由两种旋光异构的结构单元交替键接组成，称为间同立构。
7无规立构：如果将聚合物分子链拉成平面锯齿状，结构单元的取代基无规位于平面的两侧，即高分子链由两种旋光异构的结构单元无规键接组成，称为无规立构。
8旋光异构体:是指饱和碳氢化合物中碳原子连接四个不同的原子和基团时,此碳原子称为不对称碳原子,可形成互为镜像,具有不同旋光性,产生的异构体称为旋光异构体。
9几何异构体几何异构是指1，4-加聚的双烯烃类聚合物主链上含有不能内旋转的双键，双键上的取代基在双键两侧的不同排列方式而形成顺式和反式构型，称之为几何异构体。
10构象：构象是指由单键内旋转而形成的分子中原子的各种空间排列的形态。
11数均分子量指以分子数量统计平均的相对分子质量。
12重均分子量：以分子重量统计平均的相对分子质量。
13粘均分子量：以稀溶液黏度法测得的平均相对分子质量。
14多分散性系数：是指高分子相对分子质量的分散程度。
15柔性：高分子链通过单键内旋转而改变其构象的性质称为柔性。
16静电力：极性分子的永久偶极间的正负极相互作用力。
17诱导力：极性分子的永久偶极与由其对其它分子引起的诱导偶极间的相互作用力。
18色散力：分子的瞬间偶极间的相互作用力。
19内聚能：是指将一摩尔液体或固体分子气化时所需要的能量。
20内聚能密度：是指单位体积的内聚能。
21结晶度:是指结晶的程度，结晶部分的质量或体积对全体质量或体积的百分数。
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非晶态聚合物是一种具有高度无序结构的材料，其力学性能取决于材料的微观结构和分子链的排列方式。
非晶态聚合物的力学状态通常可以分为三种：玻璃态、高弹态和黏流态。
玻璃态是非晶态聚合物在低温下的一种力学状态，此时分子链之间的运动受到限制，材料表现出高硬度和脆性。
玻璃态的非晶态聚合物在受到外力作用时容易发生断裂，因此不适合作为结构材料。
然而，玻璃态聚合物在光学和电子领域具有广泛的应用，例如制作光学纤维和液晶显示器等。
高弹态是非晶态聚合物在较高温度下的一种力学状态，此时分子链之间的运动较为活跃，材料表现出高弹性和韧性。
高弹态的非晶态聚合物在受到外力作用时能够发生较大形变，并且能够在外力消失后恢复原状。
因此，高弹态聚合物广泛应用于制造橡胶制品、弹性体和减震材料等领域。
黏流态是非晶态聚合物在高温下的一种力学状态，此时分子链之间的运动非常活跃，材料表现出类似流体的性质。
黏流态的非晶态聚合物在受到外力作用时能够发生流动，并且能够在外力消失后保持变形后的形状。
因此，黏流态聚合物广泛应用于制造塑料制品、薄膜和涂层等领域。
非晶态聚合物的力学状态与其微观结构和分子链的排列方式密切相关。
通过改变材料的化学成分、分子量和加工条件等参数，可以调节非晶态聚合物的力学状态，从而满足不同应用场景的需求。
此外，非晶态聚合物的力学状态也与材料的老化和降解过程密切相关，因此需要关注材料的储存和使用条件，以确保材料的性能和寿命。