高分子物理考试复习总结
高分子物理复习资料归纳

高物第一章习题1.测量数均分子量,不可以选择以下哪种方法:(B)。
A.气相渗透法B.光散射法C.渗透压法D.端基滴定法2.对于三大合成材料来说,要恰当选择分子量,在满足加工要求的前提下,尽量( B )分子量。
A.降低B.提高C.保持D.调节3.凝胶色谱法(GPC)分离不同分子量的样品时,最先流出的是分子量(大)的部分,是依据(体积排除)机理进行分离的。
4.测量重均分子量可以选择以下哪种方法:(D)A.粘度法B.端基滴定法C.渗透压法D.光散射法5. 下列相同分子量的聚合物,在相同条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最大的为( D )(A)高支化度聚合物(B)中支化度聚合物(C)低支化度聚合物(D)线性聚合物6. 内聚能密度:定义克服分子间作用力,1mol的凝聚体汽化时所需的能量为内聚能密度,表征分子间作用力的强弱。
7. 同样都是高分子材料,在具体用途分类中为什么有的是纤维,有的是塑料,有的是橡胶?同样是纯的塑料薄膜,为什么有的是全透明的,有的是半透明的?答:(1)塑料橡胶的分类主要是取决于使用温度和弹性大小。
塑料的使用温度要控制在玻璃化温度以下且比Tg室温低很多。
而橡胶的使用温度控制在玻璃化温度以上且Tg比室温高很多,否则的话,塑料就软化了,或者橡胶硬化变脆了,都无法正常使用。
玻璃化温度你可以理解为高分子材料由软变硬的一个临界温度。
塑料拉伸率很小,而有的橡胶可以拉伸10倍以上。
纤维是指长径比大于100以上的高分子材料,纤维常用PA(聚酰胺)等材料,这类材料有分子间和分子内氢键,结晶度大,所以模量和拉伸强度都很高,不容易拉断。
(2)结晶的高聚物常不透明,非结晶高聚物通常透明。
不同的塑料其结晶性是不同的。
加工条件不同对大分空间构型有影响,对结晶有影响,这些都能导致透明性不同。
大多数聚合物是晶区和非晶区并存的,因而是半透明的。
8. 在用凝胶渗透色谱方法测定聚合物分子量时,假如没有该聚合物的标样,但是有其它聚合物的标样,如何对所测聚合物的分子量进行普适标定?需要知道哪些参数?参考答案:可以用其它聚合物标样来标定所测聚合物的分子量。
高分子物理期复习要点

高物复习基本概念第一章平均分子量(数均分子量,重均分子量,粘均分子量)分子量分布宽度指数:分子量分布宽度指数是指试样中各个分子量与平均分子量之间的差值的平方平均值多分散性指数:重均分子量与数均分子量之比.第二维利系数的物理意义:高分子链段与链段之间以及高分子与溶剂分子间相互作用的一种量度,它与溶剂化作用和高分子在溶液里的形态有密切关系。
相对粘度: 增比粘度:对数粘数: 极限粘数(特性粘数: 第二章无规共聚物,交替共聚物,嵌段共聚物,接枝共聚物(两种单体单元反应生成的二元共聚物,其结构记书上的图)无规立构,全同立构,间同立构(是针对结构单元为聚丙烯型的高分子而言的) 全同立构:高分子全部由一种旋光异构体键连接而成间同立构:两种旋光异构单元交替键接而成无规立构:两种旋光异构单元完全无规健接而成等规度:高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数支化高分子:如果在缩聚过程中有三个或三个以上官能度的单体存在或在加聚过程中,有自由基的链转移反应,或双烯类单体中第二双键的活化等,都能生成支化或交联的高分子 支化度:两相邻支化点间链的平均分子量交联度:两相邻交联点间链的平均分子量构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象构型:包括单体单元的键合顺序,空间构型的规整性,支化度,交联度以及共聚物的组成及序列结构链段:高分子链能够独立运动的单元均方末端距:平均末端距的平方的平均自由结合链:n 是一个很大的数,每个键不占体积,内旋转没有键角限制并可以自由取向 自由旋转链:假定分子链中每个键可以在键角允许的方向自由转动,称为自由旋转链 等效自由结合链:以链段作为独立运动的单元自由结合组成的高分子链柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质高斯链:等效自由结合链的链段分布符合高斯分布函数,故这种链又称为“高斯链”均方回转半径,用(Rg 2)表示,它的定义是:假定高分子链中包含许多链单元,每个链单元0ηηη=r 100-=-=r sp ηηηηη()C C sp r ηη+=1ln ln []CC r C sp C ηηηln lim lim 00→→==的质量为m ,设从高分子链的质心到第i 个链单元的距离为r i ,它是一个矢量,取全部链单元的r i 2对质量m i 的平均,就是链的均方回转半径第三章高聚物溶解:是一个缓慢过程,包括溶胀和溶解两阶段溶度参数:内聚能密度的平方根定义为溶度参数θ条件:通过选择溶剂和温度使高分子溶液符合理想溶液的条件,这种条件称θ条件,所用的溶剂称为θ溶剂,所处的温度称为θ温度无扰链:当T=θ时,A 2=0, u=0, 即此时的排斥体积等于0,高分子在溶液中处于无干扰状态,这种状态的尺寸称为无扰尺寸,这时的高分子链称为无扰链亚浓溶液:高分子线团互相穿插交叠,链段分布趋于均一的溶液增塑剂:添加到线型高聚物中使其塑性增大的物质称为增塑剂溶胀比:交联高聚物在溶胀平衡时的体积与溶胀前体积之比称为溶胀比聚电解质:在聚合物分子中有许多可电离的离子性基团的高分子称为聚电解质平移扩散:高分子在溶液中由于局部浓度或温度不同,引起高分子向某一方向的迁移,这种现象称为扩散或平移扩散非牛顿流体:高分子熔体或高分子浓溶液不符合牛顿粘度定律,称为非牛顿流体第五章聚合物的力学三态(玻璃态,高弹态,粘流态,记住非晶态聚合物的那个温度形变曲线就好理解了)玻璃态:由于温度较低,链段处于被冻结状态,受力形变小高弹态:随着温度升高,链段可以运动或滑移,形变增加粘流态:当温度再升高,整个高分子链可以产生滑移,形变增大,试样变为粘性流体 玻璃化温度:从玻璃态到高弹态的转变称为玻璃化转变,对应的温度称为玻璃化转变温度(Tg )WLF 方程:牛顿流体:粘度不随剪切应力和剪切速率的大小而改变,始终保持常数的流体,低分子流体和高分子的稀溶液属于牛顿流体非牛顿流体:凡是不符合牛顿流体公式的流体,即粘度有剪切速率依赖性,聚合物熔体和浓溶液属于非牛顿流体零切粘度:剪切速率趋于零时的粘度 表观粘度:稠度(微分粘度): 取向:在外力作用下,分子链沿外力方向平行排列。
高分子物理复习总结

自由内旋,不考虑空间位阻对转动的影响,这种链称为自 由内旋转链 45、高分子的聚集态结构模型:纓状微束模型--两相模型、 折叠链模型、松散折叠链模、型隧道-折叠链模型、插线 板模型
二、选择题
(1)聚丙烯在晶相中分子链呈平面锯齿形排列? 是 否√ (2)高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性? 是√ 否 (3)高聚物结晶包括晶核的形成和晶粒的生长两个阶段?
23、等规度。指聚合物中全同立构和间同立构的总的百分数 24、聚集态结构。高分子的聚集态指高分子链之间的排列和堆积
结构,也称为超分子结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向 态结构、液晶态结构,三级结构,晶态与非晶态,晶态有序性 比小分子的差,非晶态有序性比小分子的高 25、取向:高分子链沿一定方向优先平行排列,称为取向 26、取向态和结晶态的差别:都为有序,取向为一或二维有序, 结晶态为三维有序。 27、液晶态:一种具有晶体和液体的部分性质的过渡态,称为液 晶态 28、均相成核:无外来物质存在下、高分子链自身形成晶核发生 结晶 29、异相成核:异相成核为外来物质、未完全熔融的聚合物结晶 体等为中心,吸附熔体中高分子链作有序排列而形成晶核
39、柔性:主链有一定内旋转自由度的性质 40、热塑性弹性体:可加热塑性流动的弹性体 41、溶胶:如果聚合物中含有能溶解的支化与线形高分子,
也含有交联高分子,能溶解的部分叫做溶胶 42、凝胶:如果聚合物中含有能溶解的支化与线形高分子,
也含有交联高分子,不能溶解的部分叫做凝胶 43、自由结合链:内旋转无任何阻碍,每个键在任何方向取
塑料、橡胶、纤维制品与工艺
一、名词解释
1、高分子链:由单体通过聚合反应连接的链状分子
高分子物理复习

1 高分子链近程结构和远程结构的主要内容,并能举例说明各自对性能的影响?一次(近程)结构:是构成高分子链的最基本微观结构,包括化学组成、构造、构型和共聚物的序列结构。
近程结构:直接影响T m、ρ、溶解性、粘度、粘附性二次(远程)结构:大分子链的大小(分子量、均方旋转半径和均方末端距)和形态(高分子链的构象、柔性与刚性)远程结构:(小分子没有,大分子独有):赋予高分子链柔性,致使聚合物有高弹性。
2 构象、构型、柔顺性、链段、自由连接链、等效自由连接链等基本概念?构型(configuration)是指分子中由化学键所固定的原子、原子团在空间的排列。
构象(conformation)可定义为由于单键的内旋转而产生的大分子在空间的不同形状。
构象与构型区别:构型的改变一定要通过化学键的破坏和重组(近程结构).构象的改变不设计化学键的破坏,在外力作用下很容易改变,不管在外力作用下高分子链呈现什么固定的形态或形状都属于构象的范畴.(远程结构)所谓柔顺性,高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性。
高分子链能形成的构象数越多,柔顺性越大。
高分子的柔顺性是高分子材料的性能不同于小分子物质的主要原因。
把由若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元,称为“链段”。
自由连接链(freely jointed chain):即键长l固定,键角 不固定,内旋转自由的理想化模型(即不考虑键角限制和内旋转位垒障碍)。
将一个原来含有n个键长为l、键角θ固定、旋转不自由的键组成的链,视为一个含有Z 个长度为b的链段组成的等效自由连接链。
3 何谓高斯链?高斯链与自由结合链的差别?高斯链的本质特征是什么?在什么条件下高分子链呈现为高斯链?即具有高斯链的形态。
1)将一个原来含有n个键长为l、键角θ固定、旋转不自由的键组成的链,视为一个含有Z 个长度为b的链段组成的等效自由连接链,其分布符合高斯分布函数,故称作这种高分子链称为“高斯链”。
高分子物理复习总结

t1 / 2
ln 2 0.693 kd kd
❁用于引发聚合的引发剂占所消耗的引发剂总量的分率称 为引发剂效率,用 f 表示。 ❁当体系中引发剂浓度较低时,引发剂分子处于单体或溶 剂的包围中而不能发挥作用,称为笼蔽效应。 ❁当转化率达15 %~20%以后,聚合速率快速上升的现象 称为自动加速现象。 ❁由一种单体进行的聚合,称为均聚。产物称为均聚物。 由两种或两种以上单体共同参与的聚合反应,称为共聚合 。产物含有两种或两种以上单体单元,称为共聚物。 ❁竟聚率是单体自身增长(均聚)和交叉增长(共聚)的 速率常数的比值
指出高聚物的晶态和取向态的差别: (小分子晶体结晶完全,成为晶体)高聚物由于分子量大,体系粘度大,活 动迟缓,虽然某高聚物可次结晶,但结晶很不完善,总是晶区伴随着非晶区。这 种晶区和非晶区共存的宏观凝聚体叫晶态。高聚物在外力作用下大分子链或链段 沿外力方向有序排列,这样的聚集态为取向态,通常为单轴取向和双轴取向。 eg: fiber是单轴取向 薄膜为双轴取向。 说明:结晶和取向不同。结晶是分子链紧密堆积,体系能力最低的热力学 稳定体系,晶体中分子间排列为三维有序。取向是熵减少的非稳定体系,只有一 维或二维有序。
在橡胶下悬一砝码,保持外界不变,升温时会发生什么现象?
解:橡胶在张力(拉力)的作用下产生形变,主要是熵变化,即蜷曲的大分子链 在张力的作用下变得伸展,构象数减少。熵减少是不稳定的状态,当加热时,有
利于单键的内旋转,使之因构象数增加而卷曲,所以在保持外界不变时,升温会
发生回缩现象。
将熔融态的PE,PET和PS淬冷到室温,PE是半透明的而PET和PS是透明的为什么?
远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。
远程结构又称二级结构。
高分子物理复习资料

高分子物理复习资料1、高聚物无气态的原因。
高聚物由于分子链很长,因而分子间的总吸引力能很大,要是它们汽化,需要供给的能量太大,即需要很高的温度,它远远超过大分子链断裂的温度,所以高聚物不存在气态。
2、温度形变曲线对材料的成型的意义。
当常温介于Tb与Tg之间时,主要用作塑料;当常温介于Tg与Tf之间时,主要用做橡胶;当常温介于Tf与Td之间时,主要用作胶黏剂和油漆。
3、硬质的PVC电缆料套管在架空的情况下,会愈来愈弯曲,为什么?用什么方法来减少这一现象?因为在架空的情况下,PVC电缆料套管出现了蠕变现象。
方法:交联、取向、增强、引入芳杂环。
4、应力松弛。
未经硫化的橡胶赢了可松弛到零,而经硫化的橡胶不能松弛到零的原因。
应力松弛是指在恒定形变下,物体的应力随时间的增加而逐渐衰减的现象。
因为交联后的高聚物有交联键的存在,所以不能松弛到零。
5、法兰上的橡胶密封圈,时间用长了会失效的原因。
法兰上的橡胶在长期使用过程中,出现了老化现象。
6、高聚物的溶解过程。
线性高聚物:先溶胀,后溶解。
极性晶态高聚物:不需要加热即溶解于极性溶剂中。
非极性晶态高聚物:先熔融,再溶胀,后溶解。
7、不稳定流动与其影响因素。
克服方法。
高聚物熔体在挤出时,如果应力超过一定极限,熔体往往会出现不稳定流动,挤出物外表不再是光滑的。
影响因素:对于高分子熔体,黏度高,黏滞阻力大在较高的切变速率下,弹性形变的储能达到或超过克服黏滞阻力的流动能量时,导致不稳定流动的发生。
克服方法:减小模口,增加模口长度。
8、取向与解取向。
结晶高聚物与非结晶高聚物的取向的异同。
取向是在外力作用下,分子链沿外力方向择优排列。
解取向是高分子链有有序状态回归到无规蜷曲状态、。
结晶高聚物的取向过程:链段的取向、晶粒的变形、片晶的滑脱。
线形非晶态高聚物的取向过程:链段的取向、大分子链的取向。
9、温度对结晶的影响。
用结晶高聚物生产一般制品、拉伸制品和薄膜制品在工艺上控制结晶的方法。
高分子物理考试重点

高分子物理考试重点 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】高分子物理考试重点一、名词解释:等效自由连接链:若干个键组成的一链段算作一个独立的单元,称之为“链段”,链段间自由结合,无规取向,这种链的均方末端距与自由连接链的计算方式等效。
高分子θ溶液:Avrami 方程: 用数学方程描述聚合物等温结晶过程。
测定结晶度随时间的变化,这种方法测定的是结晶总速率(包括成核速率和生长速率)。
通常用膨胀计法,由于结晶时有序排列而体积收缩,若比容在时间为0,t 和∞时分别为V 0,V t 和V ∞,则结晶过程可用Avrami 方程描述:(V t -V ∞)/(V 0-V ∞)=()t n k W o W L -=exp 通过双对数作图,从斜率求n ,从截距求k ,n 称Avrami 指数,n=生长的空间维数+时间维数,异相成核的时间为0,均相成核为1,。
k 用来表征结晶速率,k 越大,结晶速率越快。
平衡熔点:熵弹性: 理想高弹性等温形变过程,只引起熵变,对内部保持不变,即只有熵的变化对理想高弹性的弹性有贡献,这种弹性称为熵弹性。
粘弹性:是材料对外界作用力的不同响应情况。
对于聚合物,其力学性质可同时兼有不可回复的永久形变和可回复的弹性形变,介于理想弹性体和理想粘性体之间,形变与时间有关,但不是线性关系。
此性质就是粘弹性。
力学损耗: 聚合物在应力作用下,形变的变化落后于应力的变化,发生滞后现象,每一个循环变化中就要消耗功,这个功就是力学损耗。
滞后现象: 一定温度与循环(交变)应力作用下,试样应变滞后于应力变化的现象。
Boltzmann叠加原理:对于聚合物材料的蠕变过程,形变是整个负荷历史的函数,每一次阶跃式加负荷对以后应变的贡献是独立的,最终形变等于各个所加负荷所贡献的形变的加和。
时温等效原理:升高温度和延长观察时间对分子运动是等效的,对于聚合物的粘弹性行为也是等效的。
(完整版)高分子物理详细重点总结

名词解释:1. 时间依赖性:在一定的温度和外力作用下,高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡态需要一定的时间2. 松弛时间τ :橡皮由ΔX(t)恢复到ΔX(0)的 1/e 时所需的时间3. 松弛时间谱:松弛过程与高聚物的相对分子质量有关,而高聚物存在一定的分子量分布,因此其松弛时间不是一个定值,而呈现一定的分布。
4. 时温等效原理:升高温度或者延长观察时间(外力作用时间)对于聚合物的分子运动是等效的,对于观察同一个松弛过程也是等效的。
5. 模量:材料受力时,应力与应变的比值6. 玻璃化温度:为模量下降最大处的温度。
7. 自由体积:任何分子的转变都需要有一个自由活动的空间 ,高分子链活动的空间8. 自由体积分数(f):自由体积与总体积之比。
9. 自由体积理论:当自由体积分数为 2.5%时,它不能够再容纳链段的运动,链段运动的冻结导致玻璃化转变发生。
10. 物理老化:聚合物的某些性质随时间而变化的现象11. 化学老化:聚合物由于光、热等作用下发生的老化12. 外增塑:添加某些低分子组分使聚合物 T g 下降的现象13. 次级转变或多重转变: Tg 以下,链段运动被冻结,存在需要能量小的小尺寸运动单元的运动14. 结晶速率:物品结晶过程进行到一半所需要时间的倒数15. 结晶成核剂:能促进结晶的杂质在结晶过程中起到晶核的作用16. 熔融:物质从结晶态转变为液态的过程17. 熔限:结晶聚合物的熔融过程,呈现一个较宽的熔融温度范围18. 熔融熵S m :熔融前后分子混乱程度的变化19. 橡胶: 施加外力时发生大的形变,外力除去后可以恢复的弹性材料20. 应变: 材料受到外力作用而所处的条件使其不能产生惯性移动时 ,它的几何形状和尺寸将发生变化21. 附加应力:可以抵抗外力的力22. 泊松比:拉伸实验中材料横向应变与纵向应变比值的负数23. 热塑性弹性体:兼有橡胶和塑料两者的特性,在常温下显示高弹,高温下又能塑化成型24. 力学松弛:聚合物的各种性能表现出对时间的依赖性25. 蠕变:在一定的温度下和较小恒应力的持续作用下,材料应变随时间的增加而增大的现象26. 应力松驰:在恒定温度和形变保持不变条件下,聚合物内部应力随时间的增加而逐渐衰减的现象27. 滞后:聚合物在交变应力作用下形变落后于应力变化的现象28. 力学损耗或者内耗:单位体积橡胶经过一个拉伸 ~ 回缩循环后所消耗的功29. 储存模量 E’:同相位的应力与应变的比值30. 损耗模量 E”:相差 90 度相位的应力振幅与应变振幅的比值31. Boltzmann 叠加原理:聚合物的力学松弛行为是其整个历史上各松弛过程的线性加和32. 应变软化:随应变增大,应力不再增加反而有所下降33. 银纹屈服:聚合物受到张应力作用后,由于应力集中产生分子链局部取向和塑性变形,在材料表面或内部垂直于应力方向上形成的长 100 、宽 10 、厚为 1 微米左右的微细凹槽或裂纹的现象34. 裂纹:由于分子链断裂而在材料内部形成的空隙,不具有强度,也不能恢复。
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高分子具有柔顺性的本质是什么?简要说明影响高分子链柔顺性的因素主要有哪些?答:高分子链具有柔顺性的原因在于它含有许多可以内旋转的键,根具热力学熵增原理,自然界中一切过程都自发地朝熵增增大的方向发展。
高分子链在无外力的作用下总是自发地取卷曲的形态,这就是高分子链柔性的实质。
影响因素主要有:主链的结构;2.取代基; 3.氢键; 4.交联。
6.以结构的观点讨论下列聚合物的结晶能力:聚乙烯、尼龙66、聚异丁烯答:高分子的结构不同造成结晶能力的不同,影响结晶能力的因素有:链的对称性越高结晶能力越强;链的规整性越好结晶能力越大;链的柔顺性越好结晶能力越好;交联、分子间力是影响高聚物的结晶能力;氢键有利于结晶结构的稳定。
聚乙烯对称性最好,最易结晶;尼龙66,对称性不如聚乙烯,但仍属对称结构,还由于分子间可以形成氢键,使结晶结构的稳定,可以结晶,聚异丁烯由于结构不对称,不易结晶。
2. 解释为什么尼龙6在室温下可溶解在某些溶剂中,而线性的聚乙烯在室温下却不能?答.尼龙和聚乙烯都是结晶性的聚合物,其溶解首先要使晶区熔融才能溶解。
而尼龙是极性的聚合物,如果置于极性溶剂之中,和极性的溶剂作用会放出热量从而使晶区熔融,继而溶解。
聚乙烯是非极性的聚合物,要使其晶区熔融只能升温至其熔点附近,然后溶于适当的溶剂中才能溶解。
所以聚乙烯在常温下不能溶解在溶剂之中。
4.影响高分子链柔性的因素有那些?如何影响?答案要点:分子结构的影响:(1)主链结构主链全为单键或含孤立双键时,分子链柔顺性较大,而含有芳杂环结构时,由于无法内旋转,柔顺性差。
(2)取代基极性取代基使柔顺性变差,非极性取代基体积大,位阻大,柔顺性变差。
(3)支化、交联若支链很长,阻碍链的内旋转时,柔顺性变差。
对于交联结构,交联程度不大时,对柔顺性影响不大,当交联程度达到一定程度时,大大影响链的柔顺性。
(4)分子链的长短一般分子链越长,构象数目越多,柔顺性越好。
(5)分子间作用力作用力大则柔性差。
(6)分子链的规整性越规整,结晶能力越强,柔性变差。
外界因素的影响:(1)温度温度升高,柔性增加,反之降低。
(2)外力外力作用速度缓慢时,柔性容易显示;外力作用速度快时,分子链显得僵硬。
(3)溶剂与高分子链间的作用对高分子形态有重要影响,进而影响柔性7.聚合物的晶体有几种形式?影响晶体形态的因素有哪些?答案要点:晶体形态:单晶、球晶和其他结晶,包括树枝状晶、纤维状晶、串晶、柱晶和伸直链晶体。
影响晶体形态的因素是晶体生长的外部条件和晶体的内部结构。
外部条件包括溶液的成分、晶体生长温度、粘度、所受作用力的方式及大小等。
8.常用测定高分子结晶度的方法有几种?每种方法的基本原理是什么?答案要点: (1)密度法依据为晶区规整,密度大于非晶区。
(2)X射线衍射峰依据:总的相干散射强度等于晶区和非晶区相干散射强度之和。
(3)量热法依据:聚合物熔融过程中的热效应来测定结晶度。
17.简述聚合物分子的运动及其特点。
答案要点: (1)运动单元的多重性,包括:高分子链的整体运动,链段运动,链节、支链、侧基的运动,晶区内分子运动。
(2)分子运动的时间依赖性。
原因在于不同的运动单元的运动均需要克服摩擦力,不可能瞬时完成。
(3)分子运动的温度依赖性。
不同温度下表现出不同的运动特征。
玻璃态:分子运动限于振动和短程的旋转运动;玻璃-橡胶转变区:模量下降很多,链段为运动;橡胶流动区:既呈现橡胶弹性又呈现流动性;液体流动区,整个分子链成为运动单元。
18.简述高分子聚合物玻璃化转变的自由体积理论。
答案要点: 玻璃化转变是高分子链段运动的松驰过程。
自由体积理论认为,液体或固体,它的整个体积包括两部分:一部分是分子本身占据的,称为占有体积;另一部分是分子间的空隙,称为自由体积,它以大小不等的空穴无规分布在聚合物中,提供了分子运动的空间,是分子链可能通过转动而调节构象。
在玻璃化温度以下,链段运动被冻结,自由体积也处于冻结状态,其空穴尺寸和分布基本上固定。
聚合物在玻璃化温度下,自由体积提供的空间不足以使聚合物链发生构象调整,随温度升高,聚合物体积膨胀只是由于分子振动、键长的变化,即分子占有体积的膨胀。
而在玻璃化温度以上,自由体积开始膨胀,为链段运动提供保证,链段由冻结进入运动状态。
19.影响Tg的因素是什么?通过什么手段可以调节聚合物的Tg?影响Tg的因素:(1)主链的柔顺性;(2)取代基;(3)构型;(4)分子量;(5)链间相互作用;(6)作用力;(7)实验速度。
调节手段:(1)增塑降低Tg。
(2)共聚取决于共聚方法,共聚组成及共聚单体的化学结构。
(3)交联提高Tg。
(4)共混由共混物的相容性决定。
如果热力学互容,则共混物的Tg与相同组分无规共聚物的Tg相同,即介于相应聚合物的Tg之间。
20.聚合物结晶的必要条件是什么?如何影响聚合物的结晶?答案要点:聚合物结晶的必要条件是分子结构的对称性和规整性,这也是影响其结晶能力、结晶速度主要结构因素。
此外,结晶还需要温度和时间。
影响因素:(1)链的对称性和规整性:分子链的对称性和规整性越高,越易于结晶。
(2)分子量:分子量大,熔体粘度增大,链运动能力降低,限制了链段向晶核的扩散排列,聚合物结晶速度变慢。
(3)共聚物:与共聚单体的结构、共聚物组成、共聚物分子链对称性和规整性均有关。
无规共聚物结晶能力降低。
如果两种共聚物的均聚物结晶结构相同,这种共聚物也可以结晶。
嵌段聚合物的各个嵌段基本保持基本保持相对独立性,其中能结晶的嵌段将形成自己的晶区。
21.聚合物发生相转变时,各种影响因素如何发挥作用?答案要点:影响聚合物熔融的因素有:(1)链结构分子链段间作用力大、刚性大、对称性和规整性好则熔点高。
(2)稀释效应增塑剂和可溶性添加剂等助剂降低熔点。
(3)共聚无规共聚和交替共聚大幅降低熔点。
(4)片晶厚度与熔点成正比关系。
(5)结晶温度结晶温度高熔点高。
(6)应力和压力对于结晶聚合物,拉伸有利于结晶,结果提高了结晶度,也提高了熔点。
在压力下结晶,可增加片晶厚度,可提高熔点。
27.影响聚合物强度的主要因素是什么?如何影响与改变强度?答案要点:主要影响因素:(1)高分子材料强度上限取决于主链化学键力和分子间作用力。
故一般情况下,增加分子极性或形成氢键可以提高强度。
主链含有芳杂环的聚合物,其强度和模量比脂肪族的高。
分子链支化程度增加,分子间距离增加,作用力减小,聚合物拉伸强度降低。
(2)适度交联可有效增加分子链间联系,使分子链间不易滑移。
适度交联,材料强度增高;过度交联,强度反而下降。
(3)结晶度升高,强度增加,但太高,材料将发脆。
球晶的结构对强度影响较大。
取向可大幅提高材料强度。
(4)增塑剂的加入降低强度。
此外,低温和高应变速率下,聚合物倾向脆性断裂。
温度越低,应变速率越高,断裂强度越大。
增强途径:如在聚合物基体中加入第二种物质,形成复合材料,显著提高材料力学强度,称为“增强”作用,能提高聚合物基体力学强度的物质称为增强剂或活性填料。
按填料的形态,可分为粉状和纤维状两种。
增强机理:填料与高分子链间的较强相互作用。
28.影响聚合物熔体流动性的因素是什么?如何影响?答案要点: (1)分子结构的影响:分子链越柔顺,粘流温度越低;而分子链越刚性,粘流温度越高。
高分子的极性大,则粘流温度高。
(2)相对分子质量的影响:相对分子质量愈大,位移运动愈不易进行,粘流温度就要提高。
从加工成型角度来看,成型温度愈高愈不利。
在不影响制品基本性能要求的前提下,适当降低相对分子质量是很必要的。
但应着重提出,由于聚合物相对分子质量分布的多分散性,所以实际上非晶聚合物没有明晰的粘流温度,而往往是一个较宽的软化区域,在此温度区域内,均易于流动,可进行成型加工。
(3)粘流温度与外力大小和外力作用的时间有关:外力增大提高链段沿外力方向向前跃迁的几率,使分子链的重心有效地发生位移,因此有外力对粘流温度的影响,对于选择成型压力是很有意义的。
延长外力作用的时间也有助于高分子链产生粘性流动,增加外力作用的时间就相当于降低粘流温度。
44.试以松弛的观点解释为什么聚合物的Tg会随升降温速度的提高而升高?答:玻璃化转变不是热力学上的相转变,而是一个松弛过程,即Tg与测量过程有关。
当温度变化过快时,聚合物链的运动跟不上温度变化,出现滞后现象,从而造成测得的玻璃化温度随升降温速度的提高而升高。