非晶态聚合物的力学状态.
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。
高分子材料基础复习题答案
高分子材料基础复习题答案-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1高分子复习一、名词解释1、单体单元：与单体分子的原子种类和各种原子的个数完全相同、仅电子结构有所改变的结构单元。
2、重复单元：重复组成高分子分子结构的最小的结构单元。
也称重复单元、链节。
3、构型：指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。
4、构象：是指分子中的原子或原子团由于C－C单键内旋转而形成的空间排布(位置、形态)，是物理结构。
5、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。
6、熔体纺丝：是将聚合物加热熔融，通过喷丝孔挤出，在空气中冷却固化形成纤维的化学纤维纺丝方法。
7、胶粘剂：它是一种能够把两种同类或不同类材料紧密地结合在一起的物质。
8、生胶：没有加入配合剂且尚未交联的橡胶，一般由线型大分子或带有支链的线型大分子构成，可以溶于有机溶剂。
9、硫化胶：混炼胶在一定的温度、压力和时间作用下，经交联由线型大分子变成三维网状结构而得到的橡胶。
一般不溶于溶剂。
10、应变：材料在外力作用下，其几何形状和尺寸所发生的变化称应变或形变，通常以单位长度（面积、体积）所发生的变化来表征。
11、弹性模量：是指在弹性形变范围内单位应变所需应力的大小。
是材料刚性的一种表征。
12、塑料：塑料是以聚合物为主要成分，在一定条件（温度、压力等）下可塑成一定形状并且在常温下保持其形状不变的材料。
13、功能高分子材料：具有特定的功能作用，可做功能材料使用的高分子化合物。
14、复合材料：由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质，用适当的工艺方法组合起来，而得到的具有复合效应的多相固体材料。
15、缩聚反应：通过单体分子中的某些官能团之间的缩合聚合成高分子的反应。
16、结构单元：聚合物分子结构中出现的以单体结构为基础的原子团。
17、单体:二、判断正误，正确的√，错误的×。
非晶态聚合物的三种力学状态
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。
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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纺织物理
非晶聚合物的三种力学状态
非晶聚合物的三种力学状态说到非晶聚合物，很多人可能会觉得这个词听起来很高大上，有点遥不可及。
其实，非晶聚合物就像我们生活中随处可见的小玩意儿，像塑料袋、手机壳这些，都是它的身影。
今天，我们就来聊聊非晶聚合物的三种力学状态，轻松愉快地了解它们的特点和应用。
1. 玻璃态1.1 玻璃态的基本特征好，首先我们得从“玻璃态”开始。
这个状态听起来是不是有点像我们平时喝水时看到的玻璃杯？其实，玻璃态就像那种状态下的聚合物，既坚硬又脆弱，外观看上去平平无奇，实际上却蕴藏着不少玄机。
它的分子链就像一个个小小的迷宫，杂乱无章地聚在一起，不像结晶态那样规规矩矩。
你想啊，碰到这种状态的聚合物，打个比方，就像是在一场迷雾中摸索，没个章法。
1.2 玻璃态的应用场景在日常生活中，玻璃态的聚合物可不是“好吃懒做”，它可是有着相当多的应用。
比如说，你的手机壳，正是因为它是玻璃态，才能在保护手机的同时，保持轻便和灵活。
再比如说，很多电子产品的外壳也都采用这种材料，既坚固又美观，简直就是为“颜值与实力并存”的产品量身定制的。
2. 橡胶态2.1 橡胶态的基本特征接下来，我们得聊聊“橡胶态”。
这个名字一听就让人联想到那种弹性十足的感觉，没错，橡胶态的聚合物就像那种可以拉伸、变形的橡胶一样。
它的分子链比较松散，可以随意扭动，就像孩子在玩泥巴，随心所欲。
这种状态的聚合物，虽然柔软，但绝对不怕摔，能承受很大的拉力，简直是力大无比的“小钢炮”。
2.2 橡胶态的应用场景那么，橡胶态的聚合物都有什么用呢？说到这，我就不得不提到轮胎了。
没错，轮胎里就有着大量的橡胶态聚合物。
它们让车子在行驶时既能保持抓地力，又能吸收路面的震动，简直是个“万金油”。
此外，运动鞋的底部、各种密封圈、软管等也都离不开这个状态的聚合物，真是生活中无处不在的好帮手。
3. 流体态3.1 流体态的基本特征最后，我们要讲的是流体态。
这种状态的聚合物就像一池温水，流动自如，几乎没有固定的形状。
材料物理题库-22
名词解释：配位数：一个原子具有的第一邻近（原子或离子）数。
费米能级：费米能级表示的是金属在绝对零度时的最高填充能级。
能带：许多原子聚集，由许多分子轨道组成的近乎连续的能级带。
价带(Valence band)：价电子能级展宽成的能带(可满可不满)满带(Filled band)：添满电子的价带空带(Empty band)：价电子能级以上的空能级展宽成的能带导带(Conduction band)：0 K 时最低的可接受被激发电子的空带禁带(Band Gaps)：两分离能带间的能量间隔，又称为能隙（Δ Eg）固溶体(Solid Solution)：杂质原子（或离子、分子）均匀分布（溶）于基质晶格中的固体。
点缺陷(Point Defect)：任何方向尺寸都远小于晶体线度的缺陷区线缺陷(位错Dislocation)：仅一维尺寸可与晶体线度比拟的缺陷一或数列原子发生有规则的错排弛豫：偏离了原平衡态或亚稳态的体系回复到原状态的过程 .相数 p：系统内性质相同且均匀部分的种类数独立组分数C：平衡系统中各相组成的最少纯物质数，等于纯物质数减去独立化学反应数。
自由度数 F：相平衡系统中可独立改变而不引起相变的变量数共晶：共晶是指凝固时由一个液相同时生成两个不同的固相。
共析：即两种以上的固相新相，从同一固相母相中一起析出，而发生的相变。
包晶：在结晶过程先析出相进行到一定温度后新产生的固相大多包围在已有的旧固相周围生成。
表面张力：扩张表面时单位长度上所需要的力。
表面能：增加单位面积的表面所需要做的功。
构象：高分子链由于单键内旋转形成的不同空间排列方式。
内聚能： 1 摩尔分子聚集在一起的总能量，或1 摩尔液体蒸发，或 1 摩尔固体气化的总能量。
表面(Surface)：固体与气体或液体的界面取向：链段、大分子链、晶粒（取向单元）在外力作用下，沿一定方向排列聚合物合金：两种或两种以上聚合物通过物理的或化学的方法共同混合而成的宏观上均匀、连续的高分子材料。
第三章、聚合物的非晶态
高聚物的 不是一单一数值，运动单元越大， 运动所需时间越长，则 大，运动单元越小， 则 小，由于高聚物的运动单元具有多重性， 所以高聚物的 严格地讲是一个分布，称为
“松弛时间谱”
当观察时间的标度与聚合物中某种运动单元 （例如链段）的 值相当时，我们才能观察到 这种运动单元的松弛过程，但仍然观察不到其 它运动单元的松弛过程。
§2.1 高聚物分子运动的特点
Characters of the polymer molecular movements
1、运动单元的多重性
2、分子运动的时间依赖性 3、分子运动的温度依赖性
(1)运动单元的多重性
Varieties of molecular movements
由于高分子的长链结构，分子量不仅高，还具有多分散 性，此外，它还可以带有不同的侧基，加上支化，交联，结 晶，取向，共聚等，使得高分子的运动单元具有多重性，或 者说高聚物的分子运动有多重模式。
多种运动单元：如侧基、支链、链节、链段、整个分子链等
运动形式多样：可以是振动、转动、平动（平移）
分子运动单元
•链段的运动——主链中碳-碳单键的内旋转，使得高
分子链有可能在整个分子不动，即分子链质量中心不变 的情况下，一部分链段相对于另一部分链段而运动。
•链节的运动——比链段还小的运动单元 •侧基的运动——侧基运动是多种多样的，如转动，内
两种典型的聚合物非晶态结构模型 （a）无规线团模型 （b）折叠链缨状胶束粒子模型
第 二节 非晶态聚合物的力学状态和热转变 §2.1 高聚物分子运动的特点
§2.2
非晶态聚合物的力学状态和热转变
先看二个例子：
何曼君《高分子物理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解 第5章 聚合物的非晶态【圣才出品】
第5章聚合物的非晶态5.1复习笔记一、高分子的凝聚态结构高分子的凝聚态结构：分子链之间的几何排列和堆砌结构，包括非晶态结构、晶态结构、液晶态结构、取向态结构和共混聚合物的织态结构等。
高分子链结构是决定聚合物基本性质的内在因素，凝聚态结构随着形成条件的变化而变化，是直接决定聚合物本体性质的关键因素。
二、非晶态聚合物的结构模型目前对非晶态高聚物结构的争论交点，主要集中在完全无序还是局部有序。
1．无规线团模型（1）1949年，Flory从统计热力学理论出发推导出“无规线团模型”。
该模型认为：在非晶态聚合物中，高分子链无论在 溶剂或者是本体中，均具有相同的旋转半径，呈现无扰的高斯线团状态。
（2）实验证据①橡胶弹性理论；②在非晶聚合物的本体和溶液中，分别用高能辐射使高分子发生交联。
未发现本体体系中发生分子内交联的倾向比溶液中大；③用X光小角散射测定含有标记分子的聚苯乙烯本体试样中聚苯乙烯分子的旋转半径，与在溶液中聚苯乙烯分子的回转半径相近。
2．两相球粒模型（1）1972年，Yeh 提出两相球粒模型。
该模型认为：非晶态聚合物存在着一定程度的局部有序。
包含粒子相和粒间相两个部分，一根分子链可以通过几个粒子和粒间相。
（2）支持该模型的事实①橡胶弹性的回缩力；②聚合物的非晶和结晶密度比为96.0~85.0/≈c a ρρ，按分子链成无规线团形态的完全无序的模型计算65.0/<c a ρρ，实际密度比偏高；③聚合物结晶速度很快；④某些非晶态聚合物缓慢冷却或热处理后密度增加，球粒增大。
二、非晶态聚合物的力学状态和热转变图5-1非晶态聚合物温度形变曲线“三态两区”：玻璃态、高弹态、黏流态、玻璃化转变（玻璃态与高弹态之间的转变）、粘流转变（高弹态与黏流态之间的转变）。
玻璃态：键长和键角的运动，形变小，模量大。
外力除去后，形变立刻回复，是普弹性。
玻璃化转变：链段开始发生运动，模量下降。
对应的转变温度T g为玻璃化温度。
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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。
当聚合物受到拉伸力时，分子链通过单键的内旋转和链段运动 改变构象从蜷曲状态到伸展状态（宏观上表现为很大的形变)，当 外力除去时，又回复到原来状态（宏观上表现为弹性回缩），这 种受力后形变很大而且又回复的力学性质高弹性，它是非晶高聚 物处在高弹态下特有的力学特征。
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形 变
玻 璃
A 玻璃态
化 转
但M增大，分子链长增加，分子间作用力增大，内 摩擦阻力增大，分子相对滑移困难，而需在较高温 度下才能流动，所以Tf随M增大而升高。
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《高 分 子 物 理 》
课程团队：李彩虹 余旺旺 栗娟 苏珺
知识点：非晶态聚合物的力学状态
力学状态——高聚物的力学性能随温度变化的特 征状态
温度-形变曲线（热机械曲线）：将一定尺寸的高聚 物样品在一定负荷作用下，以一定的速率升高温度， 测定样品形变量与温度之间关系的曲线。
1. 非晶态聚合物的温度--形变曲线
变
区
域
B 高弹态
粘
流
转
变 区
C 粘流态
域
Tb
Tg
Tf
Td 温度
粘流态
温度继续升高，不仅链段运动的松弛时间变短了， 而且整个分子链的移动的松弛时间缩短到与我们实验 观察的时间同一个数量级，高聚物在外力作用下会发 生粘性流动，它是整个分子链发生滑移的宏观表现。 是不可逆的变形（外力去掉后形变不能恢复）
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二个转变区玻 粘璃 流化 转转 变变 区区
形 变
玻 璃
A 玻璃态
化 转
变
区
域
B 高弹态
粘
流
转 变
C 粘流态
区
域
Tb
Tg
Tf
Td 温度
从相态角度而言，玻璃态、高弹态、粘流态均属于液相， 因为分子间相互排列均是无序的，它们之间的差别主要是 形变能力不同——这是力学状态的差别。
因此上述三态的转变均不是热力学相变。Tg、Tf是力学状 态转变温度，而非相变温度。
将一定尺寸的非晶态聚合物在一定外力作用下，一定速率升 温，同时测定样品形变随温度的变化：
形
变
玻
璃
A 玻璃态
化 转
变
区
域
B 高弹态
粘
流
转
C 粘流态
变
区
域
Tb
Tg
Tf
温度
Td
2.非晶态聚合物的力学状态
玻璃化温度Tg;
玻璃态 三个状态 高弹态
粘流态
粘流温度Tf ; 脆化温度Tb ; 分解温度Td