第二章---材料成型部分答案

第一章1、结晶高聚物的熔融与熔点的测定 P35（1）物质从结晶态转变为液态的过程称为熔融。

融融的过程中，体系自由能对温度和压力的一阶异数发生不连续的变化，转变温度与保持平衡的两相的相对数量无关，按照热力学的定义这种转变为一级相转变（2）熔点的测定：①差热分析法②差式扫描量热法③偏光显微镜法④X射线衍射法⑤红外光谱法⑥核磁共振法2、什么是微观粒子的波粒二象性？（2）光子这种微观粒子表现出双重性质——波动性和粒子性，这种现象叫做波粒二象性。

“二象性”并不只限于光而具有普遍意义。

3、声子概念的意义（25）可以将格波与物质的相互作用过程理解为，声子和物质（如，电子、光子、声子等）的碰撞过程，使问题大大简化，得出的结论也正确。

4、高聚物分子运动的特点（28）运动单元的多重性；分子运动的时间依赖性；分子运动的温度依赖性。

5、影响高聚物玻璃化温度的因素（33----35）从玻璃化转变的实质看，玻璃化温度是高分子链段运动刚被冻结（或激发）的温度，因此，凡是有利于链段运动的因素都有利于降低玻璃化温度，凡是不利于链段运动的因素都会引起玻璃化温度的升高。

（1）分子链结构的影响链段运动是通过主链上单键的内旋转来实现的。

因此从化学结构上看，决定高聚物玻璃化温度的主要因素有两个：主链本身的柔性和高分子间的作用力。

高分子链的柔性越高，分子间作用力越小，高聚物的玻璃化温度越低。

高分子链的柔性跟以下因素有关：○1主链结构；○2侧基、侧链；○3离子型高聚物；○4交联。

（2）分子量的影响分子量的增加使T g升高，特别是当分子量较低时，这种影响更为明显。

（3）增塑剂的影响增塑剂对T g的影响是非常显著的。

（增塑剂一般为小分子的低挥发性物质，在工业中有着重要的实际意义。

增塑剂的加入不仅使聚氯乙烯有良好的成型加工性，也使制品可以满足不同的性能要求，可以使聚氯乙烯从坚硬塑料，变化为柔软的薄膜材料。

）（增塑剂的加入使玻璃化温度降低的原因可以归结为两个：一是增塑剂上的极性官能团与聚氯乙烯上的氯原子产生相互作用，减少了聚氯乙烯分子间的相互作用，相当于把氯原子屏蔽起来，结果使物理交联点减少；二是增塑剂分子比聚氯乙烯小很多，它们的活动比较容易，可以方便的为链段运动提供所需的空间。

）（4）外界条件的影响○1升温速度和外力作用时间一般说来，升温速度降低10℃/min，T g降低3℃。

○2外力外力能促进链段沿外力作用方向运动，使T g降低。

应力越大，T g越低。

○3流体静压力如果高聚物受到流体静压力，则其内部的自由体积将被压缩，玻璃化温度会升高。

静压力越大，玻璃化温度越高。

6、影响高聚物流动温度的因素（39）由于高聚物分子量的多分散性，一般高聚物都没有明确的流动温度，而只有一个较宽的软化温度范围。

影响流动温度的因素（1）分子量当分子量较低时，高聚物只有一种运动单元，其T g与T f重合。

分子量超过某一限度后，高聚物出现高弹态，此时T g 与分子量基本无关，但T f 随分子量的增加而继续上升。

分子量越大，整链运动越困难，因而流动温度越高。

（2）分子间作用力 分子间作用力越大，分段位移越困难，流动温度越高。

（3）外力 增大外部应力能部分抵消分子链链段的无序热运动，从而促进分子链在力作用方向上的分段运动，因此流动温度随应力的增加而降低。

延长外力作用时间，也有助于分子链的分段运动，使流动温度降低。

7、线型非晶高聚物的力学状态（29----30）1-玻璃态；2-玻璃态向高弹态的转变区；3-高弹态；4-高弹 态向黏流态的转变区；5-黏流态第二章1、什么是平均热熔？P42 （公式）物质从T1到T2所吸收热量的平均值2、热导率的物理意义？P52单位温度梯度下（在1m 长度内温度降低1K ）在单位时间内经单位垂直面积的热量，它的单位是W/（m*K ）或者J/（m*s*K ）3热稳定性的表示方法？P62（1） 一定规格的试样，加热到一定温度，然后立即置于室温的流动水中急冷，并逐次提高温度和重复急冷，直至观察到试样发生龟裂，则以产生龟裂的前一次加热温度°C表示。

（日用瓷）（2） 试样的一端加热到某一温度，并保持一定时间，然后置于一定温度的流动水中或在空气中一定时间，重复这样的操作，直至试样失重20%为止以其操作次数n 表示。

4、什么是表面热传递系数h ？P65h 定义为：如果材料表面温度比周围环境温度高1K （或1°F ），在单位表面积上单位时间带走的热量。

5、提高聚合物热稳定性的措施。

P62（1）从聚合反应和改性着手，如选择合适的聚合方法，合适的引发剂和用量，调整合适的聚合工艺消除不稳定端基，减少聚合物中的杂质，通过共聚或共混的方法改性（2）从改进成型着手，如预处理，加工设备，加工温度，冷却速度，后处理（3）从添加各种热稳定剂着手，该方法是当今提高热稳定性的常见手段，简单易行。

6、提高散热缓解热应力的因素。

P64~65○1材料的热传导率λ愈大，传热愈快，热应力持续一定时间后很快缓解，所以队热稳定有利○2传热的途径，即材料或制品的厚薄，薄的传热通道短，容易很快是温度均匀。

○3材料表面散热速率，如果材料表面向外散热快，材料内、外温差变大，热应力也大 7、Hasselman 提出的热应力裂纹安定性因子。

P688、试述线膨胀系数和体膨胀系数的关系（48）线膨胀系数是温度升高1K 时，物体的相对伸长，用l α表示；体膨胀系数是温度升高1K 时物体体积相对增长值，用V α表示。

若物体是立方体，有如下近似关系：V α≈3lα对于各向异性的晶体，各晶轴方向的线膨胀系数不同，假如分别为a α、b α、c α，则有：V α=a α+b α+c α9、影响材料热膨胀系数的因素a 、化学组成、相和结构的影响b 、化学键的影响c 、相变的影响10、高分子材料在受热过程中将发生的变化（61）高分子材料在受热过程中将发生两类变化：一是物理变化，包括软化、熔融等；二是化学变化，包括交联、降解、环化、氧化、水解等。

11、简述高聚物的结构与耐热性的关系（61）聚合物的结构对高分子材料的热稳定性有着重要影响，欲提高高聚物的耐热性，从高分子结构方面考虑，主要是加强分子链之间的相互作用力或强化高分子链本身，归结起来，主要有三个结构因素：增加高分子链的刚性、使高聚物结晶以及进行交联，这也即是所谓的马克三角定律。

（1）增加高分子链的刚性 要使分子链呈现刚性，可以采用使分子链带上庞大侧基的办法，如聚苯乙烯。

（2）提高高聚物的结晶能力 结晶是增加高分子链相互作用的有效方法。

（3）进行交联 交联高聚物由于分子链间化学键的存在阻碍了分子链的运动，从而提高了高聚物的耐热性。

12、高聚物的热分解与耐热性的关系（62）(提高聚合物热稳定性的措施）（1）在高分子链中避免弱键；（2）在高分子链中尽量避免一长串连接的亚甲基-CH2-，并尽量引入较大比例的环状结构；（3）合成梯形、螺形或片状高分子。

13、什么是热应力？其计算公式怎样？（63）由于材料热膨胀或收缩引起的内应力称为热应力。

计算公式：)()(0T T E ll E -'-=∆-=ασ 14、材料所能经受的最大降温速率的计算公式（67）2max 3)1()(mf p r E pc dt dT αμσλ-=-；为热容。

；为材料的密度，p c m kg 3/ρ 定义第三热应力因子a p p R c R c E R ='=-≡''ρρλαμσ)1(，则材料所能经受的最大降温速率可表示为 2max 3)(mr R dt dT ⨯''=- 15、提高抗热冲击断裂性能的措施（69）（1）提高材料强度σ，减少弹性模量E ，使E /σ提高。

（2）提高材料的热导率λ，使R '提高。

（3）减少材料的热膨胀系数α，α小的材料，在同样的温差下，产生的热应力小。

（4）减少表面热传递系数h 。

（5）减少产品的有效厚度m r 。

16、热分析方法有几种？它们的定义？（70----71）热分析方法有：普通热分析、差热分析（DTA ）、示差扫描量热法（DSC ）、热重分析（TG ）和热膨胀分析等。

（1）普通热分析法是测量材料在加热或冷却过程中热效应所产生的温度和时间的关系的一种分析方法。

（2）差热分析是在程序控制温度下，将被测材料与参比物在相同条件下加热或冷却，测量试样与参比物之间温差（T ∆）随温度（T ）时间（t ）的变化关系。

（3）差示扫描量热法是在程序温度控制下用差动方法测量加热或冷却过程中，在试样和标样的温度差保持为零时，所要补充的热量与温度和时间的关系的分析技术，一般分为功率补偿差示扫描量热法和热流式差示扫描量热法。

（4）热重法就是在程序控制温度下测量材料的质量与温度关系的一种分析技术，把试样的质量作为时间或温度的函数记录分析，得到的曲线称为热重曲线。

第三章1、什么是折射率？（76）当光从真空进入较致密的材料时，光的传播速度会降低。

介质对光的折射性质用材料的折射率n 表示，光在真空中的传播速度与在致密材料中传播速度的比值就称为材料的绝对折射率，即 材料材料真空v c v v n ==2、试述影响折射率的因素（77----78）（1）离子半径 物质分子由于产生极化作用引起折射，极化是有方向性的，所以材料的折射率n 与材料的极化有关，一般情况下离子的极化率愈大，材料的折射率也愈大。

（2）材料的结构 折射率除与离子半径有关外，还和离子的排列密切相关。

（3）材料所受的应力 对各向同性的材料施加拉应力时，垂直于拉应力方向的n 大，平行于拉应力方向的n 小，单向压缩具有相反的效果，而且折射率的变化与施加的拉应力成比例，所以，不同方向折射率的差别可以用来作为测量应力的方法。

3、什么是透射系数？反射系数？色散？全反射？（79-----80、85）若入射光的单位能量流为W 时，W '、W ''分别为单位时间内通过单位面积的反射光和折射光的能量流。

有反射系数R=22121)11(+-='n n W W ；透射系数1—R WW W W '-=''=1。

色散：材料的折射率随入射光频率的减小（或波长的增加）而减小的性质。

全反射：光由光密介质进入光疏介质中，光线完全不能透过的现象。

4、什么是散射定律与吸收定律？色散系数？（80----85）吸收定律：x e I I α-=0，α是物质的吸收系数，1-cm ，是材料的特征量。

该式也称为朗伯特定律，表明光强度随厚度的变化符合指数衰减规律。

散射定律：sx e I I -=0，s 为散射系数，与散射（质点）的大小、数量以及散射质点与基体的相对折射率等因素有关。

色散系数：CF D n n n --=1γ，D n 、F n 和C n 分别是以钠的D 谱线（5893Å）、氢的F 谱线（4861Å）和C 谱线（6563Å）为光源，测得的折射率。