2017年天津大学材料科学与工程学院863高分子物理考研仿真模拟题
● 摘要
一、名词解释
1. 滞后
【答案】滞后是指聚合物在交变应力作用下应变落后于应力的现象。受到外力时,链段通过
,由此引起应变落后于应力的现象。外力作用的热运动达到新平衡需要时间(受到内摩擦力作用)
频率与温度对滞后现象有很大的影响。
2. 假塑性流体
【答案】假塑性流体是指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体,其本构方程为
3. 弹性模量 ,r 是剪切应力,是粘度的度量,D 是剪切应变速率。 (n 【答案】弹性模量是指材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律)的比例系数。弹性模量的单位是达因每平方厘米。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量,是一个总称,包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。所以,“弹性模量”和“体积模量”是包含关系。 4. 高分子溶液 【答案】高分子溶液是聚合物以分子状态分散在溶剂中所形成的均相混合物。 5. 分辨率 【答案】分辨率是指色谱柱的柱效与分离能力的综合量度。 6. 玻璃化转变温度 【答案】从分子结构上讲,玻璃化转变温度是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象。在玻璃化转变温度以下,高聚物处于玻璃态,分子链和链段都不能运动,只是构成分子的原子(或基团)在其平衡位置作振动;而在玻璃化转变温度时分子链虽不能移动,但是链段开始运动,表现出高弹性质,温度再升高,就使整个分子链运动而表现出粘流性质。 7. 均方末端距 【答案】均方末端距指线形高分子链的一端至另一端的直线距离的平方的平均值。该物理量用于表征高分子尺寸的大小。 8. 聚集态结构 【答案】聚集态结构是指高分子链间的几何排列,又称三次结构,也称为超高分子结构。聚 集态结构包括晶态结构、非晶态结构、取向结构和织态结构等。 二、简答题 9. 在同一坐标轴上画出高相对分子质量(曲线1)和低相对分子质量(曲线2)的同一非晶态聚合物的温度-形变曲线,并在温度坐标轴上标出它们的玻璃化转变温度和黏流温度的大概位置。 【答案】见图。 图 见图。聚合物的相对分子质量对玻璃化温度和黏流温度的影响有所不同。相对分子质量增加,聚合物的玻璃化温度升高,特别是当聚合物的相对分子质量较小时,这种趋势更为明显。但是当相对分子质量超过一定程度后,特别是在聚合物的相对分子质量范围内,玻璃化温度的増加就不明显了。而黏流温度则是随相对分子质量的増加而持续升高的。如果本题中不考虑相对分子质量对玻璃化温度的影响,则这两种样品的玻璃化温度在同一位置;而高相对分子质量样品的黏流温度高于低相对分子质量样品,因此其高弹态区域要宽一些。 10.写出扭摆仪度量内耗大小的物理量和关系式。 【答案】 扭摆法中通常用更直接的参数对数减量来表征力学损耗。定义为两个相继振动的振幅的比值的自然对数 , 弦振动的周期,Ⅰ为转动惯量,k 为常数。以 图。两者都能反映聚合物的多重转变。 11.解释下列现象: ; (1)丁腈橡胶的耐油性好(指非极性的机油) (2)球鞋长期与机油接触会越来越大; (3)尼龙袜減上一滴40%硫酸会出现孔洞; (4)聚乙烯醇溶于热水。 【答案】(1)因为丁腈橡胶含有腈基,极性大,所以,它在非极性的机油中难以溶胀,耐油性好。 (2)因为球鞋底通常是用极性较弱的聚异戊二烯等橡胶制成,长期与机油接触,会被非极性的机油溶胀,变得越来越大。 (3)因为尼龙(聚酰胺)与硫酸能形成氢键,从而在室温下尼龙能溶解在硫酸中,所以,尼龙袜溅上一滴40%硫酸会出现孔洞。 式中,P 为正对T 作图相当于图;以对T 作图相当于 (4)因为聚乙烯醇分子链之间有许多氢键,高分子间的相互作用大,又部分结晶,只有提高温度才能使结晶部分熔融并使其溶解,所以,聚乙烯醇溶于热水。 12.写出由取代的二烯(1, 3-丁二烯衍生物)经加聚反应得到的聚合物,若只考虑单体的1,4加成,和单体头-尾相接,则理论上可有几种立体异构体? 【答案】该单体经1,4加聚后,且只考虑单体的头-尾相接,可得到下列在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物:即含有两种不对称碳原子和一个碳-碳双键,理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。 13.为什么腈纶用湿法纺丝,而涤纶用熔融纺丝? 【答案】由于聚丙烯腈的熔点很高,分解温度低于熔点,因此不能用熔融纺丝,只能在适当的溶剂(如DMF )中形成溶液后用湿法纺丝。由于聚对苯二甲酸乙二酯 ,因此可用熔融纺丝。 的熔点为260〜270℃,低于分解温度(〜350℃) 14.为什么高聚物的相对分子质量对黏流活化能几乎没有影响,对黏流温度却有较大的影响? 【答案】物质的流动是通过分子向周围空穴的跃迀来实现的,黏流活化能就是分子向空穴跃迁时克服周围分子的作用所需要的能量。高聚物的流动不是简单的整个分子的迁移,而是通过链段的相继跃迁来实现的,高聚物的流动单元是链段。因此高聚物的黏流活化能表示的是链段向空穴跃迁时克服周围分子的作用所需要的能量。对于同一聚合物,其链段单元的大小相差不大,也就是说相对分子质量増大,链段大小不变,黏流活化能也几乎不变。因此,高聚物的相对分子质量对其黏流活化能的影响较小。而黏流温度是聚合物开始流动的温度,也就是分子链开始运动的温度,相对分子质量越大,为实现黏性流动所需要协同运动的链段数就越多,分子之间的相互运动需要克服的摩擦阻力也越大,因此必须在更高的温度下才能流动,所以,相对分子质量对黏流温度的影响较大。 15.什么是静电现象? 【答案】任何两个固体,无论其化学组成是否相同,只要它们的物理状态不同,其内部结构中电荷载体能量的分布就不同。这样两个固体接触时,在固-固表面会发生电荷的再分配。在它们 重新分离之后,每一固体将带有比接触或摩擦前更多的正(或负)电荷,这种现象称为静电现象。 16.什么是真应力-应变曲线?如何利用真应力-应变曲线判断屈服点? 【答案】拉伸时由于截面积变化较大,真应力与习用应力(假定截面积不变)有很大差别。因此真应力-应变曲线与习用应力(或工程应力)-应变曲线有很大差别,真应力-应变曲线上可能没有极大值,从而不能判断屈服点。 可以用Comidere 作图法,即从 下屈服判据: 点向曲线作切线,切点就是屈服点,因为满足以
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