2017年天津大学材料科学与工程学院863高分子物理考研题库
● 摘要
一、名词解释
1． 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。
2． 柱效
【答案】柱效是指色谱柱的分离效率，用单位柱长的理论塔板数N 表示：
为色谱柱的长度，
3． 高斯链 为淋出体积，为峰宽。 其中L
【答案】高斯链是指高分子链段分布符合高斯分布函数的高分子链，也称为等效自由结合链。
，相柔性的非晶状线型高分子链，不论处于什么形态（如玻璃态、高弹态、熔融态或高分子溶液）
同分子量的高分子链段都取平均尺寸近乎相等的无规线团构象，称为“等效自由结合链”。因为等效自由结合链的链段分布符合高斯分布函数，又称为高斯链。
4． 溶胀平衡
【答案】交联聚合物在溶胀过程中，一方面溶剂力图渗入聚合物内部使其体积膨胀；另一方面，由于交联聚合物体积膨胀导致网状分子链向三维空间伸展，而产生弹性收缩力，力图使分子网收缩。当这两部分相反的作用相互抵消时，达到溶胀平衡。
5． 凝胶
【答案】凝胶是指以化学键形成的交联结构高分子的溶胀体。加热不能溶解也不能熔融。
6． 弹性模量
【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。
7． 内聚能密度
【答案】内聚能密度就是单位体积内lmol 凝聚体为克服分子间作用力汽化时所需要的能量E 。是评价分子间作用力大小的一个物理量，主要反映基团间的相互作用。一般来说，分子中所含基
团的极性越大，分子间的作用力就越大，则相应的内聚能密度就越大；反之亦然。
8． 粘流温度
【答案】粘流温度Tf 是高弹态与粘流态间的转变温度，也称软化温度。
二、简答题
9． 试比较聚合物的介电松弛与力学松弛的异同。
【答案】聚合物的介电松弛和力学松弛的本质是相同的，都源自高分子链的黏弹性。两者的松弛谱图（温度谱或频率谱）非常相似，都有损耗的极大值，并与不同尺寸的运动单元相关，出峰的位置也相同。但由于机理的不同，影响因素有所不同。介电松弛损耗主要受聚合物极性的影响，而力学松弛的内耗主要受聚合物柔顺性的影响，极性等分子间作用力有影响，但侧基体积和侧基密度等对力学内耗的影响明显大于对介电松弛损耗的影响。
10．简述聚合物玻璃化转变的三种理论的要点。
【答案】解释玻璃化转变的理论有：
（1）以Gibbs-Dimarzio 为代表的热力学理论（简称G-D 理论）。其结论是：不是热力学二级转变温度，但确实存在一个二级转变温度
比低50°C左右。由于
一方法不同条件得到的
自由体积。
至临界温度
在为
释现象。
（3）以Aklonis-Kovacs 为代表的动力学理论。玻璃化转变具有明确的动力学性质，与实验的时间尺度（如升温速度、测定频率等）有关。动力学理论提出了有序参数，并据此建立了体积与松弛时间的联系。
11．讨论蠕变和应力松弛的影响因素。
【答案】影响蠕变和应力松弛的因素有：（1）结构（内因）：一切增加分子间作用力的因素都有利于减少蠕变和应力松弛，如增加相对分子质量、交联、结晶、取向、引入刚性基团、添加填
，蠕变和应力松弛慢且小，短时间内观料等。（2）温度或外力（外因）：温度太低（或外力太小）
，形变发展很快，形变以黏流为主，也观察不到，只有在玻璃化察不到，温度太高（或外力太大）
转变区才最明显。
在这个温度下聚合物的构象熵等于零，可以预计是力学状态的转变点，不是热力学相变温度，因而不同测定方法或同数值有相当大的差别，必须注意。 （2）以Fox-Flory 为代表的自由体积理论。聚合物链堆砌是松散的，存在一部分空隙，称为以上时自由体积较大，链段能够通过向自由体积转动或位移而改变构象。当温度降时，自由体积达到最低值，并被冻结，再降温也保持恒定值。实验发现所有聚合物式中
，分别为玻璃化转变前（玻璃态）和转变后（橡胶态）聚自由体积理论更多用于解以下时自由体积分数都接近2.5%，这就是等自由体积。聚合物的自由体积分数f 的表达式合物的自由体积膨胀系数。对于许多聚合物
，
12．在用稀溶液的依数性质测定聚合物的分子量时，若试样在测定条件下有缔合作用或电离作用，将对测定结果产生什么影响，试分别讨论之。
【答案】如果溶质分子有缔合作用，则测得的表观分子量将大于其真实分子量；如果溶质发生电离作用，则测得的表观分子量将小于其真实分子量。
13．画出聚合物的玻璃化温度与相对分子质量之间的关系曲线。
【答案】见图1。
图1
相对分子质量与玻璃化温度之间的关系为：
一般来说，相对分子质量增加时，升高，但是只有在相对分子质量较低的范围内，相对分子质量对玻璃化温度才有比较显著的影响。当相对分子质量超过一定值后，
变化就非常缓慢，并接近一平衡值
如果以 为横坐标作图，则如图2所示。
随相对分子质量的
图2
14．什么是液晶？液晶与中介相是否具有同样的含义？为什么？
【答案】液晶是分子有序性介于液体和固体（一般为晶体）之间的一种相态。它是物质除气态、液态、固态外的第四态，液晶又称中介相，因为它是介于液相与晶相之间的中间相。它既能像液体那样自由流动，又能像固体那样具有结构有序性，从而存在许多物理性质的各向异性，其中具有光学各向异性是它的典型特征。简单一句话，叫“有序流体”。
15．聚合物的脆性断裂与韧性断裂有什么区别? 在什么条件下可以相互转化？
【答案】区别：（1）脆性断裂发生在材料屈服之前，材料只有普弹形变，应力-应变关系是线