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2017年南开大学生命科学学院854高分子化学与物理(生科院)考研仿真模拟题

  摘要

一、名词解释

1. 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。

2. z 均相对分子质量

【答案】z 均相对分子质量是以z 值为统计权重的平均相对分子质量,

对分子质量为M 的级分的质量。

3. 高斯链

【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. 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。

5. 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。

6. 分子量分布

【答案】分子量分布是组成聚合物中不同分子量聚合物的相对量。通常以分子量分布曲线或分子量分布指数来表示。

7. 低临界共溶温度

【答案】低临界共溶温度是指低温互溶,高温分相的临界共溶温度,用LCST 表示。

8. 构型

【答案】构型是分子中由于各原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出不

其中,是相

同的特定的立体结构。一般情况下,构型都比较稳定,一种构型转变另一种构型则要求共价键的断裂、原子(基团)间的重排和新共价键的重新形成。

二、判断题

9. 分子在晶体中规整排列,所以只有全同和间同立构的高分子才能结晶,无规立构的高分子不能结晶。( )

【答案】×

【解析】例如三氟氯乙烯虽然构型不规整,但是仍然具有很强的结晶能力。

10.脆化温度可以看成是聚合物发生初性断裂的最低温度。( )

【答案】√

【解析】脆化温度是高聚物由韧性断裂转变成脆性断裂的临界温度,因此它既是軔性断裂的最低温度,也是脆性断裂的最高温度。

11.聚合物的黏流活化能随相对分子质量的増大而增大。( )

【答案】×

【解析】聚合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。这种流动方式并不需要在高聚物熔体中产生整个分子链那样大小的空穴,而只需要如链段大小的空穴就可以了。不同相对分子质量的同种聚合物,其链段大小基本相同,因此在聚合物的相对分子质量范围内,高聚物的黏流活化能与相对分子质量无关。

12.聚合物的黏流温度随相对分子质量增大而升高,尤其是在相对分子质量较小时,影响特别显

著;当相对分子质量达到一定数值后,相对分子质量对黏流温度的影响就不那么显著了。( )

【答案】×

【解析】黏流温度是整个高分子链开始运动的温度,相对分子质量越大,分子链运动时的内摩擦阻力也越大,通过链段的协同运动而产生流动也越困难,因此黏流温度随相对分子质量的增大而上升。

13.只有当聚合物的相对分子质量达到一定值后才具有玻璃化温度。( )

【答案】×

【解析】玻璃化转变是高聚物普遍存在的一种现象,但并不是高聚物特有的现象。除了高聚物之外,许多其他物质也呈现出同样的玻璃化转变现象。虽然聚合物的玻璃化转变温度与相对分子质量有关,但是玻璃化转变现象与聚合物的相对分子质量并无关系,无论是高相对分子质量聚合物,还是低相对分子质量聚合物,都存在玻璃化转变。

三、简答题

14.影响聚合物强度的因素是什么?

【答案】影响聚合物强度的因素归纳如下(从中可以总结出提高强度的措施)。

(1)化学结构:链刚性增加的因素(如主链芳环、侧基极性或氢键等)都有助于増加抗张强度极性基团过密或取代基过大,反而会使材料较脆,抗冲击强度下降。

(2)相对分子质量:在临界相对分子质量

加增加,越过(3)支化和交联:交联使和(缠结相对分子质量)之前,相对分子质量増后不变。随相对分子质量増加而增加,不存在临界值。 都提高。但支化使提高,而降低。

均提高。取向使(4)结晶和取向:结晶度增加,提高,但降低。结晶尺寸减小,积的大小。 提高。总之,以上各因素在讨论时主要考虑分子间作用力的大小,而讨论时主要考虑自由体

(5)应力集中物:裂缝、银纹、杂质等缺陷在受力时成为应力集中处,断裂首先在此处发生。纤维的直径越小,强度越高,这是由于纤维越细,纤维皮芯差别越小,缺陷出现的概率越小。根据这个原理,用玻璃纤维增强塑料可以得到高强度的玻璃钢。

(6)添加剂:増塑剂、增量剂(又称填料)、增强剂和增軔剂都可能改变材料的强度。増塑使分子间作用力减小,从而降低了强度。惰性填料(如)只降低成本,强度也随着降低;活性填料有増强作用,如炭黑对天然橡胶的补强效果。纤维状填料有明显的增强作用。塑料增初的方法是共混或共聚,用少量橡胶作为增軔剂改进塑料的脆性。

(7)外力作用速度和温度:在拉伸实验中提高拉伸速度和降低温度都会使强度降低。在冲击实验中升高温度会增加冲击强度。外力作用速度和温度的改变甚至会使材料从脆性变为軔性,或反过来从軔性变为脆性。

15.交联聚合物为什么会达到溶胀平衡?

【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。

16.某PMMA 试样,今欲对其进行凝胶色谱测定,应选择何种溶剂?

【答案】可选择四氢呋喃(THF ), 它是通用的溶剂,适用于大多数聚合物。如果为不溶于THF 的聚合物,还有甲苯、氯仿、DMF 、DMSO 和水等溶剂可选择。但是换溶剂和之后的校准都很麻烦,尽量用通用溶剂THF 。

17.试讨论聚合物介电损耗产生的原因。

【答案】决定聚合物介电损耗大小的内在原因,

一是聚合物分子极性的大小和极性基团的密度,

二是极性基团的可动性。基团极性越大,极性基团的密度越大,介电损耗越大。极性基团位于聚合物的P-位或柔性侧基的末端时,其取向极化的过程是一个独立的过程,引起的介电损耗并