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一、简答题

1． 说明公式中的物理意义。

的物理意中时所引起的能量变化。则是当1mol 【答案】在似晶格模型中，

混合热义是当一个溶剂分子放到固体聚合物溶剂放到聚合物中时所引起的能量变化。

2． 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℃）

3． 请就“刚性因子”概念回答下列问题。

（1）下列聚合物的刚性因子分别为：聚二甲基硅氧烷1.4〜1.6；聚异戊二烯1.5〜1.7；聚乙烯1.83；聚苯乙烯2.2〜2.4；硝化纤维4.2。数据的差异说明了什么？请从结构上予以分析。

（2）在特种溶剂中，

不同温度时测得下列高聚物的值

因子如表1所示，试求它们的刚性计算结果与聚异丁烯是橡胶、聚苯乙烯是塑料这个基本属性有没有矛盾？温度对分子链的

表

1 刚硬度有什么影响？

【答案】（1）刚性因子越大，说明分子链刚性越大。聚二甲基桂氧烷：由于Si —O 键中氧原子周围没有侧基，而且Si —O 键的键长较大，Si —O —Si 的键角也较大，所以内旋转容易，分子链极为柔顺；聚异戊二烯：由于双键上的原子数目较单键少，键角120°大于一般单键的109.5°，所以孤立双键邻近的单键内旋转位垒较少，分子链也非常柔顺；聚乙烯：具有一定柔顺性；聚苯乙烯：侧基较大，由于空间位阻对内旋转不利，从而刚性比聚乙烯大；硝化纤维素：主

链上的六元环结构使内旋转困难。而且分子间能形成氢键，硝酸酯侧基也有极性，这些因素都大大增加分子刚性。

（2）

表

2

聚异丁烯柔性大，是橡胶；聚苯乙烯刚性大，是塑料，计算结果与实际一致，不矛盾。同时可以看出，随着温度的升高，减小，即刚性减小，柔性升高。

4． 有一高分子材料，经过加工以后蠕变减弱，可能交联或结晶引起的，试用两种力学实验或力学实验加其他物理方法鉴别，并说明。

【答案】例如，用应力松弛，以应力是否能松弛到零判断是线形还是交联。还可以用冲击试验，抗冲击性能提高的是交联，相反的是结晶。另外，用测定熔点的方法（如热台显微镜和DSC ）判断是否结晶。

5． 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。

和

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。

6． 根据下列数据解释：（1）PE 和PTFE 的内聚能相差不大，而熔点相差很大；（2）PET 和尼龙-66的内聚能（表征分子间作用力）相差很大，而熔点却基本相同。

表

【答案】（1）PE 与PTFE 都是非极性高分子，分子间作用力差不多，即

小，很高。（2）尼龙-66的分子间作用力（氢键）大于PET ，所以

较大。和差不多。但由于很差不氟原子电负性很强，氟原子间的斥力很大，分子链的内旋转很困难，分子刚性很大，因此的分子链无苯环，内旋转较容易，柔性大，的影响相互抵消，因此较大，另一方面尼龙-66

多。

7． 某结晶聚合物的注射制品中，靠近模具的皮层具有双折射现象，而制品内部用偏光显微镜观察发现有Maltese 黑十字，并且越靠近制品芯部，Maltese 黑十字越大。试解释产生上述现象的原因。如果降低模具的温度，皮层厚度将如何变化？

【答案】皮层有结晶产生，但结晶较小，只能看到有双折射。制品内部出现球晶，越往芯部冷却速度越慢，球晶越大。降低模具温度，皮层变厚。