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2017年上海市培养单位上海硅酸盐研究所822高分子化学与物理之高分子物理考研题库

  摘要

一、名词解释

1. 液晶态

【答案】液晶态是指物质在熔融状态或在溶液状态下虽然获得了液态物质的流动性,但在材料内部仍然保留有分子排列的一维或二维有序,在物理性质上表现出各向异性,这种兼有晶体和液体部分性质的状态。处于这种状态下的物质叫液晶。

2. 高分子链的远程结构

【答案】远程结构是指整个高分子链的结构,是高分子链结构的第二个层次,包含高分子链的大小(质量)和形态(构象)两个方面。

3. 构象

【答案】构象是指由于分子中的某个原子(基团)绕C —C 单键自由旋转而形成的不同的暂时性的易变的空间结构形式。不同的构象之间可以相互转变,一种构象改变为另一种构象时,不要求共价键的断裂和重新形成。构象改变不会改变分子的光学活性。

4. 熔融纺丝

【答案】熔融纺丝是指将聚合物加热熔融,然后由喷丝头喷成细流,经冷凝牵引成为纤维。

5. 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。

6. 介电损耗

【答案】介电损耗是指电介质在交变电场中,由于消耗部分电能而使电解质本身发热的现象。电解质中含有能导电的载流子,在外加电场作用下,产生导电电流,消耗掉一部分电能,转为热能。

7. 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。

8. 强迫高弹行为

【答案】强迫高弹行为是指处在玻璃态的聚合物,在外力作用下产生百分之几百的大形变,外力去除后,虽然形变无法恢复,但加热到玻璃化温度以上,形变可以自动恢复的一种现象。为区别于普通的高弹形变,称其为强迫高弹形变。

二、简答题

9. 试比较下列几对聚合物熔点的高低,并说明原因:

(1)聚对苯二甲酸乙二酯与聚间苯二甲酸乙二醇酯;(2)聚对苯二甲酰对苯二胺与聚间苯二甲酰间苯二胺;(3)聚己二酸己二胺与聚己二酸己二醇酯。

【答案】均为前者>后者,(1)和(2)均由于间位结构使分子链发生拐折,较大;(3)由于聚酰胺的氢键使大于聚酯。

10.将非晶态极性聚合物的介电常数和介电损耗的变化值对外电场的频率作图,在图上标出以及临界频率

进行比较。

说明这些曲线的意义,并将这些曲线与介电常数和介电损耗对温度关系的曲线

图 介电常数和介电损耗与频率(a )及温度(b )的关系

【答案】图(a )是不同温度下和

耗对T 的图。 图(a )的意义:均很小,当的频率也变大

也很小,在时得静电介电常数时 或都很小,T 很高时比频率高的出现

峰值出现峰值;频率低的时得光频介电常数此两种情况下介电损时,出现

峰值有峰值,此时的变化也最大;当温度的和对T 的图,图(b )是不同频率下

的图(b )的意义:介电常数随着温度升高而增大,当T 很低时,随温度变化的最快处,

的温度也低

图(a )和(b )都说明,升高温度和降低外电频率对于极性聚合物的偶极极化有相同的效果。

11.聚乙烯与润滑油、凡士林和石蜡都是由

什么不同?产生差别的根本原因是什么?

【答案】聚乙烯有力学强度,是坚軔的固体,而润滑油、凡士林和石蜡是没有强度的液体或固体。原因是聚乙烯的相对分子质量很大,由于分子间次价力具有加和性,因此聚乙烯总的分子间作用力很大。

组成。聚乙烯与其他这些小分子的性质主要有

12.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-应变关系是线性或接近线性,形变量小,断裂伸长率小于5%,而且在拉伸应力的作用下,微裂纹会迅速发展,最终导致脆性断裂。而在韧性断裂时,材料先发生屈服,随后可以发生大形变,应力应变关系是非线性的,断裂伸长率大于10%,然后由于屈服剪切带的发展导致韧性断裂;

(2)两者断口形貌很不相同,脆性断裂口与外力相垂直,表面平整光滑,截面积几乎没有改变,而韧性断裂的断口不规则,表面粗糙,截面积缩小。脆性断裂和韧性断裂并没有严格的界限。聚合物材料的初性随温度的升高而增大,随应变速率的提高而减小,当降低温度,提高应变速率时,材料从韧性断裂变为脆性断裂。

13.试分析低压聚乙烯的导电性能,指出其主要导电机理和影响因素;若用它制造电绝缘部件或抗静电部件时,则对其电性能的要求各如何?在加工中应分别采取哪些措施来达到上述要求?

【答案】低压聚乙烯是绝缘体,由于是非极性聚合物,本身应不导电,

理论体积电阻率为

但实际上要小好几个数量级,原因是残存催化剂、助剂及水分等杂质在电场下离解而引

起的离子电导。绝缘材料和抗静电材料对导电性的要求完全不同,前者要求低电导率,后者要求高电导率。加工中对于绝缘材料,要求减少极性杂质的存在,如不用极性的加工助剂;对于抗静电材料,则要将极性的抗静电剂添加到材料中或涂布于材料表面以增加导电性。

14.说明聚合物断裂裂缝的应力集中效应公式

【答案】的物理意义。 为裂缝尖端处的最大张应力,为施加的平均张应力,为裂缝长度的一半,为裂缝尖端的曲率半径。说明应力集中随裂缝的增加和裂缝尖端处曲率半径的减小而增加。

15.聚合物在结晶过程中为什么会发生体积收缩现象?图是含硫量不同的橡皮在结晶过程中体积改变与时间的关系,从这些曲线关系能得出什么结论?试讨论。

图 含硫量不同的橡皮在结晶过程中体积改变与时间的关系

【答案】结晶中分子链的规则堆砌使密度増加,从而结晶过程中发生体积收缩。橡胶含硫量增加,降低了结晶能力,结晶程度和结晶速率都下降,表现在曲线最大的体积收缩率和