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2017年华北理工大学冶金与能源学院807材料科学基础考研仿真模拟题

  摘要

一、名词解释

1. 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。

2. 玻璃化转变

【答案】玻璃化转变对于聚合物来说是非晶聚合物的玻璃态与高弹态之间的转变。其分子运动本质是链段运动发生“冻结”与“自由”的转变。

3. 应变软化

【答案】应变软化是指材料试件经1次或多次加载和卸载后,进一步变形所需的应力比原来的要小,即应变后材料变软的现象。应变软化过程中,随着应力的加大,应变増长的速率加快。动态恢复、动态重结晶作用以及流体的加入等都有利于应变软化。

4. 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。

5. 解取向

【答案】解取向是指材料在成型过程中受到拉应力的作用而内部取向,当制品受到加热等影响时,大分子链会解除取向结构的现象。

6. 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。

7. 应力松弛

【答案】应力松弛是指材料在一定的温度和约束承载状态下,总应变(弹性应变和塑性应变)保持不变,而应力随时间的延长逐渐降低的现象。

8. 次期结晶

【答案】次期结晶是主期结晶完成后在一些残留的非晶态部分和晶体结构不完整的部分继续

进行结晶或使球晶中晶粒的堆砌更紧密,晶体内部的缺陷减少或消除使之进一步完善的过程。

二、判断题

9. 柔性好和强的分子间作用力都能提高聚合物的结晶能力。( )

【答案】√

【解析】柔性好提高了链段向结晶部分的扩散和排列的能力,强的分子间作用力使结晶结构稳定,从而有利于结晶。

10.聚乙烯的分子链简单、无取代基、结构规整、对称性好,因而柔性高,是橡胶。( )

【答案】 ×

【解析】虽然聚乙烯的柔性高,但是聚乙烯易于结晶,通常作为塑料使用。

11.橡胶拉伸过程中的应力-应变关系符合虎克定律。( )

【答案】×

【解析】

橡胶拉伸过程中的应力与应变之间的关系为

因此,交联橡胶的应力-应变关系并不符合虎克定律。

12.高分子材料的破坏是由于高分子链的断裂引起的。( )

【答案】×

【解析】高分子材料在外力作用下发生破坏时,首先将发生在未取向区域的分子间力的破坏,随后应力集中到取向的主链上,引起分子链的断裂,因此高分子材料的破坏不是首先通过分子链的断裂发生的。

13.非晶聚合物具有一个确定的玻璃化温度,而结晶聚合物则没有玻璃化温度。( )

【答案】×

【解析】由于结晶性的聚合物也难以形成100%的晶体,任何结晶性的聚合物都存在非晶区,随着温度的变化,非晶区也会发生玻璃化转变。因此,玻璃化转变现象在高聚物中是普遍存在的,结晶性聚合物也存在玻璃化温度。

而按照虎克定律有

三、简答题

14.请比较下列聚合物的玻璃化转变温度的大小,并说明原因。

【答案】

分子链的柔顺性是决定高聚物Tg 的最重要的因素。主链柔顺性越好,玻璃化温度越低。先比较四者柔顺性的大小:④主链带有双键,柔顺性最好。—C1为极性基团,极性基团越多,柔性越差,故柔顺性①,当取代基对称分布时,柔顺性增加,故柔顺性②>①,所以柔顺性大小的顺序为④>②>①>③。高分子链的柔顺性越好,则其玻璃化转变温度越低,所以玻璃化转变温度的大小为④<②<①<③。

15.什么时候处于最稳定构象?什么时候处于最不稳定构象?另外两个稳定的构象是什么?

【答案】反式构象(t )是最稳定构象;顺式构象(c )是最不稳定构象。另有旁氏构象(g

和)是仅次于顺式的稳定构象。

16.高分子的溶解过程与小分子相比,有什么不同?

【答案】高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊,两者运动分子运动速度差别很大,溶剂分子能比较快的渗透进入高聚物,而高分子向溶剂的扩散却非常慢。

(1)聚合物的溶解过程要经过两个阶段,先是溶剂分子渗入聚合物内部,使聚合物体积膨胀,称为溶胀;然后才是高分子均匀分散在溶剂中,形成完全溶解的分子分散的均相体系。对于交联的聚合物,在与溶剂接触时也会发生溶胀,但因有交联的化学键束缚,不能再进一步使交联的分子拆散,只能停留在溶胀阶段,不会溶解。

(2)溶解度与聚合物分子量有关,分子量越大,溶解度越大。对交联聚合物来说,交联度大的溶胀度小,交联度小的溶胀度大。

(3)非晶态聚合物的分子堆砌比较松散,分子间的相互作用较弱,因此溶剂分子比较容易渗入聚合物内部使之溶胀和溶解。晶态聚合物由于分子排列规整,堆砌紧密,分子间相互作用力很

强,以致溶剂分子渗入聚合物内部非常困难,因此晶态化合物的溶解比非晶态聚合物要困难得多。

(4)对于非极性聚合物与溶剂的相互混合,溶解过程一般是吸热的,故只有在升高温度或减小混合热才能使体系自发溶解。恒温恒压时,混合热可表示:

可见二者的溶度参数越接近,越小,越能相互溶解。

对于极性聚合物与溶剂的相互混合,由于高分子与溶剂分子的强烈相互作用,溶解时放热,使体系的自由能降低,溶解过程能自发进行。而溶解时,不但要求聚合物与溶剂的溶度参数中非极性部分相近,还要求极性部分也相近,才能溶解。