2017年杭州师范大学有机硅化学及材料技术教育部重点实验室821高分子物理考研导师圈点必考题汇编
● 摘要
一、简答题
1． 一般工程塑料的化学结构有什么特点？其强度和軔性为什么比一般的通用塑料高？
【答案】主链有苯环，同时主链有O 、N 、S 等杂原子，一方面提供一定的极性，甚至氢键；另一方面带来一定的主链柔性，从而使聚合物成为强而韧的材料。
2． 把下列各组聚合物的电学性能排列成序：
（1）PS 、聚乙炔、PVC 、PE 的电导率；
（2）PP 、PF 、PVC 、PET 的介电强度。
【答案】（1）电导率大小次序：
（2）介电强度大小次序：
3． 聚乙烯和全同立构聚丙烯均为塑料，而乙-丙共聚物却可以作橡胶，为什么？
【答案】聚乙烯和等规聚丙烯结构规整，堆砌紧密，常温下结晶度比较大，只能用作塑料，而匕烯和丙烯通过无规共聚得到乙丙橡胶，破坏了链的对称性和规整性，所以结晶度大大降低，可以用作橡胶。
4． 聚合物的极化率、介电常数和导电性三者之间有什么关系？试比较下列三种聚合物中哪种电绝缘性能好：
【答案】通常聚合物的极化率越大，介电常数越大，
导电性也越强。对于电绝缘性能
因为PTFE 为完全非极性、PS 弱极性、PVC 极性。
5． 作为高强度、高模量和耐高温的高性能纤维材料的Kevlar 纤维
PBZT
纤维
6． 说明公式中的物理意义。
的物理意
第 2 页，共 37 页 和，其结构有什么特点？ 【答案】都有扁平或棒状的刚性分子结构。 【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中时所引起的能量变化。则是当1mol 溶剂放到聚合物中时所引起的能量变化。
7． 画出线型聚合物典型的蠕变和蠕变回复曲线，并用分子运动观点解释曲线各阶段的特点。如果是交联聚合物，蠕变回复曲线有何明显不同？
【答案】从分子机理来看，蠕变包括三种形变：普弹形变、高弹形变和黏流形变（图）。
图 线型聚合物的蠕变和蠕变回复曲线
（1）普弹形变：当时刻外力作用在高分子材料上时，分子链内部的键长、键角的改变是瞬间发生的，但形变量很小，称为普弹形变，用表示。时刻，外力除去后，普弹形变能立即完全回复。
（2）高弹形变：当外力作用时间和链段运动所需要的松弛时间同数量级时，分子链通过链段运动逐渐伸展，形变量比普弹形变大得多，称为高弹形变，用表示。外力除去后，高弹形变能逐渐完全回复。
（3）黏流形变：对于线型聚合物，还会产生分子间的滑移，称为黏流形变，用表示。外力除去后黏流产生的形变不可回复，是不可逆形变。 所以聚合物受外力时总形变可表达为
如果是交联聚合物，不存在黏流，即没有 蠕变回复曲线逐渐回复到
8． 为什么等规立构聚苯乙烯分子链在晶体中呈螺旋构象？
【答案】聚苯乙烯侧基很大，为了减少空间阻碍，必须部分采取旁式构象。
9． Flory-Huggins 用统计热力学方法推导出高分子溶液的混合熵
想溶液混合熵相比，何者较大？并解释原因。
与理想溶液混合
熵
相比，只是理想溶液混合熵表达式中的摩尔分数换成了体积分数。
高分子溶液的混合熵比理想溶液的混合熵大，因为一个高分子在溶液中不止起一个小分子的作用。
第 3 页，共 37 页 与理【答案】高分子溶液的混合
熵
10．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。
（5）结晶性非极性聚合物的溶解分为两个过程：其一是结晶部分的熔融，其二是高分子与溶剂的混合。结晶性极性聚合物，若能与溶剂形成氢键，即使温度很低也能溶解。
二、计算题
11．若温度
时
时
12．将1gPMMA 在20℃下溶解于50mL 苯中，已知PMMA 的密度为相对分子质量为
【答案】
溶剂体积，为高分子体积。
第 4 页，共 37 页 求位移因子 【答案】
苯的密度为计算熵变值。在计算中用了什么假定？ 式中，为
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