2017年杭州师范大学材料与化工学院821高分子物理考研仿真模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 在同一坐标轴上画出同一聚合物在以下三个不同温度范围内的应力-应变曲线。
（1）（2）
（3）
聚合物在； 以下（为脆化温度） 以下，表现出硬、脆的特点，模量较高，拉伸过程中出现脆性断裂；
在之【答案】见图。 间，表现为硬、初的特点，拉伸过程中出现屈服和冷拉，为初性断裂；在
大的发展，直到试样断裂前，曲线才又急剧地上升。
之间处于高弹态，在不大的应力下，便可以发展高弹形变，曲线不再出现屈服，在不明显增加应力时，应变就有很
图
2． 为什么聚合物通常都有一个相对确定的玻璃化温度，而没有一个确定的黏流温度？
【答案】随着相对分子质量的增加，玻璃化温度会升高，特别是在较低的相对分子质量范围内，这种影响较为明显，但是当相对分子质量增加到一定程度后，玻璃化温度随相对分子质量的増加就不明显了。在通常的聚合物相对分子质量范围内，玻璃化温度随相对分子质量的变化很小。而聚合物的黏流温度是整个分子链开始运动的温度，相对分子质量对黏流温度的影响比较明显。相对分子质量越大，黏流温度就越高。聚合物具有多分散性，即聚合物是由一系列相对分子质量不同的同系物组成的，由于在高相对分子质量范围内，玻璃化温度与相对分子质量无关，因此聚合物具有一个明确的玻璃化转变温度，而不同相对分子质量的组分具有不同的黏流温度。因此，具有多分散性的非晶态聚合物没有明晰的黏流温度，而往往是一个较宽的软化区域，在此温度区域内，均易于流动，可进行成型加工。
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
第 2 页，共 34 页 如表1所示，试求它们的刚性
因子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． 举例说明高分子材料的静电的应用。
【答案】静电现象有时也能加以利用。例如，静电复印、静电记录、静电印刷、静电涂敷、静电分离与混合、静电医疗等都成功地利用了高分子材料的静电作用。
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5． 为什么聚合物的实际强度比理论强度小100～1000倍？
【答案】主要原因在于材料中总是存在缺陷，包括裂缝、空隙、缺口、银纹、杂质等，在受力时，缺陷往往成为应力集中处，使该处的应力比平均应力大几十至几百倍，断裂就从该处产生和发展，导致整个材料的破坏。
6． 如何从实验判别或区分聚合物的电子导电和离子导电？
【答案】对聚合物施加静压力会使离子电导降低，而电子电导升高，因为自由体积变小使离子迁移更困难，但电子与空穴的迁移更容易。
7． 研究高分子材料动态力学性质有什么重要意义？
【答案】主要用来研究聚合物的次级松弛。非晶态聚合物在
但比链段小的一些运动单元仍能运动，在力学谱图
，随后依次称为度出现的内耗峰称为松弛（玻璃化转变）
常归因于4个以上_以下，链段运动虽然已经冻结，松弛。低于玻璃化转变的松弛统上会出现多个内耗峰。习惯上把最高温称为次级松弛。松弛常归因于较大的侧基、杂原子链节的运动或短链段的局部松弛模式。松弛，或与主链相连的小侧基（如甲基）的内旋转等。基团的曲柄运动（图）
晶态聚合物的主转变为熔点，次级转变对应于晶形转变、晶区内部运动等。
图 曲柄运动示意图
8． 高分子在良溶剂和不良溶剂中形态有什么不同？为什么浓度相同时，高分子-良溶剂体系的黏度比高分子-不良溶剂体系的黏度大？
【答案】高分子线团在良溶剂中舒展，流动阻力大，即黏度较大。相反在不良溶剂中高分子线团紧缩，黏度较小。
9． 大分子链在溶液中的形态受哪些因素影响？怎样才能使大分子链达到无扰状态？
【答案】在一定的温度下选择适当的溶剂或在一定的溶剂下选择适当的温度，都可以使大分
，此时高分子链处于无扰状态。 子链卷曲到析出的临界状态，即状态（或溶液）
10．为什么聚对苯二甲酸乙二酯从熔体淬火时得到透明材料？为什么对全同聚甲基丙烯酸甲酯进行同样处理时试样是不透明的？
【答案】聚对苯二甲酸乙二酯的结晶速率很慢，快速冷却时来不及结晶，所以透明。全同聚甲基丙烯酸甲酯结晶能力大、结晶快，所以它的试样总是不透明的。
二、计算题
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