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2017年上海市培养单位上海应用物理研究所822高分子化学与物理之高分子物理考研强化模拟题

  摘要

一、名词解释

1. 过量化学位

【答案】高分子溶液中溶剂的化学位变化含有两部分,一部分相当于理想溶液中溶剂的化学位变化,另一部分相当于非理想溶液的部分,非理想溶液的部分称为过量化学位。

2. 弹性模量

【答案】弹性模量是指材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律)的比例系数。弹性模量的单位是达因每平方厘米。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量,是一个总称,包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。所以,“弹性模量”和“体积模量”是包含关系。

3. 熔体流动速率

【答案】熔体流动速率,也指熔融指数,是在标准化熔融指数仪中于一定的温度和压力下,树脂熔料通过标准毛细管在一定时间内(一般lOmin )内流出的熔料克数,单位为g/10min。熔体流动速率是一个选择塑料加工材料和牌号的重要参考依据,能使选用的原材料更好地适应加工工艺的要求,使制品在成型的可靠性和质量方面有所提尚。

4. 构型

【答案】构型是分子中由于各原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出不同的特定的立体结构。一般情况下,构型都比较稳定,一种构型转变另一种构型则要求共价键的断裂、原子(基团)间的重排和新共价键的重新形成。

5. 聚集态结构

【答案】聚集态结构是指高分子链间的几何排列,又称三次结构,也称为超高分子结构。聚集态结构包括晶态结构、非晶态结构、取向结构和织态结构等。

6.

条件(或状态)

【答案】通过选择溶剂和温度使高分子溶液中溶剂的过量化学位为零的条件,这种条件称为条件或状态。

7. 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。

8. 滞后

【答案】滞后是指聚合物在交变应力作用下应变落后于应力的现象。受到外力时,链段通过,由此引起应变落后于应力的现象。外力作用的热运动达到新平衡需要时间(受到内摩擦力作用)频率与温度对滞后现象有很大的影响。

二、简答题

9. 在纤维成型过程中,通过什么条件控制松弛时间,使结构稳定?

【答案】热定型,即在低于熔点的较高温度下短时间热处理,使部分链段解取向,从而控制松弛时间。

10.为什么丁腈橡胶具有优良的耐汽油性?对于丁腈橡胶分别耐哪一种溶剂?为什么?

【答案】丁腈橡胶由于存在氰基而有较强的极性,能够耐非极性的汽油。天然橡胶耐硝基甲烷,丁腈橡胶耐正已烧。

11.抗静电剂的分子结构一般有什么特点?

【答案】抗静电剂是一些表面活化剂,如阴离子型(烷基磺酸钠、芳基磺酸酯等)、阳离子型(季铵盐、胺盐等)以及非离子型(聚乙二醇等)。 12.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

和两种溶剂,天然橡胶和

【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。

13.什么是聚合物的介电性?聚合物的介电性能指标主要有哪些?

【答案】介电性是指聚合物在电场作用下,表现出对静电能的储存和损耗的性质。聚合物的 介电性能标主要有介电常数和介电损耗

14.为什么高聚物的相对分子质量对黏流活化能几乎没有影响,对黏流温度却有较大的影响?

【答案】物质的流动是通过分子向周围空穴的跃迀来实现的,黏流活化能就是分子向空穴跃迁时克服周围分子的作用所需要的能量。高聚物的流动不是简单的整个分子的迁移,而是通过链段的相继跃迁来实现的,高聚物的流动单元是链段。因此高聚物的黏流活化能表示的是链段向空穴跃迁时克服周围分子的作用所需要的能量。对于同一聚合物,其链段单元的大小相差不大,也就是说相对分子质量増大,链段大小不变,黏流活化能也几乎不变。因此,高聚物的相对分子质量对其黏流活化能的影响较小。而黏流温度是聚合物开始流动的温度,也就是分子链开始运动的

温度,相对分子质量越大,为实现黏性流动所需要协同运动的链段数就越多,分子之间的相互运动需要克服的摩擦阻力也越大,因此必须在更高的温度下才能流动,所以,相对分子质量对黏流温度的影响较大。

15.简述橡胶高弹性的特点。

【答案】橡胶高弹性的特点:弹性形变很大,高弹模量低,快速拉伸时会生热。

16.为什么结晶态聚合物的溶解速度比非晶态的同种聚合物慢很多?

【答案】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,因而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,因此晶态聚合物的溶解困难得多。特别是非极,在室温很难溶解,往往要升温至其熔点附近,待晶态转变为非晶态后陛的晶态聚合物(如PE )才可溶。

三、计算题

17.有一个三元件模型(称为标准线性固体聚合物模型),其模量和黏度如图所示。证明:(1)该模型的应力-应变方程为

式中

(2)当施以恒定应变时,该模型的应力松弛方程为应力松弛时初始最大应力。

图 三元件模型(Maxwell 单元与弹簧并联)

【答案】(1)总应力为它与

总应变与所以因为

所以

所以

的关系为

的关系为