高分子物理习题ppt课件

1 1 非晶态聚合物的温度 形变曲线一般表现出种力学状态 分别为 2 聚合物的熔融过程是热力学的过程 而玻璃化转变不是热力学的平衡过程 是个过程 3 聚合物分子运动的特点有a 运动单元的多重性 b c 4 测定玻璃化转变温度的常用的方法有法 法和法等 5 在外力作用下 聚合物在高弹态发生了连段取向 在粘流态发生分子链取向 练习题 6 高分子热运动是一个松弛过程 松弛时间的大小取决于 D A 材料固有性质B 温度C 外力大小D 以上三者都有关系 2 判断 1 玻璃化温度是塑料的最低使用温度 又是橡胶的最高使用温度 F 2 聚合物发生粘性流动时 形变是不可逆的 T 3 聚合物的高弹变形是瞬间发生的 F 4 玻璃态是高分子链段运动的状态 F 5 玻璃化转变温度的大小与外界条件无关 F 6 玻璃化转变是一个松驰过程 T 3 练习 解 1 主要从链的柔顺性次序考虑 其次序是 Si O C O C C偏氯乙烯 因为链间有极性力 Tg高 将下列聚合物按Tg高低次序排列并解释原因 Tg 123 70 17 80 4 从侧基的极性和大分子主链上有芳杂环影响链的内旋转运动这两种因素考虑 104 150 220 Tg 10 87 100 解释下列聚合物Tg温度高低次序的原因 5 练习题 1 示差扫描量热仪 DSC 是高分子材料研究中常用的方法 常用来研究 Tg Tm 分解温度Td 结晶温度Tc 维卡软化温度 结晶度 2 处于高弹态的聚合物 可以运动的单元有 A 链段B大分子链C 链节D 侧基E 支链3 下列 因素会使Tg降低 A 引入刚性基团B 引入极性基团C 交联D 加入增塑剂4 所有聚合物在在玻璃化转变时 自由体积分数均等于 A 0 5 B 1 C 2 5 6 5 下列各组聚合物的Tg高低比较正确的是 A 聚二甲基硅氧烷 顺式聚1 4 丁二烯 B 聚丙稀 聚己内酰胺 C 聚己二酸乙二醇酯 聚对苯二甲酸乙二醇酯 D 聚氯乙烯 聚偏二氯乙烯6 聚丙烯酸甲酯的Tg为3 聚丙烯酸的Tg为106 后者Tg高的主要原因是是因为 A 侧基的长度短B 存在氢键C 范德华力大7 结晶高聚物在Tg以上时 A 所有链段都能运动B 只有非晶区中的链段能够运动C 链段和整个大分子链都能运动8 判断 根据自由体积理论聚合物的自由体积随温度的降低而减小 7 比较下列两组聚合物Tg的高低 1组 前为聚丙烯酸甲酯 酯基具有一定的柔顺性 Tg 3 后为聚乙酸乙烯酯 Tg 28 2组 酯基为柔性取代基 酯基越长 柔性越好 聚甲基丙烯酸甲酯Tg 105 聚甲基丙烯酸乙酯Tg 65 聚甲基丙烯酸丁酯Tg 21 聚甲基丙烯酸辛酯Tg 20 8 图 同一聚合物品种 PMMA 同一测量条件下不同分子量时的温度形变曲线 问题1 判断4条曲线分子量的大小 Tf是大分子链发生相对位移的温度 分子量 分子链越长 内摩擦阻力 Tf 问题2 为何只有一个Tg Tg为链段运动温度 与分子量关系不大 同一聚合物品种 同一测量条件 链段运动温度能力相同 9 思考 1 将熔融态的PE PET和PS淬冷到室温 PE是半透明的 而PET和PS是透明的 为什么 若将上述PET透明试样在Tg下拉伸 发现试样外观由透明变为混浊 解释这一现象 例2 试分析聚三氟氯乙烯是否结晶性聚合物 要制成透明薄板制品 成型过程中要注意什么条件的控制 3 透明的聚酯薄膜在室温二氧六环中浸泡数分钟就变为不透明 为什么 10 练习题 1 下列聚合物结晶能力最强的是 A A 高密度聚乙烯 B 尼龙66 C 聚异丁烯 D 等规聚苯乙烯 2 PE PVC PVDC的结晶能力大小顺序是 C A PE PVC PVDCB PVDC PE PVCC PE PVDC PVC 3 Avrami方程中n 2表示 D A 三维生长 均相成核B 三维生长 异相成核C 二维生长 均相成核D 二维生长 异相成核 4 关于结晶聚合物的熔点和熔限下列说法正确的是 C A 结晶温度越低 熔点越低 熔限越窄 B 结晶温度越低 熔点越高 熔限越宽 C 结晶温度越高 熔点越高 熔限越窄 D 结晶温度越高 熔点越低 熔限越窄 11 6 高聚物的本体结晶通常发生在 C A 熔点以下的任何温度B Tg以下的任何温度C Tm和Tg之间7 随高分子链柔顺性的增加 聚合物的Tg降低 Tm降低 结晶能力升高 结晶速度升高 5 将下列高聚物熔体在冰水中淬火 所得试样透明度最高的是 C A 全同立构聚丙烯 B 聚乙烯 C 聚对苯二甲酸丁二醇酯 D 尼龙 6 8 将下列聚合物按结晶速率排序12345 1 PE 2 PVA 3 iPP 4 PET 5 NR 12 例 比较下列聚合物的熔点高低顺序 并用热力学观点说明理由 PET PP PE PB PTFE PTFE 327 PET 267 PP 176 PE 137 顺1 4聚丁二烯 12 解释 Tm Hm Sm 1 PTFE 由于氟原子电负性很强 原子间的斥力很大 分子链的内旋转很困难 S很小 所以Tm很高 2 PET 由于酯基的极性 分子间作用力大 所以 H大 另一方面由于主链有芳环 刚性较大 S较小 所以Tm较高 3 PP 由于有侧甲基 比PE的刚性大 S较小 因而Tm比PE高 4 顺1 4聚丁二烯 主链上孤立双键柔性好 S大 Tm很低 13 练习题 1 如果加一重物于交联橡皮筋 保持恒定的张力 当加热该橡胶时 重物位置如何变化 A 升高B降低C不变2 有关橡胶高弹性的描述正确的是 A弹性模量低B形变量较小C能弹性D压缩时放热3 产生高弹性的分子结构特征是 A分子链具有一定柔性B分子之间具有强烈的相互作用C分子链之间化学键连接D常温下能够结晶E相对分子质量足够大 作业 1 2 4 14 1 关于聚合物的蠕变现象 正确的是 A A 蠕变是不能回复的 B外力去除后 交联聚合物的蠕变过程可以完全回复 C高温下蠕变不明显 D外力很大蠕变不明显 2 下列说法正确的是 D A应力松弛是指恒定应变条件下材料应力逐渐减小到零的现象 B线形聚合物的应力可以松弛到0 C聚合物的刚性越大 应力松弛越慢 D温度低于Tg时 应力松弛很慢 3 对理想弹性的描述正确的是 ACE A 形变的产生不需要时间 B形变是缓慢恢复的 C应力与应变成正比 D弹簧具有理想弹性 E形变量总是很大 练习题 15 1 在适当外力作用下 有明显的粘弹性现象 A Tg以下很多B Tg附近C Tg以上很多D f附近2 利用扭摆实验 可测得聚合物材料的 A 动态切变模量和内耗B 杨氏模量和内耗C 杨氏模量和本体模量3 采用Tg为参考温度进行时温转换叠加时 温度高于Tg的曲线 lg T A 负 曲线向左移B 正 曲线向右移C 负 曲线向右移4 蠕变与应力松弛速度 A 与温度无关B 随温度升高而增大C 随温度升高而减小5 有关内耗与温度的关系正确的是 A 温度升高 内耗增大B 温度升高 内耗减小C 内耗在某一温度范围出现极大值 练习题 16 判断 1 粘弹性材料的储能模量 损耗模量与内耗都随频率增加而增大 2 在室温下橡胶只能发生高弹形变 塑料只能发生普弹形变 6 有关滞后现象的描述正确的是 A刚性聚合物的滞后现象比柔性聚合物明显 B频率越高 滞后现象越明显 C滞后现象随频率的变化出现极大值 D在Tg附近滞后现象严重 7 关于WLF方程 说法正确的为 A 严格理论推导公式B Tg参考温度 几乎对所有聚合物普遍适用C 温度范围为Tg Tg 100 D WLF方程是时温等效原理的数学表达式8 Maxwell模型可以用来模拟 A线形聚合物的蠕变行为 B交联聚合物的蠕变行为C线形聚合物的应力松弛行为 D交联聚合物的应力松弛行为9 Kelvin模型可以用来模拟 A线形聚合物的蠕变行为 B交联聚合物的蠕变行为C线形聚合物的应力松弛行为 D交联聚合物的应力松弛行为 17 例1 有一粘弹体 已知其粘性系数 和高弹模量E分别为5 108Pa s和108N m 2 当初始应力为10N m 2时求 1 达到松弛时间的残余应力为多少 2 松弛10秒钟时的残余应力为多少 解 1 松弛时间当达到松弛时间时 2 当t 10s时 18 例2 已知PIB在298K时 其应力松弛到105N m2约需10小时 试计算在253K时应力松弛到同一数值所需的时间 PIB的Tg为203K WLF方程 分别将T 298K和T 253K带入WLF方程 在253K达到同样的力学松弛需要5234h 19 练习 有三种材料的应力 应变曲线如下图所示哪种材料的弹性模量最高 哪种材料的断裂强度最高 哪种材料在断裂前没有明显的塑性变形 哪种材料的伸长率最大 哪种材料的断裂能最大 判断顺丁橡胶 尼龙6 聚苯乙烯分别对应哪种材料的曲线 20 已知聚甲基丙烯酸甲酯的应力松弛模量E t T曲线如图所示 画出图中由 指示状态下应力 应变行为 其它测试条件同 思考题 21 1 拉伸实验中 应力 应变曲线初始部分的斜率和曲线下的面积分别反映材料的 A 拉伸强度 断裂伸长率B 杨氏模量 断裂能C 屈服强度 屈服应力D 冲击强度 冲击能2 在聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸试验中 温度升高则 B升高 B降低 B B降低 B升高 C B升高 B升高 B降低 B降低 3 在高分子材料的拉伸试验中 提高拉伸速率时 则 B升高 B降低 B B降低 B升高 C B升高 B升高 B降低 B降低4 在 温度范围内 玻璃态聚合物才具有典型的应力 应变曲线 A Tb T TgB Tg T TfC Tg T Tm 练习题 22 判断题 1 同一高聚物在不同温度下断裂强度不同 T 2 柔性非晶态聚合物只能发生韧性断裂 F 3 脆性断裂是发生在屈服点之前 断裂面光滑 韧性断裂发生在屈服点之后 断裂面粗糙 T 4 材料在出现屈服之前发生韧性断裂 F 5 非结晶聚合物冷拉只发生分子链取向不发生相变 T 6 银纹实际上是一种微小裂缝 裂缝内密度为零 因此 它很容易导致材料断裂 F 23 1 韧性聚合物单轴拉伸至屈服点可看到剪切带现象 说法错误的是 A A 与拉伸方向平行B 有明显的双折射现象C 分子链高度取向D 每个剪切带由若干个细小的不规则微纤构成2 关于银纹 下列说法错误的是 A A 银纹是高度取向的高分子微纤构成 B 银纹处密度为0 与本体密度不同 C 银纹具有应力发白现象 D 银纹具有强度 与裂纹不同 3 杨氏模量 冲击强度 应变 切变速率的量纲分别是 A A N m2 J m2 无量纲 S 1 B N J m 无量纲 无量纲C N m2 J 无量纲 无量纲D N m2 J m S 14 提高高分子材料拉伸强度的有效途径为 B A 增塑 B 取向 C 加入碳酸钙 练习 24 5 下列高聚物拉伸强度较低的是 B A 线形聚乙烯B 支化聚乙烯C 聚酰胺6 随应变速率的增加 高分子材料的脆韧转变温度将小 7 高密度PE与低密度PE相比 其支化度小 结晶度小 熔点小拉伸强度小 冲击强度大 8 高聚物发生强迫高弹形变的条件是 9 室温下 PE试样拉伸将发生a PS试样拉伸将发生b A 韧性断裂 B 脆性断裂10 下列方法中 能提高聚合物模量的是