高分子物理试题

高分子物理模拟试卷（一）一、名词解释（53）溶剂等效自由连接链取向银纹特性粘度二选择题（102）1欲使某自由连接链（单烯类）均方末端距增加10倍，其聚合度必须增加倍。A10B20C100D502某一结构对称结晶聚合物，TM210，其结晶速度最快的温度在。A170B115C25D2103测量重均分子量可选择以下哪种方法A粘度法B端基滴定法C渗透压法D光散射法4当一聚合物稀溶液从温度上升10时，其第二维利系数A2A1/2C0D聚乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯2PEPPPVCPS3聚碳酸酯聚对苯二甲酸乙二醇酯聚乙烯聚二甲基硅氧烷五、简答题（，共分）1首先写两者区别，强调构象是由于单键内旋转而引起，而构型是由于化学键所固定的原子在空间的排列。改变构象通过单键的内旋转即可达到，而改变构型需通过化学建的断裂与重组。（2分）不能。首先指出从全同到间同的变化是构型的变化，必须通过化学建的断裂与重组才能改变构型。而单键内旋转只能改变构象，不能改变构型。（3分）2首先说明尼龙和聚乙烯都是结晶性的聚合物，其溶解首先要使晶区熔融才能溶解。（1分）而尼龙是极性的聚合物，如果置于极性溶剂之中，和极性的溶剂作用会放出热量从而使晶区熔融，继而溶解。（2分）聚乙烯是非极性的聚合物，要使其晶区熔融只能升温至其熔点附近，然后溶于适当的溶剂中才能溶解。所以聚乙烯在常温下不能溶解在溶剂之中。（2分）3根据溶解度参数相近的原则，只有当两者溶解度参数之值相差小于17时，才有可能溶解。而戊烷和乙酸乙酯与苯乙烯一丁二烯共聚物的溶解度参数的差值都大于17，所以不溶于戊烷和乙酸乙酯。（25分）但是当戊烷和乙酸乙酯的比为11混合时，这个混合溶剂的溶度参数为1655，与苯乙烯一丁二烯共聚物的溶解度参数非常接近，符合溶解度参数相近原则，故可以溶解。（25分）4曲线2代表分布宽的聚合物。（2分）当切变速率小时，分布宽的聚合物含有较多特长的分子，形成的缠结的结构也较多，故粘度高。（2分）当切变速率增大后，分布宽的试样中，由于缠结结构较多，容易被高的切变速率所破坏，出现“切力变稀”的剪切速率较小，而且越长的分子随切变速率的增加而对粘度下降的贡献越大。（2分）六、（10分）从该图可以获得的信息有聚合物的屈服强度（Y点强度）聚合物的杨氏模量（OA段斜率）聚合物的断裂强度（B点强度）聚合物的断裂伸长率（B点伸长率）聚合物的断裂韧性（曲线下面积）画图正确画出曲线得2分，并标明A、Y、B三点得3分，每写出一个信息得1分，共5分高分子物理试题B一、解释概念（15分，每题3分，要求每个概念回答20字以上）1高斯链2高分子合金3蠕变4熵弹性5特性粘度与切粘度二、选择答案（25分，每题1分）1、高分子科学诺贝尔奖获得者中，（）首先把“高分子”这个概念引进科学领域。A、HSTAUDINGER,B、KZIEGLER,GNATTA,C、PJFLORY,D、HSHIRAKAWA2、下列聚合物中，（）是聚异戊二烯PI。A、B、CH2NHC23OCNHOCNHC6H4C6H4NC、D、CHL2NO2CON3、链段是高分子物理学中的一个重要概念，下列有关链段的描述，错误的是（）。A、高分子链段可以自由旋转无规取向，是高分子链中能够独立运动的最小单位。B、玻璃化转变温度是高分子链段开始运动的温度。C、在条件时，高分子“链段”间的相互作用等于溶剂分子间的相互作用。D、聚合物熔体的流动不是高分子链之间的简单滑移，而是链段依次跃迁的结果。4、下列四种聚合物中，不存在旋光异构和几何异构的为（）。A、聚丙烯，B、聚异丁烯，C、聚丁二烯，D、聚苯乙烯5、下列说法，表述正确的是（）。A、工程塑料ABS树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。B、ABS树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀，可提高制品拉伸强度和硬度。C、ABS树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性，可改善冲击强度。D、ABS树脂中丙烯腈组分利于高温流动性，便于加工。6、下列四种聚合物中，链柔顺性最好的是（）。A、聚氯乙烯，B、聚氯丁二烯，C、顺式聚丁二烯，D、反式聚丁二烯7、在下列四种聚合物的晶体结构中，其分子链构象为H31螺旋构象为（）。A、聚乙烯，B、聚丙烯，C、聚甲醛，D、聚四氟乙烯8、关于聚合物球晶描述错误的是（）。A、球晶是聚合结晶的一种常见的结晶形态。B、当从浓溶液析出或由熔体冷结晶时，在存在应力或流动的情况下形成球晶。C、球晶外形呈圆球形，直径05100微米数量级。D、球晶在正交偏光显微镜下可呈现特有的黑十字消光图像和消光同心环现象。9、若聚合度增加一倍，则自由连接链的均方末端距变为原值的（）倍。A、05B、1414C、2D、410、（）是有序性最低的液晶晶型。A、向列型，B、近晶A型，C、近晶C型，D、胆甾型11、提高高分子材料的拉伸强度有效途径为（）。A、提高拉伸速度，B、取向，C、增塑，D、加入碳酸钙12、下列四种聚合物中，内聚能密度最大的为（）。A、聚丙烯，B、聚异丁烯，C、聚丁二烯，D、聚氯乙烯13、下列四种聚合物在各自的良溶剂中，常温下不能溶解的为（）。A、聚乙烯，B、聚甲基丙烯酸甲酯，C、无规立构聚丙烯，D、聚氯乙烯14、高分子溶液与小分子理想溶液比较，说法正确的是（）。A、高分子溶液在浓度很小时，是理想溶液。B、高分子溶液在温度时，1E0，说明高分子溶液是一种真的理想溶液。C、高分子溶液在条件时，HM和SM都不是理想值，不是理想溶液。D、高分子溶液在条件时，高分子链段间与高分子链段和溶剂分子间相互作用不等。15、（）可以快速、自动测定聚合物的平均分子量和分子量分布。A粘度法，B滲透压法，C光散射法，D凝胶渗透色谱GPC法16、高分子热运动是一个松弛过程，松弛时间的大小取决于（）。A、材料固有性质B、温度C、外力大小D、以上三者都有关系。17、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和平衡熔点，分解温度TD，结晶温度TC，维卡软化温度，结晶度，结晶速度，结晶动力学A、B、C、D、18、对于同一种聚合物，在相同的条件下，流动性越好，熔融指数MI越（）；材料的耐热性越好，则维卡软化点越（）。A、高、高B、低、低C、高、低D、低、高19、下列聚合物的结晶能力最强的为（）。A、高密度聚乙烯，B、尼龙66，C、聚异丁烯，D、等规聚苯乙烯20、你会选（）聚合物用作液氮罐的软密封。（液氮沸点为77K）A、硅橡胶，B、顺丁橡胶，C、天然橡胶，D、丁苯橡胶21、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22、粘弹性是高聚物的重要特征，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、TF附近23、韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法错误的是（）。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、每个剪切带又由若干个细小的不规则微纤构成24、下列聚合物中，熔体粘度对温度最敏感的是（）。A、PEB、PPC、PCD、PB25、聚合物溶度参数一般与其（）无关。A、分子量B、极性大小C、分子间力D、内聚能密度三、回答下列问题（30分，每题6分）1、聚丙烯中碳碳单链是可以转动的，通过单键的转动能否把全同立构的聚丙烯变为“间同立构”的聚丙烯说明理由。2、为何称高分子链在其溶液中处于无扰状态溶液与理想溶液有何区别3、分别示意绘出无规聚甲基丙烯酸甲酯、全同立构聚苯乙烯和交联聚乙烯的温度形变曲线。并且在图形上标出特征温度，同时写出对应的物理含义。4、示意画出聚合物动态粘弹性的温度谱，说明温度对聚合物内耗大小的影响。5、示意绘出聚合物熔体在宽切变速率下的流动曲线，并用缠结理论作出解释。四、计算题（20分，每题10分）1天然橡胶硫化后，网链平均分子量为6000，密度为090G/CM3。如果要把长度10CM，截面积026CM2的试样，在25下拉长25CM，问需要多大的力（R8314J/KMOL）2聚苯乙烯试样，已知160OC时粘度为103PAS，试估算TG（100OC）时和120OC时的粘度。聚甲基丙烯酸甲酯试样，已知240OC时粘度为200PAS，试估算250OC时和230OC时的粘度。（已知聚甲基丙烯酸甲酯的粘流活化能为184KJ/MOL，TG为100OC）高分子物理试题及标准答案（20062007学年上学期）一名词解释（15分）1、链段高分子链上能独立运动（或自由取向）最小单元。2、溶胀高聚物溶解前吸收溶剂而体积增大的现象。3、蠕变在应力和温度均一定的条件下，高聚物的形变随时间而增大的现象。4、介电损耗在交变电场的作用下，电介质由于极化而消耗的电能。5、构象由于内旋转而产生的高分子链在空间的排列。二选择题（20分）1高聚物玻璃化转变实质是（B）A、相变过程，B、松弛过程，C、熔融过程。2下列方法中可测得数均分子量的方法有（B、C、D）A、粘度法，B、沸点升高，C、膜渗透压，D、GPC法，E、光散射法。3下列高聚物中，在室温下可以溶解的有（A、B、D）A、尼龙66，B、PET，C、LDPE，D、聚乙酸乙烯酯，E、聚乙烯醇。4结晶高聚物熔点高低与熔限宽窄取决于（C）A、退火时间，B、结晶速度，C、结晶温度，D、相变热，E、液压大小。5橡胶产生弹性的原因是拉伸过程中（C）A、体积变化，B、内能变化，C、熵变。6欲获得介电损耗小的PS产品，应选择（A）A、本体聚合物，B、乳液聚合物，C、定向聚合物，D、加有增塑剂的聚合物。7下列参数中可作为选择溶剂依据的有（B、C、D、E）A、均方末端距，B、溶解度参数，C、高聚物溶剂相互作参数，D、第二维利系数A2，E、特性粘数。8加工聚碳酸酯时，欲获提高流动性最有效的措施是（E）A、增加切应力，B、增加分子量，C、采用分子量分布窄的产品，D、降低温度，E、增加温度。9高聚物的结晶度增加，则（B）A、抗冲击强度增加，B、拉伸强度增加，C、取向度增加，D、透明性增加。10在室温下，加一固定重量的物体于橡皮并保持这一恒定张力，当橡皮受热时，重物的位置将（B）A、下降，B、上升，C、基本不变，D、无法预测。三根据题意，比较大小（用“”或“CA）A、聚己二酸乙二醇酯，B、聚碳酸酯，C、聚氯乙烯。2较抗蠕变性的大小（ACB）A、酚醛塑料，B、聚丙烯，C、聚苯乙烯。3比较熔点（BCA）A、聚乙烯，B、聚四氟烯，C、聚甲醛。4比较耐水性（BCA）A、聚乙烯醇，B、聚乙酸乙烯酯，C、维尼纶。5比较抗冲击强度（AERRORWOKERRORW34MCERRORW（15分）不一定要求公式，叙述清楚就行了2现有四个无标签的样品，它们分别是天然橡胶、聚苯乙烯、尼龙6和硫化天然橡胶，试用一种物理方法予以鉴别，并简要说明之。答利用热机械曲线法就可以鉴别（每条曲线15分）3试画出高聚物熔体的全流动曲线（双对数座标），标出并说明。、A、的物理意义。TTG天然橡胶天然橡胶TG较低于室温，有三态TTG聚苯乙烯聚苯乙烯TG高于室温，有三态TTM尼龙6尼龙6TM较高T硫化天然橡胶硫化天然橡胶TG较低，只有两态0为零切粘度，高聚物熔体处于第一牛顿区。A为表观粘度，高聚物熔体处于非牛顿区。为无穷数粘度，高聚物熔体处于第二牛顿区。六计算题（5分）现有苯乙烯（S）和甲基丙烯酸甲酯（M）的三嵌段共聚物MSM，从实验中测得S段的质量百分数为50，在苯溶剂中S段的均方根长度为102NM。若CC键角为10928、键长为015NM，并假定内旋转不受位垒限制，求出共聚物中S段和M段的聚合度。解因为内旋转不受位垒限制，又键角为10928，_所以均方末端距H2NL_H102N23122L2015_XNN/22312/21156S段的聚合度S的分子量为104，M的分子量为100，由题意得_11561042XN100_1156104故XN601M段的聚合度200一、名词解释（每题15分，共15分）键接异构大分子链结构单元的键接顺序不同所引起的异构体。双轴取向取向单元沿两个相互垂直方向的取向，其面积增大，厚度减小。脆性断裂屈服前的断裂，拉伸中试片均匀形变，断面较平整。BOLTZMANN原理聚合物的力学松弛行为是其整个受力历史上诸松弛过程的线性加和的结果。熔限高聚物熔融开始至终了的温度区间。力学状态高聚物的力学性质随温度变化的特征状态；时温等效原理升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子T将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。银纹质（体）联系起两银文面的束状或高度取向的聚合物。柔顺性高分子链能够不断改变其构象的性质或高分子能够卷曲成无规线团的能力。零切黏度剪切速率趋向于零时的熔体黏度，即流动曲线的初始斜率。二、填空（每题3分，共36分）1自由结合链的均方末端距NL2，自由旋转链的均方末端距NL21COSFJHFRH/1COS，等效自由结合链均方末端距NELE2。效2一般情况下，高聚物的结晶温度区域为TGTM_，在此区间较高温度下结晶可使高聚物的TM较高，熔限较窄，结晶尺寸较大。3膜渗透压法测定的是数均MN分子量；凝胶色谱法（GPC）测定可得到MN，MW，MZ，M，DMW/MNMZ/MW，从色谱柱中最先分离出来的是分子量较大的级份。4PE、等规PP的溶解过程为先熔融，后溶胀，再溶解，硫化橡胶遇溶剂后只溶胀，不溶解。5良溶剂状态时，0。1E2A6动态粘弹性一般用储能模量（E），损耗模量E”，损耗因子（TAN）等参数来表征；从分子结构来讲，顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶、丁基橡胶四种橡胶中内耗最大的是丁基橡胶（IIR）。7大多数聚合物熔体属假塑性流体，其N值为0，溶胀因子1为良溶剂；11/2，A212牛顿流体，N13假塑性流体，N14宾哈流体3在注射成型中能最有效改善聚甲醛熔体流动性的方法是（）1增大分子量；2提高加工温度；3提高注射速率4下列方法中，能提高聚合物模量的是（）1提高支化程度；2提高结晶度；3加入增塑剂；4与橡胶共混5下列方法中，可以降低熔点的是）1主链上引入芳杂环；2降低结晶度；3提高分子量；4加入增塑剂6下列方法中，不能测定聚合物熔体粘度的是（）1毛细管粘度计；2旋转粘度计；3乌氏粘度计；4落球粘度计7下列通用塑料中，使用温度上限为TM的是1聚苯乙烯；2聚甲醛；3聚氯乙烯；4有机玻璃8下列高聚物中，使用温度下限为TG的是1聚乙烯；2聚四氟乙烯；3聚二甲基硅氧烷；4环氧塑料9当高分子溶液从凝胶渗透色谱柱中被淋洗出来时，溶液中的分子的分离按1分子量；2分子流体力学；3分子链柔性；4分子间相互作用能的大小10下列高聚物溶剂对中，在室温下可溶解的是1聚乙烯甲苯；2聚丙烯塑料四氢萘；3尼龙甲酰胺；4丁腈橡胶汽油11分别将下列高聚物熔体在冰水中淬火，所得固体试样中透明度最高的是1全同立构聚丙烯；2聚乙烯；3聚对苯二甲酸丁二醇酯；4ABS12下列高聚物中，在室温下容易发生屈服冷拉的是1有机玻璃2酚醛塑料3聚乙烯4天然橡胶13将有机玻璃板材用高弹真空成型法成型为飞机座舱盖时，成型温度为1TBTG之间，2TGTF之间3TFTD之间TB、TG、TF、TD分别为脆化温度、玻璃化转变温度、流动温度和分解温度14下列高聚物中属无规共聚物的是1尼龙66；2聚氨酯热塑弹体；3丁苯橡胶；4聚对苯二甲酸乙二醇酯15下列动态力学试验中直接测定储能剪切模量的是1超声法；2单悬臂梁弯曲共振法；3扭摆法二、写出下列关系式，并注明公式中各字母代表的意义10分1以TG为参考温度的WLF方程；2高分子特性粘数与分子量之间的关系；3高聚物结晶度与密度的关系；4硫化橡胶平衡溶胀比与交联点间分子量的关系；5牛顿流体通过毛细管的体积流率与管壁处切变速率之间的关系。三、解释下列名词任选5小题，10分1溶度参数；2链段；3极限粘度；4断裂韧性K1C；5临界分子量；6哈金斯参数；7对数减量；8第二维利系数A2。四、问答题（任选5题，共35分）1说明双轴拉伸定向有机玻璃与普通非定向有机玻璃在模量、强度、韧性上的主要差别并解释原因。2按常识，温度越高，橡皮越软；而平衡高弹性的特点之一却是温度愈高，高弹平衡模量越高。这两个事实有矛盾吗为什么3为什么实际橡胶弹性中带粘性，高聚物粘性熔体又带弹性列举它们的具体表现形式。如何减少橡胶的粘性在挤出成型中如何减小成型制品中的弹性成分4为什么用而不用来表征高分子链的平衡态柔性为什么在表征高分子链柔性时，要在条件下测定高分子链的已知一根聚乙烯分子链的聚合度为600，在条件下的均方半径36NM2,试求该分子链的设CC键的键长为015NM,键角为10928。5用注塑成型法分别成型无规立构聚氯乙烯TG80,TF160和全同立构聚丙烯TG10,TM170长条试样,模具温度都是20，一个浇口设在试样端部。试估计两种试样凝聚态结构的异同及透明性的差别，解释原因，并设计实验证实你的估计。6试述高聚物平衡高弹性的特点、热力学本质和分子运动机理。五、从所示曲线计算指定参数值（共11分）1从高聚物的蠕变曲线图1求推迟时间2分；2从高聚物熔体的流动曲线图2求切变速率分别为01、10和100S1时的表观粘度4。3从凝胶渗透色谱法得到的折光指数差分子量关系曲线图3求数均分子量和重均分子量5。六、作图19分，第一题4分，其它各小题3分用实线画出下表中的指定关系曲线并在图中标出特征参数，然后在同一图中用虚线示意当指定参数改变时曲线的变化。尼龙6TG50,TM25030200间不同温度下相同观察时间范围内例如100103秒的一组应力松弛曲参考温度提高时主曲线的变化线以及转换到参考温度为50的主曲线有机玻璃TB0,TG100,TF20020、80、150的应力应变曲线应变速率提高聚乙烯TG80,TM136熔体表观粘度与分子量之间的关系切变速率提高等规立构聚丙烯TG10，TM176比容温度曲线升温速率提高顺丁橡胶增韧聚苯乙烯顺丁橡胶TG100聚苯乙烯TG100动态力学性能储能模量和TG频率谱试验温度提高非晶态聚对苯二甲酸乙二醇酯PET部分结晶PET的TG75,TM230缓慢升温过程中的模量温度曲线结晶度很高高分子物理期终考试试题答案一、选择题共15分，每小题1分4；3；3；2；4；3；2；3；2；3；3；3；2；3；3二、写出下列关系式，并注明公式中各字母代表的意义；写出关系式得1分，注明公式中各字母代表的意义得1分，字母意义注明不全酌情扣分1；AT平移因子；T实验温度；TG玻璃化转变温度。2；特性粘度；粘均分子量；K、常数。3；高聚物内晶相的体积百分数，即体积结晶度；、C、A分别为高聚物的密度、高聚物内晶相的密度和高聚物内非晶相的密度；或；高聚物内晶相的质量百分数，即质量结晶度；、C、A分别为高聚物的密度、高聚物内晶相的密度和高聚物内非晶相的密度。4；Q硫化橡胶平衡溶胀比；交联点间分子量；2交联样品溶胀前的密度；VM,1溶剂的摩尔体积；1高分子溶剂相互作用参数。5；牛顿流体在管壁处的切变速率；Q牛顿流体通过毛细管的体积流率；R毛细管半径。三、解释下列名词任选5小题，共10分，每小题2分1溶度参数物质内聚能密度的开方，E物质内聚能；VM摩尔体积。2链段高分子链上可以独立运动的最小单元。3极限粘度假塑性流体在第二牛顿区所对应的粘度（即在切变速率很高时对应的粘度）。4断裂韧性K1C表征材料阻止裂纹扩展的能力，是材料抵抗脆性破坏能力的韧性指标，其中，B为脆性材料的拉伸强度；C为半裂纹长度；E为材料的弹性模量；为单位表面的表面能。5临界分子量分子链之间开始出现缠结的最低分子量，也是高聚物固体模量温度曲线上出现高弹平台所需的最低分子量。6哈金斯参数高分子溶剂相互作用参数。的物理意义是将一个溶剂分子放进高聚物中所引起的能量变化。7对数减量相继两个振幅之比的自然对数，即，其中为对数减量，A为振幅，足标表示自振动开始振幅的序数。8第二维利系数A2也是表征高分子溶剂相互作用的参数，即，其中为溶剂的偏摩尔体积，为哈金斯参数，为高聚物溶质的密度。四、问答题（任选5题，每小题各7分，共35分）1答主要差别双轴拉伸定向有机玻璃在取向的X,Y方向上的模量、强度提高，韧性也提高，而在垂直于取向的方向上模量和强度比非定向有机玻璃减小。（2分）解释原因1取向后，高分子链沿取向方向排列，原子间以化学键结合为主，而未取向方向上原子间以范德华力为主；（2分）2材料在拉伸取向的过程中，能通过链段运动，使局部高应力区发生应力松弛，使材料内的应力分布均化，这也是取向后强度提高的原因之一。可不答3取向对屈服强度的影响远低于对断裂强度的影响。因此，当材料的断裂强度随取向程度提高时，材料的脆化温度下降如图未拉伸普通有机玻璃的在室温附近，而双轴拉伸定向有机玻璃的低于室温。拉伸度足够高时，可下降到40。因此，在常温下，双轴拉伸定向有机玻璃处于不脆区，不仅强度比普通有机玻璃的高，而且韧性也好得多。（3分）2答按常识，温度越高，橡皮越软；而平衡高弹性的特点之一却是温度愈高，高弹平衡模量越高。这两个事实不矛盾。（1分）原因1,T升高，高分子热运动加剧，分子链趋于卷曲构象的倾向更大，回缩力更大，故高弹平衡模量越高；（3分）2实际形变为非理想弹性形变，形变的发展需要一定是松弛时间，这个松弛过程在高温时比较快，而