高聚物结构分析 文档全文预览

第五章 高聚物的结构第

1

题解答：玻璃态Tb

TgTfT/℃形变%Tb-脆化温度；Tg-玻璃化温度；Tf-黏流温度Td高弹态粘流态三种物理状态运动单元力学行为特征应用玻璃态Tb～Tg键长、键角基团形变小，并且形变可逆，属于普弹性能。结构类似玻璃，弹性模量大。塑料、纤维高弹态Tg～Tf链段形变大，形变可逆，弹性模量较小。橡胶黏流态Tf～Td链段、大分子链形变为不可逆，属于永久形变，无强度。流动取决于相对分子质量大小。成型加工、油漆、黏合剂第五章 高聚物的结构第

2

题解答：由于高弹态对成型加工不利，因此，一般情况下，对结晶态高聚物而言要严格控制相对分子质量，防止很大造成的不良影响。12形变%TgTmTfT/℃相对分子质量较小相对分子质量很大玻璃态

黏流态玻璃态

高弹态

黏流态M较小结晶态高聚物的物理状态M很大第五章 高聚物的结构第

3

题解答：玻璃化温度的定义高聚物分子链段开始运动或冻结的温度。玻璃化温度的使用价值玻璃温度是非晶态高聚物作为塑料使用的最高温度；是作为橡胶使用的最低温度。（一般用Tg表示）影响玻璃化温度的因素主链柔性对玻璃温度的影响

对主链柔性有影响的因素，都影响玻璃化温度。为柔性越大，其玻璃化温度越低。分子间作用力对玻璃化温度的影响相对分子质量对玻璃化温度的影响分子间作用力越大，其玻璃化温度越高。玻璃化温度随高聚物平均相对分子质量的增加而增大，但当平均相对分子质量增加到一定程度时，玻璃化温度趋于某一定值。第五章 高聚物的结构第

3

题共聚可以调整高聚物的玻璃化温度。适度交联，可以提高玻璃化温度。随着增塑剂加入量的增加，玻璃化温度下降。续解：共聚对玻璃化温度的影响交联对玻璃化温度的影响

增塑剂对玻璃化温度的影响外界条件的影响外力大小

对高聚物施加的外力越大，玻璃化温度下降越低。外力作用时间

时间越长，玻璃化温度越低。升温速度

升温速度越快，玻璃化温度越高。玻璃化温度的测定原理：利用高聚物在发生玻璃化转变的同时各种物理参数均发生变化的特性进行测定。TgT物性参数比体积膨胀率热容导热率折光率第五章 高聚物的结构第

3

题续解：常用的玻璃化温度测定方法热-机械曲线法膨胀计法电性能法DTA法DSC法第五章 高聚物的结构第

4

题解答：影响熔点的因素增大分子间的作用力越大（方法是在高分子主链或侧基上引入极性基团）为熔点越高。降低柔性，增加刚性（方法是在主链上引入苯环，降低体系混乱程度），熔点越高。熔点的测定方法同玻璃化温度的测定方法第五章 高聚物的结构第

5

题解答：黏流温度的定义非晶态高聚物熔化后发生黏性流动的温度。黏流温度的使用价值是非晶态高聚物成型加工的最低温度。影响黏流温度的因素柔性↑、刚性↓，Tf↓；平均相对分子质量↑，内摩擦力↑，Tf↓。影响黏流温度的测定采用热-机械曲线法、DTA法等测定方法。第五章 高聚物的结构第

6

题解答：软化温度的定义在某一指定试样大小、升温速度、施加外力方式等条件下，测定高聚物试样达到一定形变时的温度。软化温度的使用价值是产品质量控制、成型加工和应用的参数之一。软化温度的表示方法▲马丁耐热温度测试条件：升温速度

10℃/12min

专用设备：马丁耐热试验箱悬臂弯曲力

5MPa温度确定

长240mm横杆项指示下降6cm所对应的温度▲维卡耐热温度测试条件：试样

10mm×10mm×3mm升温速度

（5±0.5）℃/6min或（12±1）℃/12min圆柱压针截面积

1mm2第五章 高聚物的结构第

6

题续解：压入负荷

5kg或1kg温度确定

圆柱形针压入1mm所对应的温度▲弯曲负荷热变形温度（简称热变形温度）测试条件：试样

120mm×313mm×15mm升温速度弯曲应力温度确定（12±1）℃/6min1.85MPa

（或0.46MPa静弯曲负荷）试样达到规定弯曲时所对应的温度第五章 高聚物的结构第

7

题解答：1、外力（负荷）对材料所施加的使材料形变的力。如拉力、压力、剪切、扭转、弯曲等。2、内力3、形变指材料为反抗外力，使材料保持原状所具有的力。如回缩力。一般是指材料爱力后产生的绝对形变值。如ΔX、ΔY、ΔZ等；相对形变值如ΔX/X、ΔY/Y、ΔZ/Z等。4、应力（σ）单位面积所受的力。用表示。在应力作用下单位长度（或单位面积或单位体积）所5、应变（γ或ε）发生的形变。6、强度

在一定条件下，材料所能承受的最大应力。7、泊松比μ第五章 高聚物的结构第

7

题续解：8、模量（E）引起单位应变所需要的应力，形式有拉伸模量、压缩模量、剪切模量、扭转模量、弯曲模量等。9、柔量（J）10、拉伸强度模量的倒数。在规定温度、湿度和加载速度下，试样沿轴向方向拉伸直至被拉断为止，断裂前试样承受的最大载荷与试样截面积之比。11、挠曲强度

在规定条件下对标准试样施加静弯曲力矩，取试样断裂前的最大载荷计算的强度。12、抗冲击强度

试样受冲击而破裂时的单体体积所吸收的能量。14、硬度、回弹性、韧性及疲劳第五章 高聚物的结构第

10

题续解：▓实例

缓慢降温有利形成大球晶，淬火有利形成小球晶。取向对强度的影响规律：取向能增加取向方向上材料的强度。填充物对强度的影响规律：适当填充活性填料增加强度。实例

橡胶填充炭黑；玻璃钢填充玻璃纤维。材料中缺陷对强度的影响缺陷指向与危害：杂质、不塑化树脂粒、气泡、降解物等造成微小裂纹，当材料受到外力作用时，在缺陷处产生应力集中，致使材料断裂、破坏。第五章 高聚物的结构第

12

题解答：影响强度的因素：强度随相对分子质量的增高而增大；相对分子质量分布的影响，主要考虑低聚物部分，低聚物部分增多，就会导致受力时的分子间断裂，使强度降低。加入低分子掺合物对高聚物材料强度的影响，类似于相对分子质量分布中的低聚物，一般会使材料的强度下降。交联能使高聚物材料的相对分子质量增加，也增加了分子间的牢固连结作用，因此，一般有利于强度的提高。但交联要适度，过多交联时，使材料在受到外力时，容易产生局部应力集中时，也会造成强度下降。结晶的影响主要取决于结晶度、晶粒大小和晶体的结构。一般情况，随着结

晶度的增加，高聚物的屈服应力、强度、模量和硬度等提高；而断裂伸长率和冲击韧性则下降。结晶使高聚物变硬变脆。球晶的结构对强度的影响超过结晶度所产生的影响，它的大小对聚合物的力学性能，以及物理和光学性能起重要作用。

大的球晶一般能使高聚物的断裂伸长率和韧性降低；小球晶能造成材料的抗张强

度、模量、断裂伸长和韧性提高。第五章 高聚物的结构第

15

题解答：熔融粘度（表观）的测定可以采用下面几种方法。毛细管粘度计法（包括

熔融指数测定仪等）是测量在一定压力下液体自毛细管中流出来的速率；旋转式粘度法（包括悬锤-杯式、锥-板式或门尼粘度计等），是使一个圆体（筒、锥或盘）旋转在高聚物液体中。测量所需的力；落球式粘度计法，则是测量一圆球在高聚物液体中－沉降的速率等。这些方法所测得的粘度都是在规定条件下的数值。都是比较熔体流动性最方便的方法。考虑到高聚物成型加工的需要，下面简单介绍熔融指数测定方法。测定在熔融指数仪中进行（图5-48）。高聚物熔体试样在规定的温度和压力下，在一定时间内流过标准出料孔的重量，称为熔融指数―MI，以g/10min表示。它可以作为热塑性树脂成型加工工艺条件的参数。熔融指数越高，表示流动性越好；MI与相对分子质量有关，相对分子质量越大，MI越小。第五章 高聚物的结构第

16

题解答：由于高聚物材料具有体积电阻率高（1016～1020Ω-cm）、介电常数小（小到2左右）、介质损耗低（低到10-4）、半导体等特殊优良的电性能，同时某些高聚物还具有优良的导电性能。加之高聚物合成材料易得，成型加工方便，品种繁多，可按使用要求提供薄膜、管、板、带、丝、注塑品和挤出型材等产品选用。正是因为这些优良的电性能和指标和加工性能，使高聚物材料在电气工业方面，作为不可缺少的绝缘材料和介电材料广泛使用。从普通电线到电缆，从电机到各种仪表，从电容器到微型固体元件等，都离不开高聚物材料。第五章 高聚物的结构第

17

题解答：高聚物在光学方面的应用高聚物材料具有折射、反射、双折射、偏振、光散射等性能。但高聚物的光学性质受其结构的影响。高聚物材料是作为光导材料使用的。如无定型的聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等。根据需要光导元件可以作成棒状、板状和其它需要的形状，主要用作光的传递和发光装饰材料。高聚物在透气方面的应用高聚物的透气性能主要体现在车胎、气球、包装薄膜及分离膜等方面的应用上。对透气性能的要求也视高聚物材料的用途而定，有的要求透气性越小越好（如车胎），有的要求透气性越大越好（如某些包装薄膜），有的要求有选择的透过某些气体或液体。尤其膜分离技术在海水淡化、污水处理、富氧气体、化学化工物料分离等诸多方面的研究与应用非常活跃。第五章 高聚物的结构第

20

题续解：（3）影响高聚物溶液黏度的因素高聚物在溶液中的状态，被高聚物分子束缚的自由溶剂分子越多，体系黏度越大。高聚物稀溶液浓度与粘度的关系（线型关系）高聚物相对分子质量的影响第五章 高聚物的结构第

21

题解答：数均相对分子质量重均相对分子质量Z均相对分子质量黏均相对分子质量多分散体系相互之间的关系：Z均＞重均＞黏均＞数均第五章 高聚物的结构第

22

题当C0时，上式近似为：解答：（1）渗透压法测定高聚物相对分子质量的原理与过程原理：所用仪器为渗透压计，测试原理图如右。原理如下：π溶液

溶剂即π/C与高聚物溶液浓度C成直线关系。从直线截距可求数均相对分子质量，从斜率可求A2。实际测试过程：人为配制若干为同浓度的高聚物溶液；分别测定各浓度下的渗透压值；计算相应的π/C值；再将π/C对应浓度C作图，绘制直线，并将直线外推至C＝0的截距处，求截距值，最后计算数均相对分子质量。第五章 高聚物的结构第

22

题续解：（2）黏度法测定高聚物相对分子质量的原理与过程原理：在温度恒定下（±0.02℃），所用仪器乌式奥式黏度计。式中A-仪器常数（出厂标定值），t-液体流经a、b两线间的时间。分别测定出溶液与溶剂的黏度，并将两者的密度看成近似相等，则相对黏度可以表示为：测定过程：用黏度计分别测定溶剂和不同浓度的高聚物稀溶液的黏度；利用各黏度之间的关系计算出相对黏度、增比黏度、比浓黏度；将比浓黏度对浓度作第五章 高聚物的结构第

22

题续解：图，并外推至浓度为零时的截距值，可得特性黏度；再查出K与α值，利用马克公式计算得黏均相对分子质量。对柔性链高分子良溶剂体系体系，可采用一点法计算特性黏度：C[η]12lnηr/C或ηSP/C第五章 高聚物的结构第

23

题解答：∵∴证毕第五章 高聚物的结构第

24

题续解：由相对分子质量分散系