高分子材料分析与测试(期末复习及答案)

期末复习作业

一、名词解释

1.透湿量

透湿量即指水蒸气透过量。薄膜两侧的水蒸气压差和薄膜厚度一

定，温度一定的条件卜1以聚合物材料在24小时内所透过的蒸

汽量（用处表示）

2.吸水性

吸水性是指材料吸收水分的能力。通常以试样原质量与试样失水

后的质量之差和原质量之比的百分比表示；也可以用单位面积的

试样吸收水分的量表示；还可以用吸收的水分量来表示。

3.表观密度

对于粉状、片状颗粒状、纤维状等模塑料的表观密度是指单位体

积中的质量（用力表示）

对于泡沫塑料的表观密度是指单位体积的泡沫塑料在规定温度

和相对湿度时的重量，故又称体积密度或视密度（用0表示）

4、拉伸强度

在拉伸试验中，保持这种受力状态至最终，就是测量拉伸力直至

材料断裂为止，所承受的最大拉伸应力称为拉伸强度（极限拉伸

应力，用6表示）

5、弯曲强度

试样在弯曲过程中在达到规定挠度值时或之前承受的最大弯曲

应力（用g表示）

6、压缩强度

指在压缩试验中试样所承受的最大压缩应力。它可能是也可能不

是试样破裂的瞬间所承受的压缩应力（用?表示）

7、屈服点

应力一应变曲线上应力不随应变增加的初始点。

8、细长比

指试样的高度与试样横截面积的最小回转半径之比（用义表示）

9、断裂伸长率

断裂时伸长的长度与原始长度之比的百分数（用J表示）

10、弯曲弹性模量

比例极限内应力与应变比值（用已表示）

11、压缩模量

指在应力一应变曲线的线性范围内压缩应力与压缩应变的比值。

由于直线与横坐标的交点一般不通过原点，因此可用直线上两点

的应力差与对应的应变差之比表示（用£表示）

12、弹性模量

在负荷一伸长曲线的初始直线部分，材料所承受的应力与产生相

应的应变之比（用E表示）

13、压缩变形

指试样在压缩负荷左右下高度的改变量（用Ah表示）

14、压缩应变

指试样的压缩变形除以试样的原始高度（用£表示）

15、断纹剪切强度

指沿垂直于板面的方向剪断的剪切强度。

16、剪切应力

试验过程中任一时刻试样在单位面积上所承受的剪切负荷。

17、压缩应力

指在压缩试验过程中的任何时刻，单位试样的原始横截面积上所

承受的压缩负荷（用。表示）

18、拉伸应力

为试样在外作用力下在计量标距范围内，单位初始横截面上所承

受的拉伸力（用。表示）

19、热性能

高聚物的热性能是其与热或温度有关的性能的总称。大致包括热

稳定性、热物理性、流动性、耐寒性。

20、塑料硬度

塑料材料抵抗其他硬物体压力的能力。

21、疲劳

材料在交变的周期性应力或频繁的重复应力作用下，导致材料的

力学性能减弱或破坏的过程称为疲劳。

22、塑料熔体流动速率

塑料熔体在规定的温度和压力下，在参照时间内（600s）从标准

口模被压出的质量称为熔体流动速率，单位为g/10min。

23、塑料脆化温度

塑料低温力学行为的一种量度，以具有一定能量的冲锤冲击试样

时，当试样开裂几率达到50%时的温度。

24、自然大气老化

高分子材料长期暴露在室外条件卜产生的各种变化，乂称大气老

化。

25、常压热老化

是指塑料在常压和规定温度的热空气作用下见过一定时间后测

定热稳定性推算储存期和使用寿命。

二、填空题

1.高分子材料的基本物理性能测试包括（物理性能）、（力学性

能）、（热性能）、（电性能）、（老化性能）、（其他性能）等六方面

的测定。

2、塑料水分含量的测定方法有（干燥恒重）、（气化测压法）、（卡

尔•液体试剂滴定法）。

3、测定液体及蒸汽对聚合物的透过性有（“杯”法）、（"盘”法）、

（静压水法）等方法。

4、橡胶硫化性能试验中、橡胶的硫化历程分析，可分为四个阶

段（硫化诱导期）、（热硫化时期）、（硫化平坦期）（过硫化期）。

测量聚合物透气性的方法有（真空法）、（恒压法）、（恒容法）、

和近年来发展起来的（MC3型气体透过率测试仪）等。

5、温度对硫化橡胶的物理性能有较大影响，一般来说，橡胶的

拉伸强度和拉伸应力是随温度的升高而（下降），断裂伸长率有

所（增加），对于结晶速度不同的胶种更明显。

6、橡胶材料拉伸性能测试中，一般情况拉伸速度越快，拉伸强

度越（大），伸长率越（小）。

7、高分子材料的冲击性能测试是在冲击负荷下测定材料的冲击

强度，一般的冲击性能试验可以分为（摆锤式冲击性能试验）、

（落球式冲击试验）、（高速拉伸冲击试验）。三种试验方法按照

试验温度又可以分为（常温冲击）、（低温冲击）、（高温冲击）。

8、橡胶材料的冲击性能测试按照材料的受力状态可分为（弯曲

冲击）、（拉伸冲击）、（扭转冲击）、（剪切冲击）。按照采用的能

量和冲击次数可以分为（大能量的一次冲击）和（小能量的一次

冲击）。

9、高分子材料蠕变和应力松弛试验中，温度越高，蠕变和应力

松弛速率（越大），蠕变值和应力松弛值（越大）。这种情况下不

适合硫化橡胶类高聚物，在恒定形变下，高分子材料的应力松弛

有（物理松弛）和（化学松弛）两种。

10、塑料硬度试验中的硬度值可以用来估计热塑性塑料的固化程

度，（完全固化的塑料）比（不完全固化的塑料）硬度高。

11、影响橡胶制品疲劳性能的因素有（原材料）、（配方）（力学

特性）（周围环境因素）。在动态应力作用下塑料会产生疲劳，塑

料疲劳的根本原因（由于塑料具有粘弹性），在交变应力作用下,

（分子链变形）总滞后于应力，产生内摩擦生成大量的热，引起

材料缺陷易疲劳。

12、高分子材料的基本热性能测试包括（热稳定性）、（热物理性）、

（流动性）、（耐寒性）等四方面的测定。

13、橡塑材料线性收缩率的测定有两项〔收缩率）和（后收缩率）。

14、测量材料的线性膨胀系数可用（连续升温法）；测量平均线

性膨胀系数可用（连续升温法）和（两端点温度法）两种方法。

15、评价橡胶材料在恒定湿热条件的暴露试验的指标（质量变

化）、（尺寸变化）、（目测外观变化）、（物理性能变化）等四方面

的测定。

16、塑料燃烧性能的试验方法中，最具有代表性、应用最广泛的

方法为（水平燃烧法）和（垂直燃烧法），这两种方法都属于（塑

料表面火焰传播实验方法）。

17、高聚物点性能指标主要有（介电强度）、（介电常数）、（损耗

因子）、（体积电阻率）、（表面电阻率）、（耐电弧性）等六方面。

18、防止高聚物老化的办法是在高聚物合成或成型加工过程中加

入（抗氧剂）和（防老剂）来防止高聚物的氧化降解和光降解。

三、解释说明题

1、聚合物溶液的粘度能提供粘性液体的性质、组成和结构

方面的许多信息，另一方面溶液的粘度和聚合物的分子量有

关，试说明应用黏度法测定聚苯乙烯（PS）分子量的原理。

（写公式，注明公式中符合的意义）

答：利用黏度法测定PS分子量

聚合物分子量与其溶液黏度的关系由Mark—Houwink方程

推出［〃］=KMQ

式中［讨是聚合物溶液（聚苯乙烯溶液）的特性黏度；K、。是与

聚合物种类、温度、溶剂以及分子量范围有关的常数。当K、a

已知后，从聚合物溶液的特性黏度就可以计算聚合物的分子

量。

2、橡胶硫化性能测试试验中，硫化历程分为四个阶段，画

出硫化的典型硫化阶段，并简要说明较为理想的硫化曲线具

备的条件。

答：典型硫化曲线如课本第109页图5-11

0-5min是诱导硫化期5-10min是热硫化期

10-15min是平坦硫化期15-20min是过硫化期

较为理想的橡胶硫化曲线应满足：

①硫化诱导期足够长

②硫化速度要快

③硫化平坦期要长

3、塑料和橡胶的拉伸性能是力学性能中最重要、最基本的

的性能之一。画出用一定速度拉伸，由应力-应变值对应的绘

出的曲线。说明曲线上对应是哪三种材料？两个区域中应力

与应变的关系如何？

答：拉伸应力一应变曲线是课本第112页图6-1

A—脆性材B一具有屈服点的韧性材料C一无屈服点的韧性材料

应力一应变一般分为弹性变形区和塑性变形区两个部分。在弹性

变形区域，材料发生可完全恢复的弹性变形，应力一应变成正比

例关系。曲线中直线部分的斜率是拉伸弹性模量值，它代表材料

的刚性，弹性模量越大刚性越好。在塑性变形区，应力一应变不

成正比例关系，最后出现断裂。

4.塑料和橡胶的力学性能是最重要、最基本的的性能之一,

简述力学性能测试包括哪些项目的测试？

答：力学性能测试包括拉伸性能、弯曲性能、压缩性能、冲击性

能、剪切试验、蠕变及应力松弛试验、硬度试验、疲劳试验、摩

擦及磨耗性能九个项目的测试。

5.简述橡塑材料洛氏硬度的试验原理。

答：橡塑材料洛氏硬度的试验原理：洛氏硬度是用规定的压头对

试样先施加初试验力，接着再施加主试验力，然后卸除主试验力,

保留初试验力，用前后两次初试验力作用下压头压入试样的深度

差计算出的硬度值。其作用原理如课本第140页图6-28所示。

采用金刚石圆锥或钢球作为压头，分两次对试样加荷，首先施加

初试验力，压头压入试样的压痕深度为hI接着在施加主试验力,

压头在总试验力作用下的压痕深度为h2；然后压头在总试验力

下保持一定时间后卸除主试验力，只保留初试验力，压痕因试样

的弹性回复而最终形成的压痕深度为h：,从而求出其硬度值。

6.高分子材料的蠕变及应力松弛性能试验中，材料的形变

随时间增加而逐渐增大的现象是蠕变现象，试画出线型高聚

物在恒定应力下和除去应力后的形变时间曲线。并说明曲线

上四个阶段的特点。

答：线型高聚物在恒定应力下和除去应力后的形变时间曲线是课

本第133页图6-21

AB阶段：普弹形变，这是分子链内键长与键角的改变所引起的

形变，这种形变是瞬时发生的，形变量很小，弹性模量很大，是

可逆形变

BC阶段：高弹形变，是由于分子量构象的改变引起的形变，这

种形变需要一个松弛时间，形变量很大，弹性模量很小，是可逆

形变

CD阶段：黏性形变，是由于分子链之间产生了相对滑动引起的

形变，这种形变会随时间无限发展，是不可逆形变

DE阶段：永久形变，是由于黏性流动的不可逆形变造成的

7.在高分子材料的力学性能试验中，发现材料会产生应力

松弛和蠕变现象，论述在高分子材料在蠕变及H力松弛性能

试验中的影响因素。

答：高分子材料在蠕变及应力松弛性能试验中的影响因素：

①温度温度越高，蠕变和应力松弛速率越大，蠕变值和应

力松弛值也越大。但对硫化橡胶这类交联高聚物，温度

升高一定值时其蠕变和应力松弛速率显着降低，蠕变值

和应力松弛值也变化很小。

②