2026年高分子物理专升本习题及答案

2026年高分子物理专升本习题及答案1.单项选择题(1)高分子链柔顺性产生的根本原因是（）A.高分子链很长B.分子间作用力弱C.主链上σ键的内旋转D.侧基的存在答案：C解析：高分子柔顺性的本质是主链σ键能够发生内旋转，使得分子链可以通过改变构象适应不同的外力环境，高分子链长是柔顺性存在的基础，不是根本原因，分子间作用力、侧基只是影响柔顺性的外部因素，因此选C。(2)下列聚合物中，玻璃化转变温度Tg从高到低排列正确的是（）A.聚苯乙烯>聚二甲基硅氧烷>聚乙烯B.聚苯乙烯>聚乙烯>聚二甲基硅氧烷C.聚二甲基硅氧烷>聚苯乙烯>聚乙烯D.聚乙烯>聚苯乙烯>聚二甲基硅氧烷答案：B解析：玻璃化转变温度与高分子链的柔顺性成负相关，柔顺性越好，Tg越低。聚二甲基硅氧烷主链为Si-O键，键长更长、键角更大，内旋转位垒远低于碳碳键，柔顺性最好，Tg约为-123℃；聚乙烯主链为碳碳键，侧基仅为体积很小的氢原子，位阻小，柔顺性较好，Tg约为-78℃；聚苯乙烯侧基为大体积刚性苯环，内旋转位阻大，柔顺性差，Tg约为100℃，因此顺序为聚苯乙烯>聚乙烯>聚二甲基硅氧烷，选B。(3)下列方法不能测定聚合物重均分子量的是（）A.光散射法B.渗透压法C.超速离心沉降平衡法D.凝胶渗透色谱法答案：B解析：渗透压法利用溶液的依数性测定分子量，依数性仅与溶质分子的数量有关，因此测得的是数均分子量；光散射法是利用高分子溶液对入射光的散射强度与分子量正相关的特性测定重均分子量；超速离心沉降平衡法可以同时得到重均分子量和Z均分子量；凝胶渗透色谱作为分级方法，可以通过校准得到不同级分的分子量，进而计算数均、重均等多种平均分子量，因此选B。2.多项选择题(1)下列属于聚合物静态黏弹性表现的是（）A.应力松弛B.蠕变C.滞后D.力学损耗答案：AB解析：聚合物的黏弹性分为静态和动态两类，静态黏弹性是恒定外界条件下的力学松弛行为，其中蠕变是指恒定应力作用下，聚合物应变随时间逐渐增加的现象；应力松弛是指恒定应变作用下，聚合物应力随时间逐渐衰减的现象，二者都属于静态黏弹性。滞后和力学损耗是交变应力作用下发生的松弛行为，属于动态黏弹性，因此选AB。(2)影响聚合物结晶速率的因素包括（）A.分子量B.温度C.应力D.成核添加剂答案：ABCD解析：温度是影响聚合物结晶速率最主要的因素，聚合物结晶速率随温度变化呈钟形曲线，在玻璃化温度Tg和熔点Tm之间的中点位置，结晶速率达到最大值；分子量对结晶速率的影响规律为：分子量越小，分子链段运动能力越强，扩散排入晶格的速率越快，结晶速率越高；应力可以诱导高分子链取向，降低结晶的表面能位垒，加快结晶速率，生产中拉伸纺丝就是利用这个原理；成核添加剂可以提供异相成核的位点，提高成核速率，进而显著提高整体结晶速率，因此四个选项均正确。3.简答题(1)什么是银纹？为什么银纹通常出现在非晶聚合物的拉伸表面，并且银纹区仍具有力学强度？答：银纹是聚合物在张应力作用下，在材料表面缺陷或者内部应力集中处产生的垂直于应力方向的微小缺陷，银纹和宏观裂纹不同，银纹内部并非完全的空穴，而是由高度取向的高分子纤维束和纳米级空隙共同组成的银纹质结构，银纹厚度通常在几十纳米到一微米之间。银纹更容易出现在拉伸聚合物表面的原因是：聚合物加工过程中表面容易产生划痕、微小缺口等先天缺陷，拉伸过程中张应力更容易在表面缺陷处发生应力集中，当局部张应力达到银纹引发的临界值时，就会引发银纹，内部的应力集中程度远低于表面缺陷处，因此银纹更容易出现在表面。银纹区保留力学强度的原因是：银纹结构中，银纹两个边界之间仍然存在大量连接的取向高分子纤维束，这些纤维可以承受一定的载荷，不会发生完全断裂，因此银纹区仍然具有一定的力学强度，只有当银纹在外力作用下不断增长、合并，最终形成宏观裂缝后，才会彻底丧失承载能力。(2)请简述玻璃化转变的自由体积理论，并说明为什么升温速率越快，测得的聚合物玻璃化转变温度越高？答：自由体积理论的核心内容为：聚合物的总体积可以分为两部分，一部分是分子本身占据的占有体积，另一部分是未被分子占据的自由体积，自由体积以微小空穴的形式分散在聚合物体系中，为分子链段的扩散、构象调整提供必要的空间。当温度高于玻璃化温度Tg时，体系的自由体积足够大，能够满足链段运动的空间需求，聚合物处于高弹态；随着温度降低，体系自由体积逐渐收缩，当温度降低到Tg以下时，自由体积发生冻结，收缩速率跟不上温度降低的速率，剩余自由体积不足以提供链段运动所需的空间，链段运动被冻结，聚合物转变为玻璃态。玻璃化转变本质是链段运动的松弛过程，因此测得的Tg与升温速率直接相关：升温速率越快，温度变化的速率越快，链段运动的松弛时间跟不上温度变化的速率，当温度升到理论Tg时，链段还来不及完成构象调整，排出多余的自由体积，体系仍然保留了较大的自由体积，链段依旧无法运动，只有温度进一步升高到更高的温度，链段才能跟上温度变化，发生解冻，因此升温速率越快，测得的玻璃化转变温度越高。4.计算题(1)将1g分子量为1×10^4g/mol的单分散聚合物与4g分子量为1×10^5g/mol的单分散聚合物均匀混合，计算该混合物的数均分子量、重均分子量和多分散系数。解：数均分子量的计算公式为：―代入已知条件，=1∑∑因此―重均分子量的计算公式为：―代入数值可得：―多分散系数d为：d(2)某单分散聚乙烯样品，数均分子量为