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1、 高分子物理期末考试试题答案高分子物理期末考试试题答案 一、列举测定或表征或观察下列性质的方法各三种，列举方法的名称即可，描述过程或原理 亦可。(每种方法 1 分，共 30 分) 1玻璃化温度：模量-温度曲线，体膨胀计，DSC，粘度 2. 熔点：DSC，体膨胀计，偏光显微镜，XRD 3. 平衡熔点：晶片厚度，结晶温度，熔融焓与熔融熵之比 4. 结晶速率：体膨胀计，DSC，偏光显微镜 5. 结晶度：DSC，XRD，密度法 6. 取向度：双折射，声速法，XRD 7. 韧性：冲击，应力-应变曲线，断裂面 8. 熔体弹性：挤出胀大，包轴效应，熔体破裂，弹性回复 9. 数均分子量：端基分析，渗透压，冰点
2、降低，沸点升高，GPC 10. 第二维利系数：渗透压，光散射，中子散射 二、简答题： （每题 5 分，总计 25 分） 1、从应力-应变曲线中可以获得哪些信息？ 答：弹性模量，屈服强度，屈服应变，断裂强度，断裂伸长率，韧性 2、滞后环代表什么？是怎样造成的？ 答：代表应变每变化一周的能量损耗。由于分子运动受到阻力，构象松弛需要时间而造成。 3、简述玻璃化转变自由体积理论。 答：玻璃化转变温度以下只有固有体积的膨胀，玻璃化转变温度以下除固有体积膨胀外，自 由体积迅速膨胀， 导致体积膨胀出现突变。 玻璃化转变点是自由体积分数达到临界值的温度。 4、讨论应力松弛过程中结构单元运动方式。 答：依次为键
3、长、键角的松弛，链段的松弛，分子链的松弛 5、讨论聚合物熔融过程中产生熔限的原因。 答：由于晶格完善程度不同而产生。 三、计算题： （每题 5 分，总计 45 分） 1、一种聚合物可用 Kelvin 模型描述。弹簧模量为 5Pa，粘壶粘度为 200Pa.s。施加恒定应力 10Pa20 秒后撤除该应力，求又 20 秒后该模型上的应变。 解： 787. 0)1 (2)1 ()20(40/20/=eeEt 477. 0787. 0)20()40(40/20/=eet 或 477. 0)1 (2)1 (2)1 ()1 ()40(40/4040/40/2/121=+=eeeEeEtt 2、某聚合物的断裂
4、强度(MPa)与温度(K)的关系为b = 177.50.52T，屈服强度与温度的关系 为y = 3000.99T，求该聚合物的脆化温度。 解：由b = y时的温度即为脆化温度可知： 177.50.52T = 3000.99T 解得 T=260.6K 3、低密度聚乙烯 388K下在剪切速率为 0.1s1时的粘度为 105Pa.s，剪切速率为 100 s1时的粘 度为 103Pa.s，求剪切速率为 10 s1时的粘度。 解：根据幂律方程： 解得：n=1/3, K=21544 1=nK&故剪切速率为 10 s1时的粘度为 sPa=3106 . 44、 某聚合物的玻璃化温度为 0C， 25C 下突加应
5、变后的应力在 5 秒后松弛到初始值的 50%， 求 30C 下应力松弛到初始值的 50%需要多长时间？ 解：69. 5256 .512544.17lglg025=+=ttaT 41. 6306 .513044.17lglg030=+=ttaT 72. 069. 541. 6lglg2030=+=ttaT st95. 010572. 0 30=5、环氧树脂的Tg=120C，聚丙烯酸酯的Tg= 40C，二者的共混体系分成两相，其中富环氧 树脂相的Tg=95C，富聚丙烯酸酯相的Tg= 10C，求两相的组成。 （提示：FOX方程） 解：22111 Tgw Tgw Tg+= 富环氧树脂相：2331 39
6、3368111ww+= 901. 01=w（环氧） ，099. 02=w（聚丙烯酸酯） 富聚丙烯酸酯相：2331 393263111ww+= 28. 01=w（环氧） ，72. 02=w（聚丙烯酸酯） 6、测得某半结晶样品的双折射为 0.042，另外测得晶区与无定形区的取向因子分为 fc=0.91， fa=0.87。设晶相n0=0.05，无定形相n0=0.045，求其体积结晶度。 2解： 20 2210 11fnfnn+=87. 0045. 0)1 (91. 005. 0042. 011+= 得449. 01= 7、一结晶聚合物中晶区体积分数为 0.5，晶区与无定形区间界面体积分数为 0.10
7、，晶区、界 面区、无定形区的密度分别为 0.90、0.75 和 0.65g/cm3。求用密度法测定的该样品的体积结 晶度。 解：54. 065. 09 . 065. 0)4 . 065. 01 . 075. 05 . 090. 0(=+=aca c 8、大分子链长对结晶聚合物熔点的影响，可用下式表示： nuummMHRM TT=2110已知涤纶树脂的平衡熔点=540K，摩尔单元融化热，单元分子量M0 mT133.24=molkJHuu=192，试预计涤纶树脂平均分子量从 12000 增大到 20000 时，其熔点升高多少？ 解：5 3 2111009. 1121 1033.24192. 0314. 82)11(2 54011=nnuu MMHRM Tm6 3 2121056. 6201 1033.24192. 0314. 82)11(2 54011=nnuu MMHRM TmKTmTmTm3 . 18 .5361 .53812= 9、一聚合物样品的尺寸为 1010100mm，弹性形变时体积不变，弹性形变的极限为工程应 变 0.1 处。此后的形变全由银纹贡献(截面积不随伸长变化)，拉伸到工程应变 0.3 处断裂。 求断裂前瞬间的样品体积。 解：341018. 11301101001010mmV= 3
