高分子物理简答题.doc

1，何谓聚合物合金，包括哪些类型？聚合物共混需要完全相容吗？为什么？

答：高分子合金又称多组分聚合物，该体系是二种或多种聚合物组分形成的混合物。

类型：①塑料连续相，橡胶分散相；②塑料分散相，橡胶连续相；③两种塑料共混；④两种橡胶共混。由于高分子混合时的熵变值ΔS很小，而大多数高分子间的混合是吸热过程，即ΔH为正值，要满足ΔG小于零的条件较困难，所以绝大多数共混聚合物不能到达分子水平的混合，而形成非均相的“两相结构”。

2，如何测定θ温度和Huggins参数χ1？

答：①通过渗透压的测定，可求出高分子溶液的θ温度。即在一系列不同温度下测定某聚合物－溶剂体系的渗透压，求出第二维利系数A2，以A2对温度作图，得一曲线，此曲线与的A2＝0线之交点所对应的温度即为θ温度。

②从第二维利系数A2～χ1关系可求参数χ1。

3，为何称高分子链在其θ溶液中处于无扰状态？θ溶液与理想溶液有何本质区别？

答：选择适宜的溶剂和温度，使△μ1E＝0，这样的条件称为θ条件，在θ条件下，高分子链段间的相互作用等于链段与溶剂分子间的相互作用，所以溶剂分子对高分子构象不产生的干扰，故高分子链在其θ溶液中处于无扰状态。在θ溶液中，△μ1E=0，但△HM≠0，△SM都不是理想值，只是两者的效应相互抵消，说明高分子溶液是一种假的理想溶液。

4，以分子运动观点和分子间物理缠结概念说明非晶态聚合物随着温度升高粘弹行为的5个区域．并讨论分子量对应力松弛模量—温度曲线的影响规律。

(1)玻璃态区：类似玻璃，脆性，温度缺乏以克服内旋转位垒，链段以上运动“冻结”，分子运动主要限于振动和短程的旋转运动。

(2)玻璃—橡胶转变区：远程、协同分子运动的开始。链段获得了足够的热能开始以协同方式运动，不断改变构象。

(3)橡胶-弹性平台区：分子间存在物理缠结，聚合物呈现远程橡胶弹性。

(4)粘弹转变区：分子链发生解缠作用，导致由链段运动向整个分子滑移运动过渡。

(5)粘流区：聚合物容易流动，类似糖浆；热运动能足以使分子链解缠蠕动，导致整链运动。

5，示意结晶性聚合物的结晶速率－温度曲线，在图中示意标出Tg和Tm的位置，并对该曲线简要解释，并提出获得小晶粒结构的方法。

答：可把Tg与Tm之间的温度范围分成几个区域：

结晶速度TgTmaxTm

结晶速度

Tg

Tmax

Tm

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

晶粒生长过程控制

成核过程控制

II区：在这个区域中，成核过程控制结晶速度，结晶速度不高；

III区：最大结晶速度出现于此区域，是熔体结晶生成的主要区域；

Ⅳ区：结晶速度随温度降低迅速下降。结晶速度主要由晶粒生长过程控制。

结晶速度-温度曲线分布示意图

获得小晶粒结构的方法：一方面可采用参加成核剂，使晶核数目增加，晶粒变小；另一方面可采用将熔化的聚合物急速冷却〔淬火〕。

6，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。

TgTftan?T答：①Tg以下，聚合物应变仅为键长的改变，应变量很小，几乎同应力变化同步进行，tgδ很小。②温度升高，玻璃态向橡胶态转变，链段开始运动，体系粘度大，运动摩擦阻力大，tgδ较大。③

Tg

Tf

tan?

T

7，画出固定试验温度下，聚合物的内耗与外力频率的关系曲线，并以松弛的观点加以解释和说明。

答：①当外力作用比运动单元的松驰时间的倒数高得多时，即w，该运动单元来不及跟随交变的外力而发生运动，E’与w无关，E’’和lgδ几乎为零，表现刚性玻璃态。②当w，运动单元的运动完全跟得上，作用为的变化，E’与w无关，E’’和tgδ几乎为零，表现橡胶的高弹态。③只有当w≈，运动单元运动跟上，但又不能完全跟上外应力的变化△E1变化大，E’’和tgδ出现极大值〔内耗峰〕，表现明显的粘弹性。

8，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。

答：1〕在足够小的切应力下，大分子处于高度缠结的拟网状结构，由于剪切速率很小，缠结结构破坏的速度等于形成的速度，粘度保持恒定的最高值，表现牛顿流体的流动行为。2〕随剪切速率的增大，缠结结构被破坏的速度就越来越大于形成速度，粘度减小，表现假塑性流体的流动行为。3〕随剪切速率的继续增大，大分子的缠结结构几乎完全被破坏，来不及形成新的缠结，粘度到达恒定的最低值，第二次表现牛顿流体的流动行为。

9，讨论聚合物的分子量和分子量分布对熔体粘度和流变性的影响。

答：低切变速率下，当时，略依赖于聚合物化学结构和温度，当时，与聚合物化学结构，分子量分布及温度无关；增大切变速率，链缠结结构破坏程度增加，分子量对体系粘度影响减小。聚合物熔体非牛顿流动时的切变速率随分子量加大向低切变速率移动，剪切引起的粘度下降。分子量相同时，分子量分布宽的聚合物熔体出现非牛顿流动的切变速率比分布窄的要低的多。