高物题

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5、有哪些分子量分级的方法?

聚合物分子量的分布测定是分子量大小分成若干个级分——分级,然后测出每个级分的分子量和相对含量

溶解度对分子量依赖性——沉淀分级,溶解分级,降温分级;高分子链的运动性质——超速离心分级;高分子在溶剂中的流体力学体积分级——GPC 凝胶色谱法

6、凝胶渗透色谱的分级原理是什么?如何通过GPC 测定聚合物的分子量?

将高分子溶液通过有多孔载体的分离柱,分离柱内部,不同体积的大分子所处的位置不同,停留时间不同,所以分离;高分子进入色谱柱中处于被溶剂洗淋的状态,高分子量级分先被洗淋出来,中等的其次,最后是小分子量的

7、写出四个判别溶剂优劣的参数;并讨论它们分别取何值时,该溶剂分别为聚合物的良溶剂、不良

溶剂、θ溶剂;高分子在上述三种溶液中的热力学特征以及形态又如何?

A2第二维利系数>0 Huggins系数X1<1/2 扩张因子α>1 T>θ 舒展、紧缩、无扰

第5 章聚合物的分子运动和转变 1、名词解释

1)玻璃化转变;粘流转变;次级转变 2)玻璃化转变温度;粘流温度 3)时温等效原理;WLF方程

升高温度或者延长观察时间对于聚合物的分子运动是等效的,对于观察同一个松弛时间也是等效的

WLF:lg(η/η0)= - C1(T-T0)/[C2+T-T0] T温度,T0参考温度 η0是参考温度下的松弛时间 C1 C2都为经验常数

4)热力学一级相转变;热力学二级相转变 吉布斯自由能对压力或者温度的一阶偏导数,发生不连续变化;吉布斯自由能对温度和压力的二阶偏导数,发生不连续变化 2、问答题

1)聚合物的分子运动有哪些特点?为什么聚合物的分子运动是一个松弛过程?松弛时间与温度的关系?

运动单元多样性,分子运动的时间依赖性——松弛过程,分子运动的温度依赖性;

分子从一种平衡状态到另一种平衡状态需要时间,因为需要克服分子的运动需要克服摩擦 T升高加降低松弛时间,加快松弛过程,较短时间观察分子运动;

2)从分子运动的角度说明非晶态聚合物随温度升高呈现出三种不同的力学状态的特点,给出非晶、结晶、交联和增塑高聚物的形变—温度曲线的形状(考虑到分子量、结晶度、交联度和增塑剂含量不同的各种情况)。

玻璃态,此时只用键角,键段运动,升高温度,出现了玻璃化转变温度,进入到橡胶态的标志是链段可以运动,随着温度进一步升高,出现粘流转变温度,进入粘流态,标志是大分子整个分子链开始运动,发生流动。自己画图

3)测定玻璃化转变温度的方法及原理?在测量时温度变化速率及外力作用频率对Tg 值有什么影响?

①粘度法(Tg前后,比容突变,比容温度曲线偏折,两条直线的延长线焦点即为Tg)②DSC(热力学性质变化方法,在Tg附近,比热发生突变而向吸热方向发展,从而在DSC基线上出现一个台阶)③形变——温度法(热机械曲线法)将一定尺寸的聚合物在固定应力作用下,以一定速率提高温度,测得样品随温度变化的形变,得到形变温度曲线。 4)玻璃化本观点是什么转变的理论有哪些?各种理论的基? ①自由体积理论——玻璃化转变是由于自由体积减小造成的。玻璃化转变温度是自由体积到达某一临界温度,不能提供足够的空间供链段自由运动②热力学理论 玻璃化转变被看做是热力学二级相转变,玻璃化转变温度看作是二级相转变温度③玻璃化转变的等粘化理论,Tg是因为粘度很大,链段不能运动。④动力学理论,玻璃化转变是力学松弛过程。链段松弛时间与外力作用时间相当,发生玻璃化转变

5)影响聚合物玻璃化转变温度的因素有哪些?是否取代基的数量越多,体积越大,Tg 就越高?

链柔性→单键内旋转→Tg;影响Tg分内因和外因。内因是分子链柔性,几何异构,分子间作用力,外因作用力大小,方式,速率。1.化学机构:①主链链柔性越好,Tg越小。引入芳杂环,Tg增加;②.取代基:极性取代基→Tg↑,非极性取代基越大,空间位阻越大→Tg↑对称取代基→Tg↓,长而柔性的取代基→Tg↓③.构型:Tg全同<间同Tg 顺式<反式;2.分子量的影响 M>Mc M↑→Tg↑M

6)为什么在玻璃化转变温度以下存在“次级转变”?次级转变对聚合物的力学性能会造成什么影响?

温度低于Tg与小尺寸运动单元的运动对应的松弛转变,这个松弛转变就是次级转变。低温次级转变越多,低温韧性越好

7)聚合物粘性流动的特点?影响粘流温度Tf 的因素有哪些?

聚合物熔体流动机理——链段定向跃迁 2聚合物熔体具有高粘度 3聚合物流动包含粘性形变和弹性形变;链结构,分子量M↑→Tf↑,分子间作用力 第 6 章聚合物的流变性 1、名词解释

1)牛顿流体;非牛顿流体

复合牛顿粘性流动定律的流体,牛顿流体的粘度不随剪切应力和剪切速率而改变;不符合.... 2)假塑性流体;胀塑性流体;宾汉流体 低剪切速率下符合牛顿流体,随着剪切速率增加,粘度降低;粘度随剪切速率的增加而增加;剪切应力小于临界应力时不流动,大于才发生假塑性流动 3)触变性流体;流凝性流体

恒定剪切速率下,粘度随时间的增大而降低(结构破坏);恒定剪切速率下,粘度随时间的增大而增大(结构形成)

4)牛顿粘性流动定律;幂律公式

剪切应力 ζs=η·γ η流体粘度,γ是剪切速率(牛顿流体);非牛顿流体幂律公式 ζ=Kγn K稠度系数 n非牛顿指数 5)流动曲线(自己画图)

6)零剪切粘度;表观粘度;极限粘度 2、问答题

1)为什么大多数聚合物熔体和浓溶液在通常条件下均呈现假塑性流体的性质? 2)用“链缠结”理论解释普适流动曲线。聚合物熔体的流动曲线有哪几条? 聚合物熔体内部,分子链最初处于高度缠结状态,类似物理交联,在内部建立了拟网状结构,起始流动阻力大,零剪切粘度很大,第一牛顿区——剪切速率低,破坏速度与拟网状结构重建速度相等,粘度保持恒定,不变,此时粘度称为零剪切粘度。2.假塑性区——出现在中剪切速率范围内,大于重建,粘度下降,假塑性区的粘度称为表观粘度

3)熔体流动速率的定义?有何物理意义?使用熔体流动速率表征聚合物材料成型加工流动性有何局限性?

又称熔融指数,在一定温度和压力下,聚合物熔体10min内流过一个规定直径和长度的标准毛细管重量克数。可以表征聚合物流动性能,分子量。局限;①熔体流动速率是低剪切速率下的流动行为,与聚合物成型加工的流动行为不一定相符②必须在分子组成和结构完全相同的情况下才能表征聚合物分子量的相对大小。③速率过大或过小,测定熔体流动速率将非常困难。

4)毛细管流变仪和锥板(平板)式旋转流变仪各有何特点?它们的主要应用领域?

毛:剪切速率和温度可以很大范围内的调节,接近加工成型时的流变数据。仪器结构简单易于操作;椎板式旋转流变仪:恒定的剪切力和剪切速率,可以将应力和应变已交变的形式作用在试样上(测定动态流变性能),适用较低剪切速率范围,用途广泛涂料粘合剂,视频,石油各种领域

5)影响聚合物熔体粘度的因素有哪些?对于刚性链聚合物和柔性链聚合物可以采用什么方法来降低粘度?

一,加工条件①温度T↑→η↓(刚性链影响大,柔性连影响小);②剪切速率的影响,在非常大或非常小的剪切速率下,剪切速率对粘度影响小,复合牛顿流体定律,中剪切速率下,熔体不断沿剪切方向取向,粘度变小;剪切应力,与剪切速率相似,熔体不断沿剪切方向取向,粘度变小,(刚性聚合物影响较小,柔性聚合物影响较大);二聚合物分子结构对粘度的影响:①M越大→η↑;②分子链分布宽的聚合物,对剪切速率的变化越敏感;③支化:短链支化→η↓,长链支化,对剪切速率变化更敏感

6)举例说明聚合物熔体的粘弹性现象及产生原因?如何在聚合物成型加工中避免产生过多的弹性?

由于聚合物熔体受外力作用,沿其方向跃迁,分子链之间产生相对位移,形成粘性流动,沿外力方向产生弹性形变,宏观上表现为,①熔体流动过程的法向应力效应距离转轴越近越容易拉伸取向,这些取向了的大分子有自发回复到原来卷曲状态的趋势但是受到转轴向心力的限制,在转轴上形成一层包轴;出口膨胀效应挤出物的尺寸大于口模中的尺寸),不稳定流动,产品内应力。避免:升高模具温度,缩短松弛时间加快弹性恢复;采用较低剪切速率,降低剪切应力,减轻弹性效应;合理的流道设计,采用流线型,减少拉伸流动,增加流道长径比,使弹性形变充分松弛;采用热处理工序,在Tg附近放置一段时间,减小内应力。 第 7 章橡胶弹性理论 1、名词解释

1) 理想高弹体;熵弹性;能弹性 2) 平衡溶胀比 2、问答题

1) 聚合物的高弹态有何特点?为什么在高弹态随温度升高聚合物的抗张模量增大?

2) 什么是“熵弹性”?橡胶拉伸时内能是否发生变化?为什么? 3) 什么是“交联橡胶的状态方程式”?它有何实际意义? 3、计算题

第 8 章聚合物的粘弹性 1、名词解释 1)粘弹性

2)蠕变;应力松弛;滞后;力学损耗(内耗) 3)静态粘弹性;动态粘弹性

4)Boltzmann 叠加原理:时温等效原理 2、问答题

1)应力松弛产生的原因是什么?

2)为什么在橡胶的拉伸回缩应力——应变曲线上,对应于同一应力,回缩时的形变总是大于拉伸时 的形变?

3)复数模量、储存模量、损耗模量以及内耗的表达式?温度谱和频率谱的谱图? 4)各种粘弹性模型的组成和用途?

5)WLF 方程的意义?它有何实际应用?

6)时温等效原理有何实际应用?如何通过时温等效原理将不同温度下测得的模量—时间曲线转换成

同一温度下的叠合曲线? 3、计算题

第 9 章聚合物的力学性能 1、名词解释 1)应力;应变

2)简单拉伸;简单剪切;均匀压缩 3)弹性模量;杨氏模量(拉伸模量);剪切模量;体积模量;泊松比 4)拉伸强度;弯曲强度;冲击强度;硬度 5)强迫高弹形变 6)脆化温度

7)应变硬化;应变软化 8)剪切屈服;银纹屈服 9)银纹;裂纹

10)脆性断裂;韧性断裂 2、问答题

1)塑料、橡胶的使用上下限温度?

2)为什么玻璃态聚合物会发生强迫高弹形变?试讨论温度、链柔性和拉伸速度与强迫高弹形变的关 系。

3)玻璃态聚合物的强迫高弹形变与晶态聚合物的强迫高弹形变有何区别?它们与橡胶的高弹形变有 何异同?

4)从聚合物的拉伸应力—应变曲线可以得到哪些反映材料力学性能的物理量?这些物理量各表征聚

合物材料哪些方面的性能?

5)高聚物的应力—应变曲线有哪些类型? 6)银纹对聚合物材料强度的影响?

7)如何区分材料的脆性断裂和韧性断裂?

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