高分子物理试卷二

一、 单项选择题（10分）

1、当主链由下列饱和单键组成是，其柔顺性的顺序为（）。

（a）—C—O—>—Si—O—>—C—C— （b）—Si—O—>—C—C—>—C—O—

（c）—Si—O—>—C—O—>—C—C—

2、如果C—C键长为l=1.54m,则聚合度为1000的聚乙烯自由结合连的根均方末端距为：=（）。（a）4.87m        （b）6.89m         （c）9.74m

3、Avrami方程中，n=2意味着（）。

（a）三维生长，均相成核 （b）二维生长，均相成核（c）二维生长，异相成核

4、当高聚物的相对分子质量足够大时，高聚物的黏流活化能随相对分子质量增大而（ ）。

（a）增大  （b）保持不变 （c）减小  （d）先增大后减小

5、下列因素，引起聚合物爬杆效应的是（）。

（a）弹性行为      （b）黏性行为   （c）温度效应

6、可以用来解释聚合物的零切黏度与相对分子质量之间相互关系的理论是（）。（a）分子链取向    （b）分子链缠结    （c）链段协同运动

7、通常低，在常温下，下列聚合物溶解最困难的是（）。

（a）非晶态非极性聚合物   （b）晶态极性聚合物（c）晶态非极性聚合物     （d）非晶态极性聚合物

8、在条件下，高分子溶液中溶剂的热力学性质为零的是（）。

（a）过量偏摩尔混合热   （b）过量偏摩尔混合熵   （c）过量化学位

9、非晶态高聚物发生强迫高弹形变的温度范围是（）。

（a）之间       （b）之间     （c）之间

10、聚合物与溶剂间的相互作用参数越小，则溶解度越（）。

（a）越小          （b）越大           （c）不变

二、多项选择题（20分）

1、高分子的二级结构包括（）。

（a）构想   （b）晶态结构  （c）相对分子质量及其分布 （d）键接方式

2、柔顺性可以通过以下哪些参数定量表征（）。

（a）链段长度  （b）取向结构    （c）多相结构   （d）液晶态结构

3、哪些方法可以证明PS本体符合Flory无规线团模型（）。

（a）高聚物本体测得的均方旋转半径和溶液中测得的结果相近

（b）结晶聚苯乙烯的均方旋转半径与熔体的均方旋转半径相等

（c）在PS本体和溶液中，分别用高能辐射使高分子发生分子内交联，实验结果并未发现本体体系发生内交联倾向比溶液中更大    （d）X射线衍射图上只出现弥散环

4、下面有关自由体积理论的叙述，正确的是（）。

（a）自由体积随温度升高线性增加（b）自由体积不随温度发生变化

（c）在玻璃化温度以上，自由体积随温度降低而减小

（d）玻璃温度一下，自由体积不再变化 （e)聚合物的玻璃态是等自由体积状态

5、下面有关聚合物黏性流动的叙述，正确的有（）。

（a）高分子的流动性是通过链段的运动来完成的    （b）高分子的流动是通过通过高分子链的整体跃迁来完成的             （c）高分子的流动不符合牛顿流体的流动定律

（d）高分子的流动全部是黏性流动  （e）高分子的流动伴随高弹形变

6、在下列因素中，使玻璃化温度升高的有（）。

（a）在主链中引入刚性基因         （b）在主链中引入孤立双键           （c）增加分子极性       （d）加入增塑剂        （e）引入氢键

7、下列因素与高分子在溶液中的特性黏数有关的是（）。

（a）溶剂浓度   （b）高分子相对分子质量   （c）溶剂  （d）温度

8、下列实验方法能测定高分子溶液Huggins参数的是（）。

（a）稀溶液粘度法 （b）凝胶渗透色谱法   （c）膜渗透透法（d）光散射法   （e）溶胀法

9、下列有关滞后现象的描述，正确的是（）。

（a）高聚物在交变应力作用下，形变落后于应力变化的现象

（b）刚性聚合物的滞后现象比柔性聚合物明显 （c）频率越高，滞后现象越大

（d）滞后现象随频率的变化出现极大值   （e）在玻璃化温度附近，滞后现象严重

10、有关银纹的描述，正确的是（）。

（a）银纹就是裂缝（b）银纹会产生应力集中（c）银纹一旦产生，就不可恢复

（d）银纹的平面垂直于外力方向（e）银纹不一定引起破坏

三、选择填空题（15分）

（下面每个小题均有多个答案，请将答案编号按要求的顺序填入空格中，顺序全对者的1.5分，其他情况一律不得分。）

1、有某种聚合物三个试样，相对分子质量分别为，，，若>> ，在相同条件下，用膜渗透法分别测定他们的相对分子质量，以对c作图，得到的直线的截距分别为截距1，截距2，截距3，则截距的大小顺序为（）>（）>（）。

（a）截距1        （b）截距2      （c）截距3

2、光散射实验中，若入射光是非偏振光，分别在散射角为，和时测定散射光强度，则它们的大小顺序为（）>（）>（）。

（a）          （b）              （c）

3、某聚合物下列平均相对分子质量数值的大小顺序为（）>（）>（）>（）。

（a）数均相对分子质量              （b）z均相对分子质量

（c）黏均相对分子质量              （d）重均相对分子质量

4、三种不同的统计方式得到的末端距大小顺序为（）>（）>（）。

（a）根均方末端距    （b）最可几末端距      （c）平均末端距

5、下列情况下，高分子链的扩张因子大小顺序为（）>（）>（）。

（a）高分子处于良性溶剂中                 （b）高分子链处于溶剂中

（c）高分子处于劣溶剂中

6、下列情况下，非晶态聚合物应力松弛速度大小顺序为（）>（）>（）。

（a）处于玻璃态          （b）处于高弹态       （c）处于玻璃化转变区域

7、下列聚合物的拉伸强度大小顺序为（）>（）>（）。

（a）聚酰胺    （b）聚乙烯     （c）聚氯乙烯

8、下列流体中，流动指数的大小顺序是（）>（）>（）。

（a）牛顿流体      （b）胀塑性流体       （c）假塑性流体

9、下列三种不同的高分子链，其等效链长的大小顺序为（）>（）>（）。

（a）实际的高分子链    （b）自由结合链     （c）自由旋转链

10、已知PS-环己烷体系（Ⅰ）、聚二甲基硅氧烷-乙酸乙酯体系（Ⅱ）及聚异丁烯-苯体系（Ⅲ）的温度分别为35℃，18℃，24℃，那么于24℃下测得这三个体系中溶剂的过量化学位，其大小顺序为（）>（）>（）。

（a）（Ⅰ）    （b）（Ⅱ）          （c）（Ⅲ）

五、简单题 （12分）

1.为什么顺式聚丁二烯可以做橡胶，而反式聚丁二烯不能？

2.什么是玻璃化转变温度？试用自由体积理论解释玻璃化转变温度。

3.简述增塑剂的增塑机理。

六、图示题（8分）

1、在同一坐标上画出牛顿流体，假塑性流体、膨胀性流体的表观粘度与剪切粘度的关系曲线。

2、根据自由体积理论，画出自由体积随温度的变化情况，并标明玻璃化温度。

七、说明题（10分）

1、说明结晶温度对聚合物晶体的熔点的影响。

2、试说明聚四氟乙烯难以找到适合溶剂溶解的原因。

八、计算题（10分）

1、用平衡溶胀法可测定丁苯橡胶的交联度。试有以下数据计算该试样中有效链的平均相对分子质量，所用溶剂为苯，温度为25℃，干胶重0.1273g,溶胀体重2.116g,干胶密度为0.941g/ml,苯的密度为0.8685g/ml,1=0,398.。

2、一个聚异丁烯样品数均相对分子质量为428000g/ml，25℃在氯苯溶液中测得第二维利系数，已知25℃氯苯的密度为，计算在聚合物的氯苯溶液的渗透压（）。假定为理想溶液，渗透压又是多少？比较这两个值。

试卷二答案

一、      选择题  1、c  2、 b  3、c   4、b   5、a    6 、b   7 、c   8 、c   9 、c   10 、b

二、多选题  1 、ac   2、abcd  3、ac  4、cde  5、ace  6、ace  7、bcd   8、acde  9、ade  10、bde

三、选择填空题

1、c>b>a    2、a>b>c    3、b>d>c>a    4、a>c>b   5、a>b>c  6、b>c>a   7、a>c>b  8、b>a>c  9、a>c>b   10、a>c>b

5、简单题

1、答:室温下不能或不易结晶是聚合物具有高弹性的前提条件之一。顺式聚二丁烯分子链的重复周期长，分子对称性较差，分子链与分子链的距离较大，不容易结晶，因此在室温下是一种弹性很好的橡胶。而反式聚丁二烯分子链的对称性好，重复周期短。分子链的更加规整，分子链的距离也较小。常温下很容易结晶。在室温下是一种弹性很差的塑料。

2、答：聚合物玻璃态和高弹态之间的转变温度为玻璃化转变温度。根据自由体积理论，当高聚物冷却时，起先自由体积逐渐减小，到某一温度时，自由体积将达到最低值，这时发生玻璃化转变，高聚物进入玻璃态。在玻璃态下，自由体积保持某一恒定值。

3、答：一般地，增塑剂的增塑作用是由于增塑剂课减弱高分子链间的相互作用而得到的。非极性增塑剂溶液非极性聚合物中，使高分子链间的距离增大，从而使高分子链之间的相互作用减弱，链段间相互运动的摩擦力也减弱。这样，使原本本体中无法运动的链段能够运动，因而降低聚合物的玻璃化温度和黏流温度。极性增塑剂溶于极性聚合物中，增塑剂的极性基团与高分子的极性基团相互作用，从而破坏了高分子链间的物理交联点，使链段运动得以实现，因而降低聚合物的玻璃化温度和黏流温度。

六、图示题   1、见P87 图2-4     2、见P89图2-12

七．说明题

1、答：结晶温度越低，熔点越低而且熔限越宽；结晶温度越高，聚合物熔点越高，熔点越高且熔限越窄。

2、答：因为聚四氟乙烯溶度参数，很难找到这么小的溶剂；另外聚四氟乙烯的熔点高达327℃，对于结晶性聚合物要求升高温度到接近其熔点，才可能溶解，目前还没有找到溶度参数与聚四氟乙烯相近又能有如此高沸点的适合溶剂。在热力学上分析，聚四氟乙烯的溶解必须包括结晶部分的熔融和高分子与溶剂混合的两个过程，两者都是吸热过程，比较大，因此，即使与聚四氟乙烯相近的溶剂也很难满足的条件，所以聚四氟乙烯难以找到合适的溶剂溶解。

二、    计算题

8、解：溶剂摩尔体积

9、

丁苯橡胶试样    

 溶胀平衡后溶胀体体积

因为 ，可以略去（橡胶体积分数）高次项，采用下式 式中   溶剂的摩尔体积； 平衡溶胀比，

若不忽略高次项

（b）解：浓度=  假定为理想溶液可见为1.3倍，不可忽略。

 

第二篇：高分子物理试卷

（勤奋、求是、创新、奉献）

2009～2010学年第 二 学期考试试卷

学院 化学化工学院 班级 042071，042072 姓名 __________ 学号 ___________

《高分子物理》课程试卷A参考解答

（本卷考试时间 120 分钟）

一、 填充题：（16分）

1. 19xx年，德国科学家 H.Standinger 在《德国化学会会志》上发表的聚合》 ，是篇划时代的文献。他又做了一系列卓有成效的工作。为此，在19xx年他以 “链状大分子物质的发现”荣获诺贝尔化学奖。

2. 交联高分子是不溶不熔的，只有当交联度不太大时，才能在溶剂中 3. 在高分子晶系中，由于长链造成各向异性而不出现 4. 聚碳酸酯、环氧树脂、尼龙66、聚芳砜等工程塑料，主要由缩聚和开环聚合反应得到，它们属于 杂链 高分子。

5. 温度升高，材料逐步变得软而韧，断裂强度下降，断裂伸长率 6. 粘流温度是加工成型的下限温度，而 7. 冷却越快，观察时间越短，测得的玻璃化温度就

8. 当材料受到外力作用时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种变化就称为 应变 ，用符号ε表示。

9. 升高温度与延长观察时间对分子运动是等效

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的，它有重要的实用意义。

10. 蠕变、应力松弛和滞后现象统称为聚合物的 现象。

11. 高分子材料的形变性质是与时间有关的，介于理想弹性体和粘性体之间，因此它们常被称为 粘弹性材料 。

12. 弹性模量是材料发生单位应变时的应力，模量愈大，材料的刚性

13. 脆性断裂与韧性断裂的转折处的最高点称为。

14. Boltzmann叠加原理说明：聚合物的最终形变是各负荷所贡献形变的加和 。

15. 击穿强度定义为。

16. 聚合物的很小，是优良的绝热保温材料。

二、名词解释： （10分）

1. 构型

解： 分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。它包括几何（顺反）异构、旋光异构和键接异构，属于高分子的近程结构。

2. θ条件

解：我们可以通过选择溶剂和温度来满足? μ1E = 0的条件，我们把这个条件称为

θ条件。当溶液处于θ条件时，其热力学性质与理想溶液没有偏差，就可用有关理想溶液的定律来处理高分子溶液。

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3. 取向结构

解：在某些外力场（如拉伸应力或剪切应力）作用下，高分子链、链段或微晶可以沿外力作用方向择优排列的结构。取向结构对材料的力学、光学、热性能影响显著。

4. 碳链高分子

解：分子的主链全部由碳原子以共价键相连接的，它们大都由加聚反应制得。不易水解，耐热性低，如PE、PP、PVC、PS、PMMA等通用塑料。

5. 链段

解：高分子主链上，由若干链节组成的刚性部分称为链段。链段越长，它所包含的结构单元越多，分子链的柔顺性越小。

三、问答题：（30分）

1. 试从分子结构分析聚乙烯的柔顺性，但为什么它呈现塑料的性质？（6分）

解; 聚乙烯分子主链由饱和单键构成，分子链可以围绕单键进行内旋转； 另外它没有取代基，内旋转时无位阻效应分子链柔顺。但是它的结构规整易结晶，所以呈现塑料的性质。

2. 简述聚合物溶解过程的特点？（12分）

解： 非晶态聚合物的溶解过程分两个阶段：

1). 溶剂分子渗入聚合物内部，高聚物的体积膨胀，称为“溶胀”；

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2). 高分子均匀地分散在溶液中，形成完全溶解的分子分散的均相体系，完全溶解。

交联聚合物由于存在交联键，只能达到溶胀平衡，不能发生溶解。

结晶聚合物的溶解过程也要经过两个阶段：

1).结晶聚合物的熔融；2).熔融聚合物的溶解。

3. 聚合物的结晶速度与温度为何有如下的曲线关系？请解释之。（12分）

解： 大量实验表明，聚合物的结晶速度与结晶温度的关系很密切，结晶速度

与温度关系曲线呈现单峰形。

结晶温度范围在Tg与Tm之间，在某一适当的温度Tmax下，结晶速

度将出现极大值，根据经验Tmax一般在（0.80～0.85）Tm。 I区： Tm以下10～30℃范围内。结晶速度实际上等于零。

II区： 从I区下限，到向下30～60℃范围内，晶核稳定性增大，且链段扩散

容易。由成核过程控制结晶速度。

III区：此时成核速度和晶体生长速度都较大。是熔体结晶生成的主要区域。

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IV区：结晶速度随温度降低迅速下降，结晶速度由晶粒生长过程控制。

四、今有A、B两种尼龙试样，用端基滴定法测其分子量。两种试样的重量均为0.3111g，以0.0259 mol. dm- 3 KOH标准溶液滴定时，耗用碱液的体积为0.38ml。

⑴ 若A试样结构为

H NH CH2 NH CO CH 2 CO n OH

则其数均分子量为多少？

⑵若测知试样B的数均分子量为6.38×104 ，则B试样的分子结构特征如何。 （8分）

解：

n KOH = 0.0259×0.38×10-3

= 9.84×10-6 （mol）

⑴ x = 1 Mn = Wx /n t = 0.311*1 / 9.84×10-6= 3.16×10 4

⑵ Mn = Wx /n t

6.38×10 4 = 0.311x/9.84×10-6

x = 2

则B试样含有2个可分析的端（羧）基，分子结构为：

HOOC CH4CONH CH2 NHCO24CO nOH

五、试计算分子量为2.8×105的聚乙烯在下列情况下的均方末端距。

1. 自由连接链：已知C—C键长为1.54 ?；

2. 自由旋转链：已知C—C键角θ= 109.5°；

3. 无扰链：已知 Cosφ=0.215； 4. 伸直链。（16分）

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解：

1. 自由连接链：

DP =M / M聚乙烯 = 2.8×105 / 28 = 104；

键数n = 2×DP -1 = 2×104-1；

h f ,j 2 = n l2

= （2×104）2×（1.54 ×10-10 ）2 = 4.74×10 -16（m2）；

2. 自由旋转链：

h f ,r 2 = n l2 ( 1 – Cosθ ) / ( 1+ Cosθ )

= （2×104-1）（1.54 ×10-10）2 ( 1 – Cos109.5°) / ( 1+ Cos109.5° ) = 9.48×10 -16（m2）；

3. 无扰链：

h = n l2 ( 1 – Cosθ ) ( 1+ Cosφ )/ ( 1+ Cosθ ) ( 1 – Cosφ )

=（2×104-1）（1.54×10 -10）2 (1–Cos109.5°) (1+ 0.215)/（1+Cos109.5°） (1–0.215)

= 1.47×10 -15（m2）；

4. 伸直链：

h = n2 l2 = （2×104-1）2（1.54 ×10-10）2

= 9.49×10 -12（m2）

六、已知聚乙烯的结晶密度为1000 Kg/m3 ，非晶密度为 867 Kg/m3，试计算密度为970 Kg/m3 的线型聚乙烯和密度为917Kg/m3 的支化聚乙烯的质量结晶度，并讨论造成结晶度差别的原因。（8分）

解：

质量结晶度计算式为：

XCW ＝ (ρ-ρa)ρc / (ρc-ρa)ρ

线型聚乙烯的质量结晶度：

W XC＝（970-867）×1000 /（1000-867）×970

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＝0.7984 ＝ 79.84％

支化聚乙烯的质量结晶度：

XCW ＝（917-867）×1000 /（1000-867）×917

＝ 0. 4100 ＝ 41.00％

因为支化使链的对称性和规整性受到破坏，使结晶的能力降低。所以支化

聚乙烯的质量结晶度（41.00％）要小于线型聚乙烯的质量结晶度（79.84％）。

七、 1g分子量为10的聚合物与99 g分子量为99的溶剂混合成高分子溶液， 若高分子与溶剂的摩尔体积之比为10 4，试求

a. 以“低分子理想溶液”混合时的△Si

M；

b. 以“高分子溶液”混合时的△SM，并讨论两者的差别。（12分）

解：n1 = 99/99 = 1（mol）

n2 = 1/106 = 10- 6（mol）

X1 = n1 /(n1+ n 2 ) = 1/（1+10- 6）= 0.99?

X2 = 1- X1 = 9.99?×10-7

φ1 = n1 /(n1+ xn 2 ) = 1/（1+10 4×10- 6）= 0.99

φ2 = 1-φ1 = 9.90×10-3

△S i

M = - R（n1ln X1+ n2ln X2）= -8.314（1ln0.99?+ 10 - 6ln9.99?×10 – 7 ）

= 1.23×10– 4 (J/K)

△SM = - R（n1lnφ1 + n2lnφ2 ）= -8.314（1ln0.99 + 10 - 6ln9.90×10-3 ）

= 8.36×10– 2 (J/K)

△SM > △S iM。高分子在溶液中可以采取多种构象，其分子排列的方式就

要比小分子在溶液中排列的方式多得多。

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