1、高分子物理 试卷 1 学号 姓名 分数 一、 解释下列基本概念 （每题 2 分，共 12 分） 1. 构型 2. 内聚能 3. 玻璃化转变 4. 应力松弛 5. 材料的屈服 6. 特性粘度 二、 判断题 (正确的在括号内打 ，错误的打 ； 每题 1 分，共 10分 ) 1. 通过升高温度，可以使聚合物从一种构型变为另一种构型。 （ ） 2. 均方末端距指一条分子链的两个末端之间直线距离的平方的统计平均值。（ ） 3. 聚合物球晶的晶粒尺寸越大，它的冲击强度越小，透明性 越好。 （ ） 4. 在玻璃化温度以下，分子链的运动被冻结，只有链段的运动以及键角和键长的变化。 （ ） 5. 结晶聚合物的熔
2、点 Tm 是指熔融开始时所对应的温度。 （ ） 6. 虽然说可以通过内增塑也可以通过外增塑使聚合物的 Tg下降，但二者的作用机理却不同。 ( ) 7. 聚合物在交变应力作用下会因滞后而引起内耗，内耗有害无利。 （ ） 8. 对于高聚物的蠕变、应力松弛和动态粘弹行为，缩短时间、升高温度与延长时间、降低温度均能达到等同的效果。 （ ） 9. 聚合物的银纹若得不到控制，可发展成为裂缝，但若适当加压，可使之消失。（ ） 10. 高聚物可在某一溶剂中通过改变温度做成 溶液，但它却不是理想溶液。 （ ） 三、选择题 (在括号内填上正确的答案，其中 2 题有 2 个正确答案；每个答案 1 分，共 13 分
3、) 1. 高分子的聚集态结构是由许多大分子通过下面的作用形成的： （ ） A. 化学键合力； B. 氢键； C. 分子间相互作用力 2. 高聚物分子间的作用力大小可用下面方法表示： （ ） A. 晶格能； B. 自由能； C. 内聚能 3. 玻璃态高聚物指这样一类聚合物： （ ） A. 在玻璃态下容易冷冻结晶变脆； B. 高于 Tm 时晶体熔化； C. 在任何情况下都不能结晶 4. 结晶聚合物的熔融过程是： （ ） A. 放热过程； B. 力学状态转变过程； C. 热力学相变过程 5. 聚合物的自由体积提供了： （ ） A. 分子链的活动空间； B. 链段的活动空间； C. 链节的活动空间 6
4、. 高速行驶的汽车轮胎因胎体发热而爆裂是由橡胶的下列过程引起的：（ ） A. 松弛； B. 内耗； C. 蠕变 7. 橡胶拉伸的热力学行为表明， 真实弹性体 的弹性响应同时归因于：（ 、 ） A. 焓的变化； B. 熵的变化； C. 内能的变化 8. 高聚物的屈服应力随温度的升高而： （ ） A. 升高； B. 保持不变； C. 降低 9. 天然橡胶溶于甲苯制成溶液符合的原则是： （ 、 ） A. 溶度参数相近； B. 极性相近； C. 溶剂化 10. 当高聚物与溶剂的作用参数 1=1/2 时，溶液的第二维利系数 A2 可表示为：（ ） A. =0； B. 0 11. 在交变电场中聚合物电介质
5、消耗一部分能量而发热的现象称作： （ ） A. 介电损耗； B. 电击穿； C. 静电作用 四、填空题 (在空格上填入正确的答案，每个答案 1 分，共 15 分 ) 1. 以两种不同的单体共聚可以得到（ 1） 、（ 2） 、 （ 3） 和（ 4） 四种不同类型的共聚物。 2. 聚碳酸 酯和聚 酰胺 的玻 璃化温 度都 远高于 室温 ，但由 于在 低温 下还存在 ，所以它们在低温下仍具有较好的冲击性能。 3. 聚合物的高弹性特征体现为（ 1） ；（ 2） ； （ 3） ；（ 4） 。 4. 聚乙烯在拉伸初期，应力随应变线性增加，它代表 形变；到达屈服点后，试样的截面积突然变得不均匀，出现一个或几
6、个“ ” ，由此开始进入拉伸的第二阶段。 5. 试举出四种测定聚合物分子量的方法：（ 1） ；（ 2） ；（ 3） ；（ 4） 。 五、问答与计算题 （共 50 分） 1. （ 1）聚乙烯和聚丙烯的玻璃化转变温度都远低于室温 ，但二者在室温下都是典型的塑料，而乙烯和丙烯的无规共聚物在室温下却是柔软的橡胶，为什么？（ 5 分） （ 2）假如上述的乙烯和丙烯的无规共聚物（乙丙橡胶）有 5000 个单体单 元，试计算（ a）若为全反式构象时分子链的长度 h 反式 ；（ b）看作自由旋 转链时的均方末端距 hf,r2；（ c）计算该橡胶的理论最大伸长率（用 %表示）。 假设甲基的影响不予考虑，并假设最
7、大的伸展状态呈全反式构象， C-C 键 键长为 0.154nm，键角为 109 28 ,cos109 28 = -1/3。（ 15 分） （ 3）假设上述乙丙橡胶中乙烯 和丙烯单体单元各占 50%；硫化后网链的 平均分子量为 1.75 万，密度为 0.9g/cm3，若考虑端链的校正，试计算其 100%定伸强度为多少 MPa?（ 10 分） (温度为 27 ) 2. （ 1）试写出下列聚合物的基本结构式：（ 5 分） PE、 PVC、 PC、聚异戊二烯 聚甲基乙烯基硅氧烷 （ 2）请排出上述聚合物的玻璃化温度的高低顺序，并指出在室温下哪些属 于玻璃态聚合物？哪些属于结晶态聚合物？哪些聚合物会溶于
8、甲苯 ？（ 7分） 3. 下面分别是 PMMA 和 PE 单轴拉伸得到的应力 应变曲 线： 图 a 图 b （ 1） 请判断哪一条属于 PMMA? 哪一条属于 PE? （ 2 分） （ 2） 请说明图 a 或 b 中 A、 Y、 B 各点称作什么点？说明的意义是什么 ?（ 3 分） （ 3） 图 a 和图 b 两曲线的最大差别是什么？（ 3 分） 高分子物理 试卷 -2 学号 姓名 分数 一、 解释下列基本概念 （每题 2 分，共 12 分） 1 全 同立构 2 液晶 3 玻璃化转变 4. 粘弹性 5 强迫高弹形变 6 溶剂化作用 二、 判断题 (正确的在括号内打 ，错误的打 ； 每题 1 分
9、，共 10分 ) 1 通过改变单体的聚合条件，可以得到不同构型的聚合物。 （ ） 2 均方末端距指一条分子链的两个末端之间直线距离的平方的统计平均值。（ ） 3 因聚甲基丙烯酸丁酯的侧基比聚甲基丙烯酸甲酯的侧基大，故聚甲基丙烯酸丁酯的柔顺性比聚甲基丙烯酸甲酯小。 （ ） 4 在玻璃化温度以下，虽然分子链的运动被冻结，但链段仍可以自由运动。 （ ） 5 结晶聚合物的熔点 Tm 是指熔融开始时所对应的温度。 （ ） 6 通过内增塑或通过外增塑均可使聚合物的 Tg下降，二者的作用机理相同。 ( ) 7一般来说，聚合物 的拉伸强度随着温度的降低和拉伸速度的提高而降低。 （ ） 8对于高聚物的蠕变、应力
10、松弛和动态粘弹行为，缩短时间、降低温度与延长时间、升高低温度均能达到等同的效果。 （ ） 9聚合物的银纹若得不到控制，可发展成为裂缝，但若适当加压，可使之消失。（ ） 10高聚物可在某一溶剂中通过改变温度做成 溶液， 溶液也称作理想溶液。 （ ） 三、选择题 (在括号内填上正确的答案，其中 2 题有 2 个正确答案；每个答案 1 分，共 13 分 ) 1 高分子的聚集态结构是由许多大分子通过下面的作用形成的： （ ） A. 化学键合力； B. 氢键； C. 分子间相互作用力 2高聚物分子间的作用力大小可用下面方法表示： （ ） A. 晶格能； B. 自由能； C. 内聚能 3玻璃态高聚物指这样
11、一类聚合物： （ ） A. 在玻璃态下容易冷冻结晶变脆； B. 高于 Tm 时晶体熔化； C. 在任何情况下都不能结晶 4结晶聚合物的熔融过程是： （ ） A. 放热过程； B. 力学状态转变过程； C. 热力学相变过程 5聚合物的自由体积提供了： （ ） A. 分子链的活动空间； B. 链段的活动空间； C. 链节的活动空间 6挂有重物的 PVC 绳时间长了会变长，该现象称作： （ ） A. 松弛； B. 内耗； C. 蠕变 7橡胶拉伸的热力学行为表明， 真实弹性体 的弹性响应同时归因于：（ 、 ） A. 焓的变化； B. 熵的变化； C. 内能的变化 8橡胶的典型的泊松比值一般为： （ ）
12、 A. 0 ； B. 0.25 ； C. 0.5 9聚苯乙烯溶于甲苯制成溶液符合的原则是： （ 、 ） A. 溶度参数相近； B. 极性相近； C. 溶剂 化 10当高聚物与溶剂的作用参数 1=1/2 时，溶液的第二维利系数 A2 可表示为：（ ） A. =0； B. 0 11在交变电场中聚合物电介质消耗一部分能量而发热的现象称作： （ ） A. 介电损耗； B. 电击穿； C. 静电作用 四、填空题 (在空格上填入正确的答案，每个答案 1 分，共 15 分 ) 1 丙烯的聚合依聚合条件的不同，可以得到（ 1） 、 （ 2） 、和（ 3） 三种不同立体构型的共聚物。 2 聚碳酸酯和聚酰胺的玻璃
13、化温度都远高于室温，但由于在低温下还存在 ， 所以它们在低温下仍具有较好的冲击性能。 3 SBS 是一种 共聚物，它存在 个玻璃化温度；它可象塑料一样加工， 无需经过硫化就具有橡胶的弹性，因此被称作 。 4 聚合物的粘弹性体现具有（ 1） ；（ 2） ； （ 3） 三种力学松弛现象。 5 聚乙烯在拉伸初期，应力随应变线形增加，它代表 形变；到达屈服点后， 试样的截面积突然变得不均匀，出现一个或几个“ ” ，由此开始进入拉 伸的第二阶段。 6 试举出三 种统计平均 分子量的表 示方法：（ 1） ；（ 2） ；（ 3） 。 五、问答与计算题 （共 50 分） 1（ 1）试写出下列各组聚合物 的基本
14、结构式：（ 9 分） （ a） PE, PP, PMMA （ b）聚异戊二烯，顺丁橡胶，甲基乙烯基硅橡胶 （ c）尼龙 -6，聚对苯二甲酰癸二胺，聚对苯二甲酰对苯二胺 （ 2） 请排出上述各组聚合物的玻璃化转变温度的高低顺序，并简单说明理由。（ 6分） 2聚乙烯具有较高的结晶度（一般为 70%），当它被氯化时，链上的氢原子被氯原子无规取代，发现当取代度较低（ 10-15%）时，其软化点下降；而当达到较高的取代度（ 70%）时，软化点又上升，试解释之。（ 8 分） 3 下图是某一聚合物升温时的温度 -形 变曲线，试判断它是哪一类（结晶的或非晶的）聚合物？并指出 （ 1） 曲线中各个物理状态（ a
15、, b, c, d, e）的名称； （ 2） 横坐标各个温度（ T1、 T2、 T3、 T4）的名称； （ 3） 图上箭头所示的转变点（ A、 B、 C、 D）的名称。（ 12 分） 4 天然橡胶未硫化前的分子量为 12 万，硫化后的网链的平均分子量为 1.2 万，密度为0.9g/cm3。如果把橡胶的标准样条（宽度 6mm, 厚度 2mm）在电子拉力机上把有效标定长度（ 2.5cm）拉伸至 10cm，问要用多大的力？（要考虑端链的影响 ，假定温度为 27 ）（ 7 分） 5 高聚物的溶解过程及高分子溶液的性质与小分子的溶解过程和性质相比具有哪些不同的特殊性？（ 8 分） 高分子物理 试卷 -3
16、 学号 姓名 分数 一、解释下列基本概念 （每题 2 分，共 12 分） 1分子链的柔性 2高聚物的熔点 3表观粘度 4凝胶、冻胶 5应力松弛 6银纹 二、判断题 (正确的在括号内打 ，错误的打 ； 每题 1分，共 10 分 ) 1在 溶剂条件下测定的高分子 均方末端距 h02 越大，分子柔性越好。（ ） 2如果某种聚丙烯的等规度不高，我们可以通过升温下拉伸的方法提高其等规度。（ ） 3结晶度高的聚合物其玻璃化温度也越高。（ ） 4高聚物的结晶速度随温度而改变，温度越高，结晶速度越大（ ） 5常见的聚乙烯和聚丙烯制品透明性较差，是因为它们高度结晶的缘故。（ ） 6玻璃化转变是指线形非晶相聚合物
17、经过某个温度（ Tg）后由玻璃态过渡到高弹态的转变过程。（ ） 7橡皮高弹性的本质是能弹性。（ ） 8结晶的涤纶和非晶的聚苯乙烯在室温下的拉伸曲线没有什 么区别。（ ） 9高分子溶液的性质不仅与分子量有关，而且与分子量分布有关。（ ） 10虽然测定分子量的方法多种多样，但所测得的分子量的物理意义却相同。（ ） 三、选择题 (在括号内填上正确的答案，每个答案 1 分，共 10 分 ) 1结晶高聚物的冷拉温度范围在 ，拉伸过程有 等变化。 A. Tb-Tg之间； B. Tg-Tm 之间； C. 有取向，有屈服点； D.有相变，有屈服点，有细颈产生； E.有取向，但没有屈服点。 2下列四种聚 合物，
18、其中 熔点最高。 A.聚乙烯； B.聚丙烯； C.聚氯乙烯； D.聚丙烯腈 3聚碳酸酯（ =20.3）能溶于 ；聚氯乙烯（ =19.4）能溶于 。 A.氯仿（ =19.2）； B.苯（ =18.8） C.环己酮（ =20.2） 4强迫高弹形变对聚合物的要求是具有 。 A.柔性很好的大分子； B.有一定刚性的大分子； C.刚性很高的大分子。 5玻璃态高聚物指这样一类聚合物： （ ） A. 在玻璃态下容易冷冻结晶变脆； B. 高于 Tm 时晶体熔化； C. 在任何情况下都不能结晶 6挂有重物的 PVC 绳时间长了会变长，该现象称作： （ ） A. 松弛； B. 内耗； C. 蠕变 7聚合物的自由体
19、积提供了： （ ） A. 分子链的活动空间； B. 链段的活动空间； C. 链节的活动空间 8 0.9mol 的甲基丙烯酸甲酯与 0.1mol 的丙烯酸丁酯的无规共聚物 的玻璃化温度比纯聚甲基丙烯酸甲酯的（ ）。 A.高； B.低； C.一样 四、填空题 (在空格上填入正确的答案，共 18 分 ) 1大分子链的单键如果没有位阻时，可以 ，呈现出无数 ，使高分子具有 。 2聚合物的大分子间以次价力（包括 和 ）聚集在一起，聚集态可以分为 、 、 和 。 3 在高分子溶液中，当所选择的溶剂和温度满足 1E=0 的条件时，我们把这种条件称为 或 。此状态下的溶剂称为 ，此状态下的温度称为 。（ 3
20、分） 4 关系式 E* =E + iE中 i 的量等于 ，所以 E是模量的 部分，即所谓 ， E是模量的 部分。 E常称为 ，它反映材料形变时的 。 五、问答与计算题 （共 50 分） 1某交联橡胶试样于 298K 时，经物理测试得到以下数 据： 试样尺寸： 0.2 1 2.8(cm3) 试样重量： 0.518g 试样被拉伸一倍时的拉力： f=2kg 试用上述数据计算此橡胶网链的平均分子量 Mc。（ 10 分） 2试述高聚物的分子结构对高聚物的拉伸强度的影响以及聚合物增强的主要方法（ 10分） 3试写出下列高聚物的结构式，指出它们的 Tg的高低顺序，并说明理由。（ 10 分） 聚乙烯，聚偏二氯
21、乙烯，聚偏二氟乙烯，聚异丁烯 4要配制 100ml溶度参数是 17.5(J/cm3)1/2的混合溶剂，试问需要环 己烷 16.8(J/cm3)1/2和甲苯 18.2(J/cm3)1/2各多少毫升？ (10 分 ) 5高压聚乙烯的密度是 0.910g/cm3，试计算其体积结晶度和重量结晶度各为多少？（ 10分） c=1.000 g/cm3； a=0.850 g/cm3。 高分子物理 试卷 -4 学号 姓名 分数 一、解释下列基本概念 （每题 2 分，共 12 分） 1互穿聚合物网络（ IPN） 2内聚能密度 3均相成核、非均相成核 4 溶剂 5滞后现象、 内耗 6强迫高弹形变 二、判断题 (正确
22、的在括号内打 ，错误的打 ； 每题 1分，共 10 分 ) 1高分子链的均方末端距 h2 越大，说明分子链越柔顺。 （ ） 2高分子链段的热运动是一个松弛过程。 （ ） 3在玻璃化温度时，多数聚合物有着大致相同的自由体积分数（ fg=0.025）和粘度（ =1012Pa.s）。 （ ） 4高聚物的结晶温度越高，熔限越大。 （ ） 5纤维的取向属于双轴取向。 （ ） 6高分子溶液失去流动性时，即成为凝胶或冻胶，其二者的本质是一样的，通过加热都可以恢复流动性。 （ ） 7对于所有的高聚物，根据溶度参数相近的原则选择其溶剂即可。 （ ） 8玻璃化温度是塑料使用的下限温度。 （ ） 9经常在炎热的 地
23、方使用的聚氯乙烯门和窗，时间长了会发生变形，这是由于聚氯乙烯的蠕变造成的。 （ ） 10进行聚丙烯的拉伸测量时，提高拉伸速度和降低测量温度，所测得的拉伸模量将提高。 （ ） 三、选择题 (在括号内填上正确的答案，每个答案 1 分，共 13 分 ) 1 1， 4-丁二烯聚合形成顺式和反式两种构型的顺丁橡胶，它们被称为（ ）。 A. 旋光异构体； B.几何异构体； C.间同异构体。 2高分子链中，近邻原子上连接的各个基团，因单键的内旋转而造成的空间排列称为 （ ）。 A.立体异构； B.构型； C.构象 3聚合物在形成结晶的过程中，有（ ）现象。 A. 体积膨胀； B.体积不变； C.体积收缩 4
24、高分子材料在交变应力作用下出现形变落后于应力的变化现象，在每一个拉伸 -回缩循环中要消耗功而发热，称之为（ ） A.内耗； B. 热老化； C.蠕变 5强迫高弹形变对高聚物的要求 是具有（ ）。 A.柔顺性好的分子； B.有一定刚性的分子； C.刚性大的分子 6橡胶在室温下呈高弹态，但当其受到（ ）时，在室温下也能呈现玻璃态的力学行为。 A.长期力的作用； B.一定速度力的作用； C.瞬间大力的作用 7非晶态高聚物在（ ）温度下拉伸可以产生强迫高弹形变，又在（ ）温度下恢复原状。 A.室温； B.Tb-Tg； C.Tg-Tm； D.Tm 以上 8在交变电场中聚合物电介质消耗一部分能量而发热的现
25、象称作：（ ） A. 介 电损耗； B. 电击穿； C. 静电作用 9结晶聚合物的熔融过程是：（ ） A. 放热过程； B. 力学状态转变过程； C. 热力学相变过程 10橡胶拉伸的热力学行为表明， 真实弹性体 的弹性响应同时归因于：（ 、 ） A. 焓的变化； B. 熵的变化； C. 内能的变化 11聚丙烯酸（ PAA）、聚丙烯酸甲酯（ PMA）、聚丙烯酸乙酯（ PEA）、聚丙烯酸丁酯（ PBA）的玻璃化转变温度的高低顺序应为（ ）。 A. PBA PEA PMA PAA； B. PAA PMA PEA PBA； C. PMA PEA PBA PAA 四、填空题 (在空格上填入正确的答案，每
26、个答案 1 分，共 15 分 ) 1分子间作用力通常包括 和 ； 又包括 、 和 。（ 5 分） 2高分子的二次结构又称 ，是指 ，也称 。 3在分子量相 等的条件下， h2 愈小，则分子链愈 ，分子链卷曲愈 。 4结晶高聚物的结晶部分的溶解要经过两个过程： 和 。 5柔量是用某一时间的 而得到，它是随时间而变化 。 柔量越大，表示材料的形变越 。 五、问答与计算题 （共 50 分） 1什么叫高聚物的柔顺性？试述影响高聚物柔顺性的 主要因素。（ 10 分） 2写出下列高聚物的化学结构式，排出它们的玻璃化转变温度的高低顺序，并说明理由。（ 5 分） 聚乙烯；聚丙烯；聚丙烯腈；聚乙炔；聚二甲基硅氧烷 3试从热力学角度比较高聚物的高弹性与金属的弹性的差别。（ 5 分） 4试述选择高聚物溶剂之三原则，并各举一例说明。（ 10 分） 5试述在塑料加工中分别加入增塑剂、橡胶和玻璃纤维，对塑料的力学性能各有何影响？（ 10 分） 6将网链分子量为 5220 克 /mol，尺寸为长 宽 厚 =3.0 1.0 0.2(cm3),重为 0.566 克的交联橡胶 试样，于 27时拉伸一倍所需之力是多少？另同一类橡胶试样，在某溶剂重的溶胀比比上述试样小一半，问在相同条件下对相同尺寸的试样拉伸一倍所需的力是多少？（ 10 分）
