高分子物理习题库(1)(2)

6． 某硫化天然橡胶试样，其网链平均分子量为10000，密度为1 g/ cm3 。问25°C时拉长1倍需要

多大的应力？（R=8.314J/k.mol）

7． 一硫化橡胶式样，应力为1.5 N/m2时拉什比为2.5。市计算该试样1cm3中的网链数。

8． （1）利用橡胶弹性理论，计算交联点间平均分子量为5000、密度为0.925g/cm3的弹性体在23°C

时的拉伸模量。（R=8.314 J/k.mol）

（2）若考虑自由末端校正，模量将怎样改变？（已知试样的Mn=100000）

9． 称取交联后的天然橡胶试样，于25°C在正癸烷溶剂中溶胀。达溶胀平衡时，测的体积溶胀比为

4.0。已知高分子-溶剂相互作用参数x1 =0.42,聚合物的密度ρ2 =0.91 g/ cm3 ,容积的摩尔体积为195.86 cm3/ mol，试计算试样的剪切模量G(R=8.314 J/k.mol）.

第7章 聚合物的粘弹性

1． 举例说明聚合物的蠕变、应力松弛、滞后内耗现象。为什么聚合物具有这些现象？这些现象对

其的使用性能存在哪些利弊？

2． 简述温度和外力作用频率对聚合物内耗大小的影响。画出聚合物的动态力学谱示意图，举出两

例说明谱图在研究聚合物结构与性能方面的应用。

3． 指出Maxwell模型、Kelvin模型和四元件模型分别适宜于模拟哪一类型聚合物的哪一种力学松

弛过程？

4． 什么是时温等效原理？该原理在预测聚合物材料的长期使用性能方面和在聚合物加工过程中各

有哪些指导意义？

5． 定量说明松弛时间的含意。为什么说作用力的实践与松弛时间相当时，松弛现象才能被明显地

观察到？

6． 建树聚合物粘弹理论的研究现状与展望。

7． 以某种聚合物材料作为两根管子接口法兰的密封垫圈，假设该材料的力学行为可以用

Maxwell模型来描述。已知垫圈压缩应变为0.2，初始模量为3×106N/m2,材料应力松弛时间为300d，管内流体的压力为0. 3×106N/m2，试问多少天可以接口处将发生泄漏？

8．将一块橡胶试片一段加紧，另一端加上负荷，使之自由振动。已知振动周期为0.60s,振幅每一周期减少5%，试计算：（1）橡胶试片在该频率（或振幅）下的对数减量（?）和损耗角正切（tgδ）；（2）假若?=0.02，问多少周期后式样的振动振幅将减少到起始值的一半？

9．分别写出纯粘性液体（粘滞系数η）、理想弹性体（弹性模量E）Maxwell单元(EM、ηM)和kelvin单元（EK、ηk）在t=0时加上一恒定应变速率k后应力(σ)随时间(t)的变化关系，并以图形表示之。 10．设聚丙烯为线性粘弹体，其柔量为D (t)=1.2t0.1(GPa)-1(t的单位为s)，应力状态如下： σ=0 t<0

σ=1MPa 0≤t≤1000s σ=1.5MPa 1000s≤t≤2000s 试计算1500时，该材料的应变值。

11．在频率为1Hz条件下进行聚苯乙烯式样的动态力学性能试验，125°C出现内耗峰。请计算在频率1000Hz条件下进行上述实验时，出现内耗峰的温度。（已知聚苯乙烯的Tg=100°C）

12．某聚合物试样，25°C时应力松弛的模量为105N/m2需要10h。试计算时松弛到同一模量需要多少时间？（已知聚合物的Tg=-70°C）

13．某聚合物的粘弹行为服从Kelvin模型， 其中η值服从WLF方程，E值服从橡胶弹性统计理论。该聚合物的玻璃化温度为5°C，该温度下粘度为1×1012Pa·S,有效网链密度为1×10-10mol/cm3。试写出30°C、1×106Pa应力作用下该聚合物的蠕变方程。

第8章 高聚物的屈服与断裂

1．定义下列术语：

1) 工程应力与真应力，2)起始模量、屈服强度与断裂强度，3)冷拉，4)银纹与裂纹，5)断裂韧性。 2．画出天然橡胶、无规立构聚苯乙烯、聚碳酸酯、全同立构聚丙烯（部分结晶）在室温和中等拉伸速率下的应力-应变曲线示意图。

3．如何从工程应力-应变曲线求材料的模量、屈服强度和断裂强度？应力-应变曲线与横座标所包围的面积的物理意义是什么？

4．如何从真应力-应变曲线上求屈服点？

5．冷拉过程的三个基本阶段是什么？非晶态高聚物和部分结晶高聚物在什么温度范围内可以进行冷拉？它们的冷拉本质有无差别？

6．什么叫强迫高弹性？材料出现强迫高弹性的条件是什么？

7．为什么高聚物玻璃比小分子玻璃韧性好？为什么双轴拉伸定向有机玻璃的韧性又比普通的有机玻璃的好？

8.银纹和裂纹有什么差别？银纹与裂纹又有什么联系？高聚物材料中出现银纹是否总是有害的？ 9．高聚物宏观断裂的方式有几种？如何区分脆性断裂和韧性断裂？

10．有机玻璃脆性断裂时，断面形貌的特征是什么？各特征区的大小与温度和加载速率的关系如何？ 11．断裂过程分几个主要阶段？高聚物断裂过程的微观机理是什么？ 12．为什么高聚物的实际强度比理论强度小100到1000倍？

13．为什么玻璃纤维的强度比块状玻璃的高得多？为什么玻璃纤维或碳纤维的强度随纤维直径的减小而增大？

14．Griffith脆性强度理论的两个基本假设是什么？写出该理论得到的材料拉伸强度表达式。

15．有机玻璃板材在室温下裂纹开始慢速增长KIC＝0.9×103 Nm32，开始快速断裂时的KIC＝1.8×103 Nm32。该种有机玻璃在某种应用中所受到的最大应力为105 Pa。试求这种板材不发生慢速断裂和快

速断裂所允许的最大裂纹长度。

16．试画出单边缺口、双悬臂梁、斜面双悬臂梁和紧凑拉伸试样的示意图。

17．为什么在材料力学性能测试标准中要规定试样的形状、尺寸、试验温度、试验速率和试样预处理条件？

18．试述分子量、结晶(要考虑结晶形态、结晶度和球晶大小)、取向、交联等结构因素以及应变速率与温度对高聚物应力─应变行为的影响。

第9章 高聚物熔体的流变性

1．定义下列术语：

1) 层流与湍流，2) 横向速度梯度与纵向速度梯度，3) 切粘度与拉伸粘度，4) 库爱特流动（拖流动）与泊肃叶流动（压力流动），5) 牛顿流体与非牛顿流体，6) 宾哈塑性流体、假塑性流体和膨胀性流体，7)表观粘度 ?a、零切变速率粘度?0和极限粘度 ??，8) 熔融指数 MI，9)挤出胀大比。

2．分别以线性座标和双对数座标画出牛顿流体、宾哈流体、假塑性流体和膨胀性流体的流动曲线(即 ????和log??log??曲线)以及它们的?a???曲线。

3．为什么许多高聚物熔体都呈切力变稀的流动特性？

4．画出牛顿流体在圆管中流动（泊肃叶流动）时截面上各点的流速分布和速度梯度（切变速率）分布。 5．定熔体切粘度的常用方法有哪些？各方法适用于什么粘度范围和切变速率范围？写出各方法中实测的量和计算切粘度的公式。

6．测得某高聚物熔体的熔融指数为0.4。已知熔融指数仪的活塞截面积为1cm2，测试中所用毛细管的长度为1cm，直径为0.1cm；设熔体密度为约1 gcm3。试计算该熔体在流过毛细管时管壁处的切变速率 ??R、切应力 ?R以及该熔体的表观粘度 ?a（忽略各种校正）。当砝码重量改为21.6公斤时，测得这种

高聚物熔体的熔融指数为8，问该高聚物熔体是牛顿流体还是非牛顿流体。

7．试述聚合物分子量对流动活化能和熔体切粘度的影响。流动活化能与熔体切粘度的温度敏感性之间有什么关系？如何求聚合物的流动活化能。 8．试从自由体积理论推导出WLF方程 logaT??17.44T?Tg??

51.6??T?Tg?9．橡胶、纤维、塑料三大合成材料对分子量的要求有什么不同？就塑料而言，对注塑级、挤出级和吹塑级（中空制品）的分子量有什么不同要求？

10．试根据所学的高物基本知识，分析减少注塑制品中弹性成分的措施。

11．在塑料挤出成型中，如发现制品出现竹节形、鲨鱼皮一类缺陷，在工艺上应采取什么措施消除这类缺陷。

12．注射成型中，高聚物熔体经历的是否是纯剪切流动？为什么？ 13．挤出胀大比与挤出工艺条件和口模长径比有什么关系？

第10 章聚合物的电性能、热性能、光学性能和表面与界面性能

1． 名词解释：取向极化；介电损耗；电击穿；介电松弛谱；cole-cole图；非线性光学性质；全反射 2． 比较聚合物介电松弛和力学松弛的异同点。 3． 讨论影响聚合物介电常数和介电损耗的因素。

4． 什么叫聚合物的柱极体？什么叫热释电流法（TSC）？该法为什么能有效的研究聚合物的分子运

动？

5． 结构型导电聚合物的分子结构与导电性关系如何？举例说明。 6． 简述导电聚合物的研究意义。

7． 什么叫聚合物的耐热性和热稳定性？如何提高聚合物的耐热性和热稳定性？ 8． 讨论提高聚合物透明性的途径。

9． 简述影响聚合物界面张力的因素。如何降低聚合物之间的界面张力？ 10．讨论聚合物表面改型的研究现状与展望。 11．介电系数与分子极化之间存在什么关系？

12．在电介质的复数介电系数 ?*????i???。其中， ??和 ???的物理意义是什么？ 13.如何区分极性高聚物和非极性高聚物。列举至少3个极性高聚物与3个非极性高聚物。 14.测得聚氯乙烯和氯丁橡胶的 ??如下，如何解释。 聚氯乙烯： ??(室温)＝3.5， ??（T?Tg)＝15

氯丁橡胶： ??（室温）＝10

15．试画出包括高分子各种极化机理在内的 ????图和 tg???图，当温度改变时，曲线如何变化，为什么？画出相应的 ???T和 tg??T图，当频率改变时，曲线如何变化？ 16．如何从介电松弛来求某种运动单元的活化能？

17．塑料加工中有一项技术叫做“高频模塑技术”，其方法是将极性塑料置于模具中并受高频电场的作用，几秒钟内原料就熔化、成型。这种技术基于什么原理？能否用这种技术加工聚乙烯？ 18．温度、杂质、增塑剂对高聚物的 ???T和 tg??T的影响如何？ 19．如何制备驻极体？驻极体有什么用途？

20．如何用热释电流法研究高分子的运动？与介电松弛法相比，热释电流法有什么优点？

21．为什么高聚物绝缘体的电阻率比理论值低得多？为什么高聚物的电导率在Tg附近发生急剧的

变化?

22．设计导电高聚物的指导思想是什么？为什么碳纤维具有良好的导电性？ 23．试述高聚物产生静电的原因。举例说明静电的危害和应用。 24．抗静电剂的分子结构一般有什么特点？

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