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[化工] 【复习笔记】23华工《804高分子物理》考研知识之物理预测...

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发表于 2022-7-23 17:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、名词解释
1.构型:
是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。
2.支化:
在缩聚过程中有官能度>=3的单体存在,或在加聚过程中,有自由基的链转移反应发生,或双烯类单体中第二双键的活化等生成支化的或交联的高分子。
3.自由连接链:
假定分子是由足够多的不占体积的化学键自由结合而成,内旋转时没有键角限制和位垒障碍,其中每个键在任何方向取向的几率都相同。
4.聚集态结构:
是指高分子链之间的几何排列和堆砌状态,也称为超分子结构。聚集态可分为晶态、非晶态、取向态、液晶态等,晶态与非晶态是高分子最重要的两种聚集态。
5.亚浓溶液:
当稀溶液的浓度增大到某种程度后,高分子线团相互穿插交叠,整个溶液中的链段分布趋于均一,称为亚浓溶液。
6.溶胀平衡:
交联聚合物在溶胀过程中,一方面溶剂力图渗入聚合物内部使其体积膨胀,另一方面,由于交联聚合物体积膨胀导致网状分子链向三位空间伸展,而产生弹性收缩力,力图使分子网收缩,当着两部分相反的作用相互抵消时,达到溶胀平衡。
7.特性粘度:
浓度趋于0时,单位浓度的增加对溶液的增比浓度或相对粘度对数的贡献。其数值不随溶液浓度的大小而变化,但随浓度的表示方法而异。
8.高弹态:
高弹态是聚合物在Tg ~Tf之间的一种力学状态,此状态下聚合物的形变与时间有关,具有松驰特性,表现为可逆的高弹形变,形变量很大,为高弹形变,模量进一步降低,聚合物表现为橡胶行为
9.动态粘弹性:
是应力或应变是交变的条件下得到的粘弹性,滞后现象和力学损耗(内耗)就属于动态粘弹性。
10.冷拉:
玻璃态聚合物的拉伸与结晶聚合物的拉伸有相似之处,两种拉伸过程均经历弹性形变、屈服、发生大形变以及应变硬化等阶段,其中大形变在室温都不能自发回复,而加热后则产生回复,故本质上两种拉伸过程造成的大型变都是高弹形变。该现象通常称为“冷拉”。
二、选择题
1-5 (BCABB)
6-10(ACCCB)
11-12 (BB)
注意:真题卷的选择项是三个或是四个
三、判断题
1-5×√××√,6-10√××√×,11-12×√
四、简答题
1.构象是由于单键内旋转而引起,而构型是由于化学键所固定的原子在空间的排列。改变构象通过单键的内旋转即可达到,而改变构型需通过化学建的断裂与重组。
不能。首先指出从全同到间同的变化是构型的变化,必须通过化学建的断裂与重组才能改变构型。而单键内旋转只能改变构象,不能改变构型。
2.首先尼龙和聚乙烯都是结晶性的聚合物,其溶解首先要使晶区熔融才能溶解。而尼龙是极性的聚合物,如果置于极性溶剂之中,和极性的溶剂作用会放出热量从而使晶区熔融,继而溶解。聚乙烯是非极性的聚合物,要使其晶区熔融只能升温至其熔点附近,然后溶于适当的溶剂中才能溶解。所以聚乙烯在常温下不能溶解在溶剂之中。
3. 聚乙烯分子链结构简单、对称、柔性好,其结晶能力很强,聚集态为晶态结构。
结晶聚合物为部分结晶,含有晶态和非晶态两相,晶态密度大于非晶态密度,结晶度越高,密度越大。假定聚合物晶态密度(或比容〉与非晶态密度(或比容)有线性加和,可推得聚合物结晶与聚合物密度ρ,完全结晶聚合物密度ρc,完全非结晶聚合物密度ρa之间的关系。若ρc、ρa已知,通过测定聚合物样晶密度ρ,即可算得聚合物样晶的结晶度。
结晶度提高,聚合物的屈服应力、模量、拉伸强度等均提高,而断裂伸长率降低。非晶态处于玻璃态,结晶度提高,一般冲击强度下降。
非晶态处于高弹态,结晶度适当提高,一般可提高冲击强度。
4.
1.一条大分子穿过数个晶胞;
2.晶体中分子链取稳定构象,并构象固定;
3.晶胞的各向异性;
4.具有同质多晶现象;
5.结晶的不完善性。
(2)链的对称性:高分子链的结构对称性越高,越容易结晶;
链的规整性:规整性越高,越易结晶,键接顺序应规整,构型应是全同或间同立构;对于二烯类聚合物,反式的结晶能力大于顺式;链的柔顺性应适中:一定的柔顺性是结晶时链段向结晶表面扩散和排列所必需的。高度结晶材料应同时具备以上三个要求,缺一不可。
5.(1)脆性断裂发生在材料屈服之前,材料只有普弹形变,应力-应变关系是线性或接近线性,形变量小,断裂伸长率小于5%,而且在拉伸应力的作用下,微裂纹会迅速发展,最终导致脆性断裂。而在韧性断裂时,材料先发生屈服,随后可以发生大形变,应力应变关系是非线性的,断裂伸长率大于10%,然后由于屈服剪切带的发展导致韧性断裂;
(2)两者断口形貌很不相同,脆性断裂口与外力相垂直,表面平整光滑,截面积几乎没有改变,而韧性断裂的断口不规则,表面粗糙,截面积缩小。脆性断裂和韧性断裂并没有严格的界限。聚合物材料的韧性随温度的
升高而增大,随应变速率的提高而减小,当降低温度,提高应变速率时,材料从韧性断裂变为脆性断裂。
五、分析与计算题
原因:因为是轻度交联,仍有明显的玻璃化转变,由于交联作用,没有熔融和粘流。低密度PE由于结晶含量较少,有明显的玻璃化转变和熔融转变,对于低分子量的PE,其Tf低于Tm,所以熔融后直接进入粘流态,对于高分子量PE,其Tf高于Tm,有明显的粘流转变。
(2)原因:轻度交联橡胶因交联键的限制,无明显的塑性形变,但有普弹形变和高弹形变;低密度PE中的结晶部分类似于交联点,但由于结晶含量较低,所以在外力的作用下,除发生普弹和高弹形变外,非晶部分仍能发生塑性形变。

(3)原因:轻度交联橡胶室温拉伸时应力-应变属高弹形变,无屈服和冷拉,一般来说,拉伸强度等于断裂强度;低密度PE属低结晶度高聚物,拉伸时有屈服,有时有冷拉(与低密度PE的分子量大小有关),但应力应变曲线与高结晶度PE明显不同,即低密度PE冷拉不完全,屈服之前有明显的非线性区。
根据WLF方程:
带入数据易得,

,解得Tg=218k,


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