1.分子结构可以分为那些结构层次？各结构层次包括那些内容？它们对高分子的性能会产生什么影响？
答： 高分子的结构层次
近程结构对高分子的基本性能具有决定性的影响，高分子的近程结构一旦确定，其基本物性也就随之确定。
远程结构又称为二级结构，主要涉及分子链的大小以及它们在空间的几何形态。
5 从结构的角度出发，比较下列各组中聚合物的性能差异：
（1） 高密度聚乙烯与低密度聚乙烯； （2） 无规立构聚丙烯与全同立构聚丙烯； （3） 聚丙烯腈与碳纤维；
答：（1）高密度聚乙烯HDPE（低压法）是线形大分子，易于结晶，故在密度、熔点、结晶度和硬度方面都高于前者，用于硬塑料、管棒材；低密度聚乙烯LDPE（高压法），由于支化破坏了分子的规整性，使其结晶度大大降低，用于软塑料、薄膜。
（2）无规立构聚丙烯立构规整性差，不结晶，无强度；全同立构聚丙烯结构规整，易结晶，熔点高，材料有一定强度。
（3）聚丙烯腈由单体丙烯腈经自由基聚合反应而得到，大分子链中的丙烯腈单元以头-尾
方式相连，由于-CN基极性较大，分子链刚性较强，不易结晶，聚丙烯腈纤维的强度也不高；碳纤维是聚丙烯腈纤维受热后芳构化后形成的梯形大分子，具有优异的耐热性，高强度和高模量。
7 高分子链柔性是如何产生的？
答：高分子链能够呈现各种卷曲的无规线团状态。
柔顺性：高分子链能改变其构象的性质，取决于单键的内旋转能力。 内旋转能力↗，足以克服 t 与 g 间的能垒→旁式多→构象数↗→分子链卷曲，称为柔性好。
反之：内旋转能力↘，不足以克服能垒→反式多→构象数↘→分子链伸展，称为柔性差， 或刚性好。
11在不同条件下结晶时聚合物可以形成哪些结晶形态? 各种结晶形态的特征是什么？ 答：结晶条件不同，高分子晶体在生长过程中可以形成形态相差极大的晶体，其中主要有单晶、球晶、树枝状晶、纤维晶和串晶、伸直链晶体等。 各种结晶形态的特征如下：
高分子单晶一般只能从极稀高分子溶液（浓度为0.01%—0.1%）中缓慢结晶时才有可能生成，具有规范几何外形的薄片状晶体；
当结晶聚合物从浓溶液中析出或从熔体中冷却结晶时，在不存在应力或流动的情况下，往往形成外观为球体的结晶形态；
从高分子溶液中结晶时，如果溶液浓度较大，或者结晶温度较低，或者聚合物分子量太大，聚合物倾向于生成树枝形状的晶体；
聚合物在结晶过程中受到了搅拌、拉伸或者剪切等应力作用，高分子链会沿着外力方向伸展，并且平行排列，在适当条件下形成纤维状晶体；
在较低温度下，纤维状晶体的表面常会外延出许多片状附晶，形成一种类似于串珠式的结晶形态；
聚合物在高温和高压条件下进行熔融结晶可以得到伸直链晶体。
12 简述两种主要晶态结构和两种主要非晶态结构模型，这些模型之间争论的焦点是什么？ 答：描述晶态结构的模型主要有：
（1）缨状微束模型，（2）折叠链模型，（3）插线板模型。
折叠链模型适用于解释单晶的结构，而另两个模型更适合于解释快速结晶得到的晶体结构。
描述非晶态的模型主要有：
（1）无规线团模型，（2）两相球粒模型。
总之模型的不同观点还在争论中。对非晶态，争论焦点是完全无序还是局部有序；对于晶态，焦点是有序的程度，是大量的近邻有序还是极少近邻有序。
14结晶对高分子的力学，光学和热性能有何影响？如何改善结晶高分子的透明性？ 答：结晶度和结晶尺寸均对高聚物的性能有着重要的影响。 （1）力学性能：
结晶使塑料变脆（冲击强度下降），但使橡胶的抗张强度提高。 （2）光学性能
结晶使高聚物不透明，因为晶区与非晶区的界面会发生光散射。减小球晶尺寸到一定程度，不仅提高了强度（减小了晶间缺陷）而且提高了透明性（当尺寸小于光波长时不会产生散射）。 （3）热性能
结晶使塑料的使用温度提高.
因此可以通过降低结晶度，减少成核剂等方法来改善结晶高分子的透明性。
16解释结晶速度随结晶温度呈单峰形变化的原因，各给出一种测定球晶径向生长速率和测定结晶总速率的实验方法。
答：这是由于结晶过程中的晶核生成速度和晶体生长速度对温度的依赖性不同造成的。
均相成核是分子链规整排列形成链束的过程，高温下分子热运动激烈，晶核不容易
形成，随着温度降低，均相成核容易发生，成核速率逐渐增大，但是当温度降低到一定程度后，链段运动趋于被冻结，均相成核速率迅速下降；
异相成核对温度的依赖性较弱，在较高的温度下仍然可以发生，高温下分子链容易
向晶核表面扩散迁移，并在晶核表面进行规则排列，使晶体不断生长，随着温度降低，熔体粘度迅速增大，链段的运动能力也不断下降，晶体的生长速率变慢。
测定球晶径向生长速率：热台偏光显微镜； 测定结晶总速率：示差扫描量热计。
17为何对聚对苯二甲酸乙二醇酯进行淬火处理时得到透明材料，而对等规聚甲基丙烯酸甲酯进行同样处理时试样是不透明的？
答：高聚物的晶区与非晶区折光率不同，光线通过结晶高聚物时，在晶区界面上必然发生折射、反射和散射，不能直接通过，故两相并存的结晶高聚物通常不透明或半透明，而完全非晶的高聚物通常是透明的。
PET是结晶能力较弱的聚合物，将其熔体淬冷，由于无足够的时间使其链段排入晶格，结果得到的是非晶态而呈透明性。等规PMMA结晶能力大，结晶速率快，即使在急冷条件下仍能形成结晶，所以它的试样是不透明的。
21取向对高分子的性能有何影响？给出1~2个取向在高分子成型加工中应用的例子。驾驶
合成纤维生产过程中为何要进行牵伸和热定型,
答：（1）材料的力学性能（拉伸强度，弯曲强度）在取向方向上显著增强，而在垂直于取向方向上则明显下降。在光学性能上，由于折射率在取向方向和垂直方向上有差别。取向材料会出现双折射现象。取向还会提高材料的玻璃化转变温度。对于结晶高分子，取向后材料的结晶度会增大。因此，取向材料的使用温度得到提高。 （2）取向在高分子成型加工中应用的例子：HDPC,全同PP
（3）纤维需要有较高的径向强度，所以在合成纤维的过程中一旦受热会发生链段的解取向而导致热收缩，并且在牵伸过程中会引起断裂伸长率下降，弹性变差等问题。同时还要有较好的尺寸稳定性。为此，人们利用链段的取向比大分子链取向容易进行，解取向也比大分子链解取向更快，更容易的特点，在纤维生产工艺中加入了“热定型”工艺。
22液晶分子具有什么结构特征？高分子液晶根据纸杯方法可分为那些类型？根据结构又可分为哪几种类型？高分子液晶有哪些应用？
答：（1）液晶分子的结构特征：A形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构，而且长径比》1，整个分子呈棒状或近似棒状的构象。B分子间具有强大的分子间力，在液态下仍能维持分子的某种有序排列，所以液晶分子结构中含有强极性的基团，高度可极化基团，或者能够形成氢键的基团。C在刚性结构的两端，一般带有一定的柔性部分，以利于液晶的流动。
（2）高分子液晶根据制备方法可以为：热致型，溶致型，感应液晶，流致液晶。 （3）高分子液晶根据结构可分为向列型液晶，近晶型液晶，胆甾型晶体。
（4）高分子液晶的应用：A液晶显示；B液晶纺丝；C高性能材料;D高分子材料致性。 26、简述球晶的生长过程。
答：1，成核：由一个多层片晶形成球晶的晶核。
2，片晶生长：片晶逐渐向外生长并不断分叉形成捆束状形态。 3，形成球晶：捆束状形态进一步发展，最后填满空间形成球状晶体。 4，球晶生长：球晶沿径向方向不断长大，直至与相邻的球晶相遇 36、如何改善结晶高分子的透明性？ 答：（1）减小高分子结晶度
（2）晶区密度和非晶区密度尽可能接近 （3）减小晶区尺寸
38、为了提高结晶高分子的透明性。可采用什么方法来降低球晶的尺寸，增加透明性和其他特性？
答：采用在成型加工过程中加入成核剂的方法。
2、从分子运动观点解释非晶态高分子三种力学状态及其转变，并且讨论： （1）分子量对高分子温度-形变曲线形状的规律；
随着分子量增大，高弹态出现，而且黏流温度Tf随分子量增加而上升，导致高弹区的长度增大。
（2）交联对高分子温度-形变曲线的影响规律；
如果对高分子进行适度交联，由于交联点限制了分子链之间的相对滑移，而链段仍可运
动，此时只会出现高弹态而没有粘流态。
（4）结晶对高分子温度-形变曲线的影响规律。
（5）轻度结晶时，主要起物理交联点的作用。重度结晶时，结晶高分子内部的晶区成为贯穿整个材料的连续相，当温度达到非晶区的玻璃化转变温度后，尽管非晶区的链段可以运动，但是晶区内部链段的运动仍被晶格紧紧地束缚，宏观上观察不到有明显的玻璃化转变，当温度升高到熔点时，曲线变化分两种情况：1，试样分子量不太高，Tf
结晶熔融过程是分子链排列的有序化向无序化转变的过程，随着温度的升高，结晶不完善的晶粒由于稳定性差，在较低的温度下就会熔融，而比较完善的晶粒则要在较高的温度下才会熔融。所以在通常的升温速率下，结晶高分子不可能同时熔融，只会出现边熔融边升温的现象和一个较宽的熔限。
8、决定高分子结晶熔点的主要因素有哪些？试讨论链结构如何影响结晶高分子的熔点。 影响Tm因素：结晶温度，晶片厚度，链结构，杂质，共聚结构。链结构的影响：a.取代基。取代基空间位阻越大，熔点上升。B.在分子主链上引进芳杂环或其他刚性结构使熔点增大。C.增加分子链的对称性和规整性，熔点增高。 15、比较下列聚合物的玻璃化温度Tg高低并说明理由 1） PE、PVC、PAN Tg： PAN > PVC > PE；
取代基极性越大，相互作用力也越大，聚合物的Tg就高。 2） 聚二甲基硅氧烷、聚甲醛、聚乙烯 Tg：聚乙烯 > 聚甲醛 > 聚二甲基硅氧烷；
主链含有醚键时，取代基间距增大，分子的内旋转容易，Tg就低。 3）聚-丁二烯、天然橡胶、丁苯橡胶 Tg：丁苯橡胶 > 天然橡胶 > 聚-丁二烯
主链结构相似，但取代基越大，内旋转位阻也越大，Tg就高
16、试讨论非晶、结晶和交联聚合物的温度形变曲线的形状。
解：非晶态聚合物：曲线上有两个斜率突然变化的区域，出现在较低温度的转变区称为玻璃化转变区，出现在较高温度的转变区称为粘流转变区。
结晶态聚合物：它的温度形变曲线上也有玻璃化转变出现，但由于结晶出现，使链段运动受到限制，模量的变化很少，而且在玻璃化温度上并不出现高弹态，由于结晶破坏，链段热运动程度迅速增加，模量才迅速下降。
交联聚合物：当交联密度不大时，Tg的变化不大，这是因为相邻交联点之间的长度大于链
段长度，不影响链段活动之故。随着交联度的增大，限制了链段活动性，所以Tg升高（不熔融）。
17、试从高分子运动的观点说明非晶聚合物的三种力学状态和两种转变。
玻璃态：当温度低于特征温度Tg时，由于温度低，链段的热与动量不足以克服主链内旋转势垒，链段处于冻结状态，只有侧基、链节、小支链等小单元的局部震动以及键长、键角的微小变化，宏观表现为材料弹性模量很高。
玻璃化转变区：达到T=Tg时，几乎所有性质都发生突变，从分子运动机理看，在此温度下，由于链段解冻，弹性模量下降3-4个数量级，而形变迅速增加，许多物理性质也发生相应改变。
高弹态：温度在Tg以上，但低于另一特征温度Tf，在这种状态下的聚合物，受较小外力就可以发生很大的形变，而且外力除去后，形变就可以回复，它是链段运动时分子量发生伸长与蜷曲运动的宏观表现。高弹性是由于分子量构象的改变，所以是一种熵弹性，弹性模量只有10-10Pa。
粘流转变区：温度上升到粘流温度Tf，由于温度进一步提高，链段沿作用力方向的协同运动不仅使分子链的构象改变，而且还导致大分子重心发生相对位移，聚合物开始呈现流动性。
粘流态：温度达Tf以上，由于链段剧烈运动，整个分子链的重心发生相对位移，即产生不可逆形变，聚合物呈粘性流体状态，此时弹性模量降到了10-10Pa
即产生不可逆形变，聚合物呈粘性流体状态，此时弹性模量降到了104-102Pa
4
2
5
6
蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。 （2）应力松弛：粘弹性材料在总应变不变的条件下，由于试样内部的粘性应变(或粘
塑性应变)分量随时间不断增长，使回弹应变分量随时间逐渐降低，从而导致变形恢复力（回弹应力）随时间逐
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库高分子化学与物理总结(2)在线全文阅读。
相关推荐：