物理_物理提取
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第一章 高分子链结构
1.为什么维尼纶纤维容易缩水？
解释：分子链中结构单元的连接方式往往对聚合物的性能有比较明显的影响，用来作为纤维的高聚物，一般都要求分子链中单体单元排列规整，使聚合物结晶性能较好，强度高，便于抽丝和拉伸。用聚乙烯醇做维尼纶，只有头尾连接才能使之与甲醛缩合成聚乙烯醇缩甲醛。如果是头头相接的，羟基就不易缩醛化，使产物中仍保留一部分羟基，这是维尼纶所睡醒较大的根本原因。
2.橡胶为什么只有交联后才能使用？
解释：高分子之间通过支链连接成一个三维网型大分子时即成为交联结构。橡胶的硫化是使聚异戊二烯的分子之间产生硫桥。未经硫化的橡胶，分子之间容易滑动，分子受力后产生永久变形，不能回复原状，因此没有使用价值。经硫化的橡胶，分子之间不能滑移，才有可逆的弹性变形，所以橡胶一定要经过硫化变成交联结构后才能使用。
第二章 高分子的聚集态结构
1.聚乙烯的单晶片层是什么样的？
解释：在单晶内，分子链作高度规则的三维有序排列，分子链的取向与片状单晶的表面垂直。
2.如何保护聚三氟氯乙烯膜的强度，以及为什么聚三氟乙烯不能在120C以上长期使用？
o解释：保护膜具有好的机械强度，结晶度的控制是重要的一环：结晶含量高的产品，其密度、硬度、刚性均高而冲击性能较差。为提高其韧性，可通过淬火处理，已获得低结晶度涂层。聚三氟乙烯在120C以下，结晶速度很小；如超过120C，结晶速度就要增加，因此长期在120C以下工作的零件不会变脆。这就是为什么对韧性要求较高的聚三氟乙烯零件，不能在120C以上长期工作的原因。
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o3.液晶显示原理？
解释：利用向列型液晶的灵敏的电的响应特性和光学特性的例子。把透明的向列型液晶薄膜夹在两块导电玻璃板之间，在施加适当电压的点上，很快变成不透明的，因此，当电压以某种图形加到液晶薄膜上，便产生图像。这一原理可以应用于数码显示、电光学快门，甚至可用于复杂图像的显示，做成电视屏幕、广告牌等。
第三章 高分子的溶液性质
1.聚丙烯腈类纤维采用哪种纺丝方法？
解释：合成纤维，聚丙烯腈等无法使用升高温度的办法使之处于流动状态，因为它们的分解温度比较低，在未达到流动温度时已经分解，因此只能将它们配成溶液，进行纺丝。
2.为什么聚丙烯要在120C以上才能溶于四氢萘、对二甲苯等非极性溶剂中？ o解释：结晶性极性高聚物的溶剂选择最为困难。它的溶解包括两个过程，其一是结晶部分的熔融，其二是高分子与溶剂的混合，两者都是吸热过程，△Hm比较大，即使溶度参数与高聚物相近的液体，也很难满足△Hm＜T△Sm的条件，因此只有提高温度，使T△S值增大，才能溶解。因此聚丙烯要在120C以上才能溶于四氢萘、对二甲苯等非极性溶剂中。
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第四章 高聚物的分子量
用凝胶渗透色谱法测定聚合物分子量为什么要用标样进行标定？若进行普适标定，需知道标样和试样的哪些参数？
解释：用凝胶渗透色谱法测定聚合物分子量依据的原理是：
其中A、B为常数，其值与溶质、溶剂、温度、载体及仪器结构有关，因此，在测定分子量之前，必须用已知分子量的标样进行标定，以得到特定条件下的A、B值。
若要进行普适标定，需知道标样的分子量，标样和待测样品的MHS方程中的常数K、的值。
第五章 高聚物的分子量分布
凝胶色谱为什么能测定溶液的浓度？ 解释：为了测定聚合物的分子量分布，不仅要把它按照分子量的大小分离开来，还需要测定各级分的含量和各级分的分子量。对于凝胶色谱来说，级分的含量即是淋出液的浓度，只要选择与溶液浓度有线性关系的某种物理性质，即可通过这种物理性质的测量 以测定溶液的浓度。
第六章 高聚物的分子运动
聚氯乙烯常温下为硬性塑料，加入增塑剂后可作为橡胶代用品。
解释：增塑剂对Tg的影响是相当显著的。玻璃化温度较高的聚合物，在加入增塑剂后，可以使Tg明显下降。这些增塑剂加入以后使Tg下降的主要原因有两个：一个是增塑剂上的极性基团与聚氯乙烯上的-Cl有相互吸引的作用，减少了聚氯乙烯上的-Cl与-Cl的相互作用。因而增塑剂的加入，相当于把-Cl集团遮盖起来，成为屏蔽作用；其二是增塑剂的分子比聚氯乙烯小得多，他们活动比较容易，可以很方便的提供连段活动所需要的空间。纯的聚氯乙烯Tg为78C，而加入45%增塑剂后，Tg为-30C，这就是聚氯乙烯常温下为为硬性塑料，加入增塑剂后可作为橡胶代用品的原因。
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第七章 高聚物的力学性质
1.解释用橡胶增韧的塑料，产生应力发白的现象。
解释：材料受力后，出现了裂纹体，与很多热塑性塑料类似。发白的区域是无数裂纹体的总和，由于裂纹体的密度与树脂的密度不同，折光率不同所以显得发白。
2.橡胶内耗与回弹性的关系。
解释：内耗大小与高聚物本身结构有关。一些常见品种的内耗和回弹性能的优劣，可以从其分子结构上找到定性的解释。顺丁橡胶内耗小，因为它的分子链上没有取代基团，链段运动的内摩擦阻力较小；丁苯橡胶和丁腈橡胶的内耗比较大，因为丁苯有强大的侧丁基，丁腈胶则有极性较强的侧氰基，因而他们链段运动时内摩擦阻力较大；丁基橡胶的侧甲基虽没有苯基大，也没有氰基极性强，但是它的侧基数目比丁苯、丁腈的多得多，所以内耗比丁苯、丁腈还要大。内耗较大的橡胶，吸收冲击能量较大，回弹性就较差。
简述相对分子质量对聚合物零切粘度的影响。
总的来说，聚合物的零切粘度随相对分子质量的增大而增大。但在不同的相对分子质量范围，其影响的程度一样。在零切粘度0与相对分子质量MW的关系中，存在一个临界相对分子质量Mc： 0K1MW 当Mw>Mc时，0K2MW 当Mw
，lg
3.4-3.50=lgK1+(1~1.5）lgMW
，lg0=lgK2+(3.4~3.5）lgMW1、试举出橡胶增韧塑料的一个实例，并试述橡胶增韧塑料的相结构特点和增韧机理。橡胶增韧塑料的一个典型例子就是高抗冲聚苯乙烯。
橡胶增韧塑料中，塑料为连续相，橡胶为分散相。
当材料收到外力应力的时候，由于橡胶粒子的存在，应力场将不再是均匀的，橡胶粒子起应力集中的作用。应力集中效应使得橡胶粒子周围，特别是赤道线附近，产生大量的尺寸较小的银纹。如果生长着的银纹前锋出的应力低于临界值或银纹遇到另一个橡胶粒子，银纹就会终止。即橡胶粒子对银纹有引发和控制的作用。在增韧塑料中产生的是大量的、小尺寸的银纹，在拉伸过程或冲击过程中可以吸收大量的能量，从而提高了增韧塑料的韧性。
2、二氯乙烷氯乙烯的1=19.8，环己酮1=20.2，聚氯乙烯2=19.20。显然二氯乙烷的1比环己酮的1更接近聚2，但实际上前者对聚氯乙烯的溶解性并不好，而后者则是聚氯乙烯的良性溶剂，为什么？
因为聚氯乙烯是极性聚合物，根据选择溶剂的极性相近原则，对于极性聚合物不但要求它与溶剂的溶度参数相近，还要求与溶剂的极性相近，才可能溶解在该溶剂中。因为环己酮的极性大于二氯乙烯的极性，且与据聚乙烯的极性更加接近。所以，聚氯乙烯更容易溶解在环己酮中，即环己酮是聚氯乙烯的良性溶剂。4.试说明高聚物的相对分子质量对黏流活化能几乎没有影响，对黏流温度却有较大的影响的原因。
物质的流动是通过分子向周围空穴的跃迁来完成的。黏流活化能就是分子向空穴跃迁时克服周围分子的作用所需要的能量。高聚物的流动不是简单的整个分子的迁移，而是通过链段的相击跃迁来实现的。高聚物的流动单元是链接。因此高聚物的黏流活化能表示的是链段向空穴跃迁时克服周围分子的作用所需要的能量。对于同一聚合物，其链段单元的大小相差不大，也就是说相对分子质量增大，链段大小不变，黏流活化能也几乎不变。因此，高聚物的相对分子质量对其黏流活化能的影响较小。而黏流温度是聚合物开始流动的温度，也就是分子链段开始运动的温度，相对分子质量越大，为实现黏性流动所需要协同运动的链段数就越多，分子之间的相对运动需要克服的摩擦阻力就越大，因此必须在更高的温度下才能流动，所以，相对分子质量对黏流温度的影响较大。
5.讨论不同柔性的聚合物的熔体黏度对温度和剪切速率依赖性的差异，并说明在PE和PC的加工中如何有效地增加其流动性。
不同柔性的聚合物，其熔体黏度对温度和剪切速率的依赖性是不同的：柔性的高分子链在剪切力的作用下容易沿外力方向取向，使黏度明显下降，因此，柔性聚合物的熔体粘度对剪切速率非常敏感，而刚性高分子下降则不明显。刚性高分子链的黏流活化能大，其剪切黏度对温度极其敏感，随着温度升高，剪切粘度明显下降，而柔性高分子链的黏流活化能小，其剪切黏度随温度的变化较小。
PC是典型的刚性高分子，而PE是典型的柔性高分子链。在加工过程中要有效地增加其流动性，对PE采取增大剪切速率的方法更加有效，对PC采取升高温度的方法更加有效。6.为什么顺式聚丁二烯可以做橡胶，而反式聚丁二烯不能？
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。
7.什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。
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。8.简述增塑剂的增塑机理。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。9.说明结晶温度对聚合物晶体的熔点的影响。
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。10.试说明聚四氟乙烯难以找到适合溶剂溶解的原因
132答：因为聚四氟乙烯溶度参数
δ6.2(cal/cm)，很难找到δ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δ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，相近的溶剂也很难满足
△Hm比较大，因此，即使δ与聚四氟乙烯△Hm
11.高分子的构型和构象有什么不同？等规聚丙烯晶体中的螺旋链属于构型范畴还是构象范畴？ 答：构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。高分子链的构型是在合成过程中形成的，它不能被任何物理方法改变。而构象是围绕单键内旋转而形成的分子中的原子的各种空间排列的形态。等规聚丙烯晶体中的螺旋链属于构象范畴。
12.将聚乙烯进行氯化，随着氯化度的增加，氯化聚乙烯的玻璃化温度上升，但当氯化度增加到一定程度后，玻璃化温度反而随着氯化度的增加而降低，为什么？
答：聚乙烯分子是非极性的，通过氯化引入氯原子后，变成了极性分子。氯化反应主要是氯原子取代氢原子的取代反应。在氯化初期，主要是发生一取代反应。随着取代的氯原子数目的增多，分子的极性增强，分子之间的相互作用也增强。同时随着取代氯原子的增多，空间位阻效应也越来越明显，阻碍分子链的内旋转。因此分子链的刚性增大，玻璃化温度升高。但是当氯化达到一定程度后，就会发生二取代反应，即已经发生一取代的叔碳原子上的氢原子再被氯原子取代。如果两个氯原子在同一碳原子上对称取代，则分子极性会部分抵消，而且分子链之间的距离也会增大，导致分子间力下降，分子链柔顺性反而上升。随着氯化反应的进行，氯原子在分子链上对称分布的比例增加，导致分子链柔性增大，玻璃化温度反而下降。13.通常情况下，为什么非晶态聚合物比晶态聚合物的溶解容易？
答：因为非晶态聚合物的分子堆砌比较松散，分子间的相互作用较弱，因此，溶剂分子比较容易渗入聚合物内部使之溶胀和溶解；而晶态聚合物由于分子排列规整，堆砌紧密，分子间相互作用强，因此，溶剂分子深入聚合物内部很困难，加热到熔点附近才能溶解。所以，通常非晶态聚合物比晶态聚合物的溶解容易。14.聚苯乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化转变温度相近，但在温度-形变曲线上，聚苯乙烯的高弹区温度范围却比聚甲基丙烯酸甲脂的窄，为什么？
答：聚苯乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化温度相近，说明它们的温度-形变曲线在相同的温度区域里经历玻璃化转变。但是聚甲基丙烯酸甲酯的极性比聚苯乙烯大，因此聚甲基丙烯酸甲酯分子之间的相互作用较强，其流动温度要比聚苯乙烯高，其温度-形变曲线在更高的温度下才发生流动转变，所以聚甲基丙烯酸甲酯的高弹区范围比聚苯乙烯宽。
15.如果某种聚合物的玻璃化温度低于室温，通常可用作橡胶，而聚乙烯的玻璃化转变温度接近零下70C，却只能用作塑料，为什么？
答：具有较低的玻璃化转变温度只是聚合物用作橡胶材料的结构特征之一，而要能够产生橡胶高弹性必须具备的另一结构特征，就是在常温下不易结晶。聚乙烯由于分子结构简单、对称性高、分子柔性好，常温下极易结晶，而且结晶度又较高。虽然其玻璃化转变温度很低，常温下非晶区处于高弹态，但是在晶格的束缚下，链段难以运动，在外力作用下呈现不出高弹形变，因此也就不能用作橡胶。正是由于其结晶特性，在其熔点以下均具有较好的力学性能，即较高的模量和强度，因此可用作塑料 16.试述高聚物不同于低分子物质的主要结构特点。
答：高聚物不同于低分子物质的主要结构特点是：①高分子是由许多结构但愿组成，每一个结构单元相当于一个小分子；②高分子呈链状结构，高分子主链一般都有一定的内旋转自由度，使高分子链具有柔性，而小分子没有柔性；③高分子的相对分子质量具有多分散性，分子运动具有多重性，使同一种化学结构的聚合物具有不同的物理性能；④聚合物的凝聚态结构存在晶态和非晶态，其晶态的有序度比小分子低，非晶态的有序度比小分子高。同一种聚合物通过不同的加工工艺，获得不同的凝聚态结构，具有不同的性能。
17.为什么等规立构聚苯乙烯分子链在晶体中呈31螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈现平面锯齿型构象？
答：等规立构聚苯乙烯带有较大的侧基，为了减小空间位阻，降低分子链的位能，在结晶时分子链要交替采取反式和旁氏构象的螺旋链，此螺旋链刚好每一等同周期转一圈含有三个结构单元，称为31螺旋。间规立构聚氯乙烯由于取代基交替地分布于分子链两侧，空间位阻小，在结晶时可以取全反式的完全伸展的平面锯齿型构象。
18.为什么聚丙烯腈只能用溶液纺丝，不能用熔融纺丝，而涤纶树脂可以用熔融纺丝？
答：丙烯腈是一种强极性的高分子，分子之间的相互作用很强，因此其黏流温度很高，而且熔体黏度很大。此外，聚丙烯腈热分解温度较低，高温下容易降解。如果使用熔融纺丝，需要很高的纺丝温度，从而导致聚丙烯腈的快速降解，使得纺丝后纤维性能大为下降，从而失去使用价值，因此聚丙烯腈不能用熔融纺丝。而涤纶树脂（聚对苯二甲酸二醇酯）的主链中含有柔性的酯基，使得分子链具有一定的柔性，而且分子的极性较小，分子之间的相互作用较弱，其流动温度相对较低。此外，聚对苯二甲酸乙二醇酯具有较好的热稳定性，分解温度较高，因此可以用熔融纺丝。
20.为什么高聚物的相对分子质量对黏流活化能几乎没有影响，对黏流温度却有较大的影响？
答：物质的流动是通过分子向周围空穴的跃迁来实现的，黏流活化能就是分子向空穴跃迁时克服周围分子的作用所需要的能量。高聚物的流动不是简单的整个分子的迁移，而是通过链段的相继跃迁来实现的，高聚物的流动单元是链段。因此高聚物的黏流活化能表示的是链段向空穴跃迁时克服周围分子的作用所需要的能量。对于同一聚合物，其链段单元的大小相差不大，也就是说相对分子质量增大，链段大小不变，黏流活化能也几乎不变。因此，高聚物的相对分子质量对其黏流活化能的影响较小。而黏流温度是聚合物开始流动的温度，也就是分子链开始运动的温度，相对分子质量越大，为实现黏性流动所需要协同运动的链段数就越多，分子之间的相互运动需要克服的摩擦阻力也越大，因此必须在更高的温度下才能流动，所以，相对分子质量对黏流温度的影响较大。
21.为什么增塑剂与聚合物要有很好的互溶性？
答：根据增塑机理，增塑剂的增速作用要发挥充分，增塑剂必须填充到聚合物的分子与分子之间，达到分子水平混合，因此增塑聚合物是均相的浓溶液。要使这种浓溶液的性质稳定，难以分相，就要求增塑剂是聚合物的溶剂，否则即使用机械方法强行混合，体系也不稳定，时间长了会分相，使增塑剂微液滴状态凝结于制品表面，影响增塑剂的效果从而影响制品的性能。所以增塑剂与聚合物要有很好的相容性。
