增加。如果有极性取代基，则柔顺性下降。注意：此双键是孤立的双键，而不是＝C－C＝，因其共轭但没有了柔性。

（4）支链和交联 短支链时，能阻碍分子链间的接近，有助于各个分子链的内旋转，使柔性增加。但支链过长，阻碍链的内旋转起主导作用，使柔性下降。对于交联结构，当交联程度不大时，如含硫2～3%的橡胶，对链的柔性影响不大，当交联程度达到一定时，如含硫30%以上，则大大影响链的柔性。

8、简述高分子结构的特点

材料的物理性能是分子运动的反映，结构是了解分子运动的基础。研究高分子结构的意义在于了解分子内和分子间相互作用的本质，即通过对于分子运动的理解建立结构与性能间的内在联系，掌握了结构与性能的关系，就有可能合成具有指定性能的聚合物，或改善现有聚合物的性能,使其更能满足实际需要。

高聚物的结构是非常复杂的，与低分子物质相比有如下几个特点：

（1）高分子是由很大数目的结构单元组成的。每一结构单元相当于一个小分子，这些结构单元可以是一种〈均聚物〉，也可以是几种(共聚物〉，它们以共价键相连接,形成线型分子、支化分子、网状分子等。

（2）一般高分子的主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。并由于分子的热运动，柔性链的形状可以不断改变。如果化学键不能作内旋转,或结构单元有强烈的相互作用，则形成刚性链而具有一定的形状。

（3）高分子是很多结构单元所组成，因此结构单元之间的范德华相互作用显得特别重要。 （4）只要高分子链中存在交联，即使交联度很小，高聚物的物理力学性能也会发生很大变化,最主要的是不溶解和不熔融。

（5）高分子的聚集态有晶态和非晶态之分，高聚物的晶态比小分子晶态的有序程度差很多，存在很多缺陷。但高聚物的非晶态却比小分子液态的有序程度高。这是因为高分子的长链是由结构单元通过化学键联结面成的,所以沿着主链方向的有序程度必然高于垂直于主链方向的奋序程度，尤其是经过受力变形后的高分子材料更是如此。

（6）要使高聚助加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料、各种肋剂、色料等。有时用两种或两种以上的高聚物共混改性，这些添加物与高聚物之间以及不同的高聚物之间是如何堆砌成整块高分子材料的，又存在着所谓织态结构问题。织态结构也是决定高分子材料性能的重要因素。

9、试举例说明聚合物的蠕变、应力松弛、滞后及内耗及其对高分子材料的使用存在的利弊。 答：蠕变就是指一定的温度和较小的恒定外力作用下，材料的形变随时间的增加而逐渐增大的

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现象。对于工程塑料，要求蠕变越小越好。对于蠕变较严重的材料，使用时需采取必要补救措施。

所谓应力松弛，就是在恒定温度和形变保持不变的情况下，高聚物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。

高分子材料在交变应力作用下，形变落后于应力的现象称为滞后。

高分子材料在交变应力作用下，如果形变的变化落后于应力的变化，发生滞后现象，则每一循环变化中就要消耗功，称为力学损耗，有时也称为内耗。

研究高分子的力学损耗有重要的实际意义。例如，对于在交变应力作用下进行工作的轮胎和传动带等橡胶制品来说，希望内耗越小越好，这样可以延长使用寿命。

如硬PVC有良好的抗腐蚀性能，可以用于加工化工管道、容器或塔等设备，但它容易蠕变，使用时必须增加支架以防止蠕变。聚四氟乙烯是塑料中摩擦系数最小的，由于其蠕变现象严重，却是很好的密封材料。

10、简述高分子分子运动的特点

答：(1)运动单元的多重性：可以是侧基、支链、链节、链段和整个分子等。除了整个分子可以象小分子那样作振动、转动和移动外，高分子的一部分还可以作相对于其他部分的转动、移动和取向。即使整个分子的质心不移动，它的链段仍可以通过主链单键的内旋转而达到移动。而整个高分子的移动，也是通过各链段的协同移动来实现的。按照运动单元的大小,可以把高分子的这些运动单元分为大尺寸和小尺寸两类，大尺寸运动单元指整个高分子链，小尺寸运动单元指链段、链节、支链初侧基，有时恨据低分子的习惯，把整个高分子的运动称为布朗运动，各种小尺寸运动单元的运动则称为微布朗运动。

(2)高分子的热运动是一个松弛过程，它具有时间的依赖性：在一定的外界条件下，高分子从一种平衡态，通过分子热运动达到与外界条件相适应的新的平衡态。由于高分子运动单元一般较大，其所受到的摩攘力一般是很大的，因而这个过程通常是缓慢的，高分子热运动有松弛时间较长，在一般时间尺度下可以看到明显的松弛特征。

(3)高分子热运动与温度有关。温度有两中作用：一是活化运动单元，温度升高使高分子热运动的能量增加，当能量增加到足以克服运动单元一定方式运动所需要的位垒时，运动单元处于活化状态，从而开始了一定方式的热运动。二是温度升高使体积膨胀，加大了分子间的空间，有利于运动单元自由迅速的运动，温度升高，使松弛时间变短，温度降低，松弛时间延长，二者之间有定量关系。这两种作用的结果，都是随温度的升高，加快松弛过程的进行，或者说，缩短了松弛时间。因此松弛时间与温度是有一定关系的。

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八、计算练习题

1、三种组分混合，其中组分A质量10g，分子量30 000；组分B质量5g，分子量70 000；组分C质量1g，分子量100 000。求上述混合物的数均分子量、重均分子量和分子量分布指数。 解：数均分子量 重均分子量 Mn??NiMi??Ni10?5?1?385761051??3000070000100000NiMi?Mw? ?NiMi分子量分布指数2?10*30000?5*70000?1*100000?4687510?5?1=46875/38576= 1.22 45 /2、已知一聚合物试样中含有分子量为10和10的两组分，试求以下两种情况下的分子量分布指数。 （1） 两组分的分子数相同； （2） 两组分的重量相同。

54M?10M?10解：已知：1，2，

Mn、Mw和（1）N1=N2,

Mn??NiMi?0.5*10000?0.5*100000?550001?Ni2?NiMiMw? ?NiMi

0.5?(104)2?0.5?(105)2??91818450.5*10?0.5*10MW/Mn?91818/55000?1.67（2）W1=W2

NiMi?Mn?? Ni?

0.5?0.5?181820.50.5?100001000002?NiMiMw??NiMi

0.5*104?0.5*105??550000.5?0.543

MW/Mn?55000/18182?3.023

3

3、由文献查得涤纶（聚对苯二甲酸乙二酯）树脂的结晶密度ρc=1.50×10kg/m，非晶密度ρa=1.33×10kg/m，内聚能⊿E=66.67kJ/mol（重复单元）。现有一块尺寸为1.42×2.96×0.51×10m的涤纶试样，重量为2.92×10kg，试由以上数据计算：

（1）该涤纶树脂试样的密度和结晶度； （2）该涤纶树脂试样的内聚能密度。

-3

3

3

-63

2.92?10?333?1.36?10kg/m解：（1） ??

1.42?2.96?0.51?10?6???a(1.36?1.33)?103fv???0.176?17.6%3?c??a(1.50?1.33)?10

1fw??a1??1?1??c(???a)?c??fv?0.194?19.4%?(?c??a)?

?3?a?c（2） 重复单元的分子量M?192g/mol?192?10kgmol

则单位体积内重复单元的摩尔数为：

1.36?103kg/m333?7.08?10mol/m192?10?3kg/mol

则内聚能密度（单位体积的内聚能）为：

CED?66.67?7.08?103?4.73?105kJ/m3?473J/cm3

M~1V???? 或者：

M

?E?1.36?10353CED?~??E??66.67??4.73?10kJ/mM192?10?3V

4、一聚合物样品，其中分子量为104的分子有10 mol, 分子量为105的分子有5 mol, 假设α=0.6,求该聚合物的数均、重均、粘均以及Z均分子量

解：

?NiMi?10?10?5?10Mn?10?5?Ni425?40000?NiMiMw??NiMi10?(104)2?5?(105)2??850004544 10?10?5?10

?10?(10)?5?(10)?M? ??10?104?5?105?

3NiMi?40.6?150.6?1????10.6?8000010?(104)3?5?(105)3??98000 Mz?24252?NiMi10?(10)?5?(10)

5、若回潮率为9%时，称得棉纱的重量为100g，计算棉纱的绝对干燥重量及其含水率。 解：(1)回潮率R=(G0-G)/G

据此推导棉纱的绝干重量G=G0/(R+1)，即91.74克。 (2)含水率M=（G0-G）/G0=R/(R+1)，即8.26%。

九、其他练习题

1、简述线性高聚物蠕变过程的三种形变，分别画出三种形变与时间的关系曲线图 蠕变过程包括包括普弹形变、高弹形变和塑性形变三种

普弹形变 高弹形变 塑性形变

2、画出结晶聚合物拉伸至断裂时的应力－应变曲线，标明屈服强度、屈服伸长率、断裂强度和断裂伸长率，并标出开始产生细颈的位置。

解：

图中：ζb，断裂强度；ζy，屈服强度；εb，断裂伸长率；εy，屈服伸长率；A点，开始产生细颈的位置。

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