容性；（5）在加工过程中通过力化学方法进行自增容。用测Tg的方法确定容混性：通过测定共混物的Tg，观察是否在两种聚合物的Tg间有单一的共混物的Tg或一玻璃化转变区，如果有这样的单一的共混物Tg或一玻璃化转变区，则两聚合物的容混性好，如果测得的共混物的Tg为两个，则两Tg相互间相距越近，则两聚合物容混就越好，而两Tg相互间相距越远，则两聚合物容混就越差。Tg测定方法：（1）膨胀计法（2）DTA或DSC法（3）折光率法，另外还有利用聚合物在其玻璃化转变温度前后其他物理性质如导热系数、扩散系数、介电损耗、力学损耗等性能的突然变化来测定Tg。

十六、分析聚合物结构（一、二、三次结构）对聚合物强度的影响。

答：一次结构是指聚合物的近程结构，包括链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等分子构造以及链中某一原子的取代基在空间的排列等分子构型，是指分子链的化学结构；二次结构是指分子链的远程结构，包括分子的大小与形态，链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象；三次结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构和液晶态结构。一次结构对聚合物强度的影响为：因为高分子具有强度在于主链的化学键力和分子间力，所以增加高分子的极性或产生氢键可使强度提高，但如果极性基团过密或取代基团过大，阻碍链段运动，高分子的拉伸强度虽然大了，但材料变脆；主链含有芳杂环的聚合物，其强度和模量都比脂肪族主链的高；分子链支化程度增加，使分子间的距离增加，分子间作用力减小，聚合物的拉伸强度会降低，但冲击强度会提高；适度的交联可以有效地增加分子链间的联系，使分子链不易发生相对滑移，随着交联度的增加，强度增高，但过度的交联会使冲击强度降低。二次结构对聚合物强度的影响为：分子量对拉伸强度和冲击强度的影响为，当分子量低时，随分子量的增加，拉伸强度和冲击强度都会提高，但当分子量超过一定的数值以后，拉伸强度的变化就不大了，而冲击强度则继续增大；同时分子量分布也对聚合物强度有一定影响，对于平均分子量相同而分子量分布较宽的聚合物，其强度就比分子量分布窄的聚合物的强度低；一般地分子链的柔顺性增加聚合物的强度降低，分子在各种环境中所采取的构象间的位垒小，相当于分子链的柔顺性变好，聚合物的强度降低。三次结构对聚合物强度的影响为：结晶度增加，对提高拉伸强度、弯曲强度和弹性模量又好处，但结晶度太高，则要导致冲击强度和断裂伸长率的降低；非晶态的增加会拉伸强度、弯曲强度和弹性模量降低，但适当增加非晶态的含量，能提高聚合物的冲击强度和断裂伸长率；使取向可以使材料的强度提高。 十七、试分析高分子近程结构和远程结构对性能的影响。 答：近程结构对聚合物性能的影响为：因为高分子具有强度在于主链的化学键力和分子间力，所以增加高分子的极性或产生氢键可使强度提高，但如果极性基团过密或取代基团过大，阻碍链段运动，高分子的拉伸强度虽然大了，但材料变脆；主链含有芳杂环的聚合物，其强度和模量都比脂肪族主链的高；分子链支化程度增加，使分子间的距离增加，分子间作用力减小，聚合物的拉伸强度会降低，但冲击强度会提高；适度的交联可以有效地增加分子链间的联系，使分子链不易发生相对滑移，随着交联度的增加，强度增高，但过度的交联会使冲击强度降低。远程结构对聚合物性能的影响为：分子量对拉伸强度和冲击强度的影响为，当分子量低时，随分子量的增加，拉伸强度和冲击强度都会提高，但当分子量超过一定的数值以后，拉伸强度的变化就不大了，而冲击强度则继续增大；同时分子量分布也对聚合物强度有一定影响，对于平均分子量相同而分子量分布较宽的聚合物，其强度就比分子量分布窄的聚合物的强度低；一般地分子链的柔顺性增加聚合物的强度降低，分子在各种环境中所采取的构象间的位垒小，相当于分子链的柔顺性变好，聚合物的强度降低。

十八、试从聚合方法、链结构、聚集态结构及性能等方面比较HDPE和LDPE。

答：从聚合方法、链结构、聚集态结构及性能等方面比较HDPE和LDPE，它们间的差别为：HDPE为低压聚合，可采用溶液法、泥浆法及气相法工艺，催化剂采用Zeigler催化剂，即过

度金属氯化物和有机金属化合物，得到的HDPE结构比较规整，含有少量短支链，分子量、密度、结晶度都比较高，质地坚硬，软化温度与机械强度较高，介电性能比LDPE略差，耐化学腐蚀性能优于LDPE；LDPE采用高压气相聚合工艺，催化剂为有机过氧化物，得到的LDPE结构规整性较差，含有较多的短链分枝，分子量、密度、结晶度较低，分子量分布较宽，质地柔软，透明性和加工性能优于HDPE，机械强度较差。 十九、试扼要说明聚合物溶液或熔体的流变行为、热稳定性和力学性能与分子结构和聚集态的关系。 答：聚合物溶液或熔体的流变行为、热稳定性和力学性能与分子结构和聚集态的关系为：（1）分子量的影响，当分子量大于临界分子量时，随分子量的增加，聚合物的粘度急剧增加，当分子量小于临界分子量时，聚合物粘度随分子量增加而线性增加；分子量增加，聚合物热稳定性增加；当超过临界分子量以后，聚合物才能显示出使用的机械强度，并且聚合物的机械强度随分子量的增加而很快增加，但分子量达到一定程度以后，机械强度与分子量的大小关系不大。（2）分子量分布的影响，在低剪切速率时，平均分子量相同的聚合物，分子量分布宽的粘度较大，但当剪切速率增加时，分布宽的聚合物粘度比分布窄的聚合物粘度低；分子量分布对热稳定性有明显影响，分子量分布宽，小分子量部分含量大，将降低聚合物的热稳定性；同时分子量分布宽有利于加工，但聚合物的强度会降低。（3）链支化的影响，一般地，当支链不太长时，链支化对聚合物粘度影响不大，对热稳定性和力学性能也影响不大；在分子量相同时，短支链的聚合物粘度比线性聚合物略低；当支链很长时，支化聚合物粘度比线性聚合物高很多，但长支链聚合物粘度对剪切速率的变化更敏感，在高剪切速率下，长支链聚合物粘度比线性聚合物粘度低，长支链结构有利于提高热稳定性和力学性能。（4）其他结构因素，凡能使聚合物玻璃化转变温度升高的因素，往往也使聚合物粘度升高，如对于分子量相同的两种聚合物，分子链刚性、极性的增加，会使聚合物粘度增加，另外氢键和离子键的形成也会使聚合物粘度增加，而这些因素的存在有利于提高聚合物的热稳定性和拉伸强度、弹性模量等力学性能，但会降低聚合物的冲击强度。（5）结晶及取向的影响，聚合物结晶度越大，聚合物的粘度会增加，而取向的形成会导致聚合物粘度降低，结晶的存在和增加有利于提高热稳定性和拉伸强度、弹性模量等力学性能，但会降低聚合物的冲击强度，取向的存在和提高有利于提高聚合物的热稳定性，同时提高聚合物的力学性能。 二十、高分子液晶的形成条件是什么？阐明液晶纺丝的原理以及液晶纺丝对纤维的结构性能的影响。 答：高分子液晶包括由升温至某一温度范围内使聚合物形成液晶态的热致型和由溶剂在一定浓度范围内成为液晶态的溶致型，因此高分子液晶的的形成条件就包括热和形成溶液。液晶纺丝的原理为：利用液晶体系高浓度、低粘度和低切变速率下的高取向度的特点，解决通常情况下难以解决的高浓度必然伴随高粘度的问题，并且在较低的牵引条件下，获得较高的取向度，避免纤维在高倍拉伸时产生应力和受到损伤。液晶纺丝能使纤维获得高取向，避免纤维在高倍拉伸时产生应力和受到损伤，使纤维的抗张强度得到大幅度提高。

二十一、.聚丙烯酸钠水溶液经高速搅拌或在其中加入氯化钠，溶液的粘度均下降，试通过结构表征，说明产生粘度下降的原因。

答：可以通过光散射测定聚丙烯酸钠分子尺寸的变化来进行结构表征，通过实验可以发现，聚丙烯酸钠水溶液经高速搅拌或在其中加入氯化钠后聚丙烯酸钠分子尺寸变小。这是因为在经高速搅拌或在其中加入氯化钠后，使钠离子可以在聚阴离子链的外部和内部进行扩散，因此有更多的钠离子能接近聚阴离子，使部分阴离子静电场得到平衡，聚合物链上的排斥作用减弱，分子链分子蜷曲，分子尺寸缩小，分子链间的作用减小，溶液粘度降低。

2、试提出分析测试方法，说明互穿聚合物网络（IPN）比构成该IPN的聚合物具有更好的阻尼性能。答：可以通过分别测定互穿聚合物网络（IPN）和构成该IPN的聚合物的力学损耗

角随温度或频率的变化曲线，得到各自的损耗峰面积，通过比较损耗峰面积的大小可以知道互穿聚合物网络（IPN）比构成该IPN的聚合物具有更好的阻尼性能。 二十二、试扼要叙述下列分析与表征技术的基本原理及在聚合物研究方面的应用：（1）TEM；（2）偏光显微镜（PLM）；（3）FTIR；（4）DSC；（5）UV；（6）SALS（小角激光散射）；（7）GPC

（1）TEM：原理为：当平行电子束遭遇到物质的散射作用而分裂成为各级衍射谱，各级衍射谱经过干涉重新在像平面上汇聚成诸像点，从而形成带有物质结构信息的像。应用：1）内部细微的形态与结构；2）聚合物的晶格；3）聚合物网络；4）微孔大小分布；5）分子量分布。（2）偏光显微镜（PLM）：原理：将显微镜上安装上一个起偏器和一个检偏器，当一束自然光通过起偏器后形成偏振光，该偏振光通过聚合物球晶时将发生双折射，分成两束电矢量互相垂直的偏振光，它们的电矢量分别平行和垂直于球晶的半径方向，由于这两个方向上折射率不同，这两束光通过球晶后必然产生一定的相位差而发生干涉作用，结果使通过球晶的一部分区域的光可以通过与起偏器出于正交位置的检偏器，而另一部分区域不能，最后分别形成球晶照片上的亮暗区域。应用：观察聚合物球晶的大小、形状、内部结构及生长过程。（3）FTIR：原理为：物质是由原子和分子组成的，在吸收一定波长的光量子后，原子会发生振动，分子会发生转动，当吸收的光波在红外区时，这样的振动和转动不会引起化学键破坏，而只引起键的振动，不同的化学键对应于特定波长的红外光，也就是说当对物质在一定区域内进行红外连续光谱辐照时，不同的化学键对应于不同波长的红外光吸收，从而得到与物质结构有关的红外吸收光谱，根据光谱就可以得到有关物质结构的信息。FTIR就是红外光谱分析中的一种方法，其特点的快速、准确，并能反映聚合物结构的微小变化。应用：A）测端基计算聚合物的平均分子量；B）测定反应动力学及相对速度；C）测化学变化；D）测化学结构；E）测聚合物构型；F）测构象及结晶；G）测支化度；H）测聚合物共混；I）测分子间作用力等方面。（4）DSC：DSC是热分析技术的一种，热分析技术的基础是当物质的物理状态或化学状态发生变化时，往往伴随着热力学性质（如热焓、比热、导热系数等）的变化，因此通过测定其热力学性质的变化，可以了解物质的物理或化学变化过程，得到物质的有关结构信息。DSC的特点是在相同的温度条件下，采取热量补偿的方式保持两个量热器皿的平衡，从而测量试样对热能的吸收和放出，这样就能够精确迅速地测定热容和热焓。应用：1、测Tg、Tm、Td；2、测结晶度及结晶动力学3、测共聚物结构及共混复合物的相分离行为4、测聚合物的热稳定性（如热氧化、热降解等）等方面。（5）UV：原理：通过测定样品对紫外光和处于400-800nm的可见光的吸收情况，从而得到有关样品结构上的信息。应用：聚合物化学结构的鉴定。（6）SALS（小角激光散射）：原理：用一束单色的激光对样品进行小角照射，通过测定激光的散射光得到有关样品结构的信息。应用：球晶结构的研究；结晶聚合物拉伸变形过程中球晶变化情况以及晶粒的取向的研究；聚合物结晶过程、球晶大小和形态以及球晶是生长速率的研究；用于共混体系的研究等。（7）GPC：基本原理为：聚合物在有孔色谱柱上，经淋洗液淋洗时，不同分子量的聚合物被淋洗液淋出的先后顺序不同，分子量大的先被淋出，分子量小的后被淋出，利用该性质可以将化学性质相同，而分子体积不同的高分子同系物进行分离。如果用已知分子量的聚合物进行表定，就可根据淋出液的体积的大小得到被淋出高分子的分子量，从而得到有关高分子分子量及分子量分布的有关信息。应用：1、测分子量及分子量分布；2、与粘度或分子量测定相结合，研究聚合物的长链支化度；3、测定高分子和共聚物的组成分布；4分离高分子，制备标准样品等方面。 二十三、试述聚合物取向对其力学性能和热性能的影响。

答：聚合物取向后，材料的力学性能如抗张强度和挠曲疲劳强度在取向方向上显著增加，而与取向方向相垂直的方向上则降低，冲击强度和断裂伸长率也会发生相应的变化。取向通常还使材料的玻璃化温度升高，对结晶性聚合物，则密度和结晶度也会升高，因而提高了高分

子材料的使用温度。

二十四、列举增强增韧聚烯烃的途径，说明增强增韧机理和工业化可行性。

答：增强增韧聚烯烃的途径有：与填料复合及与其它聚合物共混。增强机理：填料粒子的活性表面能与若干个高分子链相结合形成一种交联结构，当其中的一根分子链受到应力时，可以通过交联点将应力分散传递到其他分子链上，如果其中某一根链发生断裂，其他链照样可以起作用，而不致危及整体。增韧机理：在共混增韧中，聚烯烃为连续相，柔性聚合物为分散相，当材料受到冲击力时，分散相作为大量的应力集中物，可以引发大量的裂纹，从而吸收大量的冲击能量，同时由于大量裂纹之间应力场的相互干扰，又可以阻止裂纹的进一步发展，因而大大提高了材料的韧性。与填料复合及与其它聚合物共混在工业上都很容易实现。 二十五、以PET为例，阐明热降解和热氧降解反应机理，说明在生产中发生于何过程？可用哪些方法进行检测？

答：PET的热降解：机理为：脱水或脱乙醛，形成不饱和键及端羧基，发生在聚合及加工过程，可通过双键、醛及羧基的化学反应来进行检测。热氧降解：机理为：氧化断链，放出CO2，生成端醛基，发生在加工过程，可通过测定CO2的放出及端醛基的存在来进行检测。 二十六、影响高聚物材料强度的因素及提高高分子材料强度的途径各有哪些？ 答：1）化学结构的影响：

①链结构。提高化学结构的规整性，使之具有结晶性，引入交联键或增加分子链的刚性均有利于提高材料的强度。②分子量。随着分子量的增大，强度增加，但当分子量相当大时，强度与分子量几乎无关。③交联的影响，通过化学交联，物体形成坚硬网络结构，有利于提高材料的强度。材料的强度不只受交联密度的影响，主要还取决于分子间作用力和结果的均匀性。④分子间作用力的影响，分子间作用力愈强(极性基团)，高聚物的强度也愈高。

2）超分子结构影响：②结晶度。结晶度增大，E增大。③晶粒尺寸。在结晶度一定时，晶粒的体积越小，纤维的强度越大。同时，晶粒的长径比越大，纤维的强度越大。④取向度。取向度提高强度增大。⑤织态结构的影响，高聚物中加入增塑剂、填料，以及高聚物共混物等复合材料都会影响其强度。

3）测试条件影响：①湿度的影响，湿度对纤维力学性能影响最严重的是初始模量，湿度增加，初始模量减少。②温度的影响，一般说来，随着温度的降低，材料的断裂强度有所提高。③试样夹持长度的影响，夹持长度越长，纤维的强度越低，伸长率越大。④拉伸速率的影响，拉伸速率越小，伸长率越高，强度越低，拉伸速率越大，伸长率越小，强度越高。