2)当聚合物中加入低分子物质(如单体、溶剂或增塑剂)后,其分子链间距会增大,分子间作用力减小,导致链段开始运动所需要的温度(Tg)降低。
5、指出下列高分子材料的使用温度范围(Tm,Tg):非晶态热塑性塑料,晶态热塑性塑料,热固性塑料,硫化橡胶,涂料。
答:非晶态热塑性塑料:使用温度在Tg以下(或Tb~Tg之间);(1 分) 晶态热塑性塑料:使用温度在Tm 以下(或Tb~Tm之间);(1 分) 热固性塑料:使用温度在其分解温度Td以下(或Tb~Td之间);(1 分) 硫化橡胶:使用温度在Tg以上(或Tg~Td之间);(1 分) 涂料:使用温度在Tg以下。(1 分)
6、两个牵伸比相同的聚丙烯的纺丝过程中,A用冰水冷却,B用333K的热水冷却。成丝后将这两种聚丙烯丝放在363K的环境中,发现两者的收缩率有很大不同。哪一种丝的收缩率高?说明理由。 解:冰水冷却的收缩率高。
两个牵伸比相同的聚丙烯的纺丝过程,A用冰水冷却,B用333K的热水冷却。在两种不同的冷却过程中,由于温度不同,导致两种条件下结晶的完善程度不同。用冰水冷却时,由于温度迅速降低,导致聚丙烯结晶不完善,升温至363K的环境中,由于聚丙烯会出现二次结晶,并且形成较完善的晶体,导致体积的收缩率较大;而用333K的热水冷却时,由于温度较高,导致聚合物的结晶较为完善,在升温至363K的环境后,体积收缩率较小。
7、提高聚合物的耐热性的措施有哪些?其中哪些是通过改变聚合物的分子结构而实现的?
解:高温下聚合物可以发生降解和交联。降解是高分子的主链断裂,导致分子量下降,材料的物理-力学性能变差。交联使高分子链间生成化学键,引起分子量增大。适度交联可以改善聚合物的耐热性和力学性能。但交联过度,会使聚合物发硬变脆。
聚合物的热降解和交联与化学键的断裂或形成有关,化学键的键能越大,材料的耐热性就越好。概括起来,提高聚合物耐热性的途径有三:1)尽量减少或避免高分子链中弱键,利用强极性取代基增强—C—C—键的耐热性等。2)将聚合物适度交联可在提高强度的同时,提高聚合物的耐热性。3)在聚合物主链中引入苯环、脂环或合成“梯形”、螺形“结构的聚合物,提高分子链的刚性。
8、说明聚合物的蠕变、应力松弛、滞后和内耗现象。并简要说明为什么聚合物具有这些现象?(5 分) 答:蠕变是指在一定的温度和较小的恒定应力作用下,材料的应变随时间的增加而增大的现象(1 分);应力松弛是在恒定温度和形变保持不变的情况下,聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象(1 分);聚合物在交变应力作用下应变落后于应力的现象称为滞后(1 分);由于发生滞后现象,在每一循环变化中,作为热损耗掉的能量称为力学损耗(1 分)。 由于高分子链可以通过链段运动使分子链进行重排或质心滑移,从而使应力松弛,因此聚合物可以出现蠕变或应力松弛现象;而在交变应力作用下,因为链段的运动受阻于内磨擦力,因此会出现滞后和内耗。(1 分)
9、至少从 5 个方面对比总结脆性断裂与韧性断裂的区别。(5 分) 答:下列可任选五个对比项,每小项0.5 分,总计5 分 脆性断裂 韧性断裂
屈服 不存在 先屈服,再断裂 应力-应变曲线 线性的 非线性的 断裂伸长率 较小 较大 断裂面 光滑 粗糙 断裂能 较小 较大
应力分量 由张应力分量引起 由切应力分量引起
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10、对聚合物熔体的粘性流动曲线划分区域,并说明区域名称及对应的粘度名称,解释区域内现象的产生原因。