高分子物理作業(yè)5答案

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上第五章 聚合物的轉變與松弛1以分子運動觀點和分子間物理纏結概念說明非晶態(tài)聚合物隨著溫度升高粘彈行為的5個區(qū)域并討論分子量對應力松弛模量溫度曲線的影響規(guī)律。(1)玻璃態(tài)區(qū) 類似玻璃，脆性，如：室溫下的PS、PMMA。溫度不足以克服內旋轉位壘，鏈段以上運動“凍結”，分子運動主要限于振動和短程的旋轉運動 (2)玻璃橡膠轉變區(qū) 遠程、協(xié)同分子運動的開始。鏈段 (約1050個主鏈原子)獲得了足夠的熱能開始以協(xié)同方式運動，不斷改變構象 (3)橡膠-彈性平臺區(qū) 分子間存在物理纏結，聚合物呈現(xiàn)遠程橡膠彈性（蜷曲鏈受力擴張，產(chǎn)生大形變外力除去后，自發(fā)地回復到蜷曲形態(tài)） (4) 粘彈轉變

2、區(qū) 分子鏈發(fā)生解纏作用，導致由鏈段運動向整個分子滑移運動過渡。(5) 粘流區(qū) 聚合物容易流動，類似糖漿；熱運動能量足以使分子鏈解纏蠕動，導致整鏈運動。2. 討論結晶、交聯(lián)聚合物的模量溫度曲線和結晶度、交聯(lián)度對曲線的影響規(guī)律。答：在輕度結晶的高聚物中，微晶體起著類似交聯(lián)點的作用，這種試樣仍然存在明顯的玻璃化轉變，隨著結晶度的增加，相當于交聯(lián)度的增加，非晶部分處在高彈態(tài)的結晶高聚物的硬度將逐漸增加，到結晶度大于40%后，微晶體彼此銜接，形成貫穿整個材料的連續(xù)晶相，宏觀上不易察覺明顯的玻璃化轉變，其曲線在熔點以前不出現(xiàn)明顯的轉折。交聯(lián)聚合物，不存在(4)（5）區(qū)，因為交聯(lián)阻止了滑移運動，在達到聚合物

3、的分解溫度之前，一直保持在區(qū)狀態(tài)。 結晶聚合物1.處于晶態(tài)a.輕度結晶微晶體起著類似交聯(lián)點的作用，存在明顯的玻璃化轉變，形變小于非晶b.結晶度大于40時，無玻璃化轉變，在熔點以前不出現(xiàn)明顯的轉折。分子量不太大，Tf <Tm 熔融后 粘性的流體，分子量足夠大， Tf >Tm 熔融后 高彈態(tài) 粘流態(tài)2.處于非晶態(tài)類似于非晶態(tài)高聚物但有可能出現(xiàn)冷結晶現(xiàn)象。即T>Tg后，鏈段排入晶格結晶，使形變變小。(圖見講義)3. 寫出四種測定聚合物玻璃化溫度的方法，不同實驗方法所得結果是否相同?為什么?答：膨脹計法 量熱法（DSC法）溫度形變法（熱機械法）核磁共振法(NMR) 4聚合物的玻璃化轉

4、變是否是熱力學相變?為什么?答：玻璃化溫度與測定過程的冷卻速度有關，不是熱力學的平衡過程，而是屬于力學松弛過程。因為在玻璃化轉變前后聚合物都是無規(guī)的，熱力學上都屬于液態(tài)。5. 試用玻璃化轉變的自由體積理論解釋：按自由體積理論（熔體降溫為固體）冷卻速度過快，則鏈段來不及調整構象就被凍結，使自由體積高于平衡態(tài)時的Vf，這樣，Tg以下體積-溫度曲線向上平移，使依據(jù)兩條曲線交點確定的Tg偏高。按松弛理論（固體升溫變?yōu)槿垠w）因Tg是鏈段運動的松弛時間與觀察時間匹配時的溫度，升溫速率越快，觀察時間越短，相應的更短松弛時間的溫度就越高，故測得的Tg就越高。7. 聚合物晶體結構和結晶過程與小分子晶體結構和結晶

5、過程有何差別?造成這些差別的原因是什么？相似：都發(fā)生突變，有明顯的轉折，都屬于熱力學一級相轉變過程差異：小分子熔點0.2度 高聚物是一510溫度范圍，熔限原因：結晶高聚物中有完善程度不同的晶體（結晶時造成的），結晶比較完善的晶體在較高溫度下才能熔融，而結晶不完善的晶體在較低溫度就能熔融，如果熔化過程中升溫速度比較緩慢，不完整晶體可以再結晶形成比較完善的晶體，熔限也相應變窄；8. 測定聚合物結晶速度有哪些方法?答：(1)膨脹計法、光學解偏振法和差示掃描量熱法(Dsc)（2）偏光顯微鏡法和小角激光光散射法9. 比較下列各組聚合物的Tg高低并說明理由；(1) 聚二甲基硅氧烷，順式聚1,4丁二烯；(2

6、) 聚已二酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸乙二醇酯(3) 聚丙烯，聚4甲基1戊烯；(4) 聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯。解：（1）Tg：聚二甲基硅氧烷 < 順式聚1,4丁二烯，聚二甲基硅氧烷主鏈為飽和單鍵，取代基為非極性對稱取代基，鏈柔性較大，故Tg較低；（2）聚已二酸乙二醇酯 < 聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸乙二醇酯中取代基為苯環(huán)，空間位阻較大，故Tg較高；（3）聚丙烯 <聚4甲基1戊烯，聚4甲基1戊烯有較龐大側基，鏈的柔順性差，故Tg較高；（4）聚氯乙烯 > 聚偏二氯乙烯，聚偏二氯乙烯中極性取代基為對稱雙取代，偶極矩抵消一部分，整個分子極性減小，內旋轉位壘降低，柔性增加，故

7、Tg較低。10. 以結構觀點討論下列聚合物的結晶能力：聚乙烯、尼龍66、聚異丁烯。答：聚乙烯分子鏈對稱性極高，規(guī)整性好，極易結晶，結晶度達95；尼龍66分子中易形成氫鍵，也易結晶，但由于其主鏈上引入了酰氨基，結晶速度較慢；聚異丁烯由于分子鏈具有較高的對稱性，也屬于結晶性高聚物。12. 現(xiàn)有某種聚丙烯試樣，將其熔體10ml于150在膨脹計中進行等溫結晶，不同時間測得聚合物的體積值如下：已知聚丙烯晶胞密度為0.96g/cm3，完全非晶態(tài)時密度為0.84g/cm3，結晶完全時體積結晶度為50。試用Avrami方程計算該試樣的結晶速度常數(shù)K和Avrami指數(shù)n。 或：t3.24.77.112.620lgt0.5050.67210.85121.10041.301V9.99819.99249.97659.84189.57520.996960.987840