聚合物流变学习题库.docx

聚合物流变学习题库.docx

《聚合物流变学习题库.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《聚合物流变学习题库.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

聚合物流变学习题库

1.一个纸杯装满水置于桌面上，用一发子弹从桌面下部射入杯子，并从杯子的水中穿出，杯子仍位于桌面不动。

如果杯里装的是高聚物溶液，这次子弹把杯子打出8米远，解释之。

答：

低分子液体如水的松弛时间是非常短的，它比子弹穿过杯子的时间还要短，因而虽然子弹穿过水那一瞬间有黏性摩擦，但它不足以带走杯子。

高分子溶液的松弛时间比水大几个数量级，即聚合物分子链来不及响应，所以子弹将它的动量转换给这个“子弹－液体－杯子”体系，从而子弹把杯子带走了。

2.已知增塑PVC的Tg为338K，Tf为418K，流动活化能

，433K时的粘度为5Pa.s。

求此增塑PVC在338K和473K时的粘度各为多大？

答：

在围，用WLF经验方程计算

又因为473K>Tf，故用Arrhenius公式计算，或

3.溶液的粘度随着温度的升高而下降，高分子溶液的特性粘数在不良溶剂中随温度的升高而升高，怎样理解？

答：

在常温下，线团密度很大时，随温度升高，线团趋向松解，粘度增高。

在良溶剂中线团密度已经很小，随着温度的升高，线团密度变化不大，粘度降低。

4.为何同一种高聚物分子量分布宽的较分布窄的易于挤出或注射成型?

分子量分布宽的试样的粘度对切变速率更敏感，随切变速率的提高，粘度比窄分布的试样低。

5.为什么高分子熔体的表观粘度小于其真实粘度？

6.不受外力作用时橡皮筋受热伸长；在恒定外力作用下，受热收缩，试用高弹性热力学理论解释.

答：

（1）不受外力作用，橡皮筋受热伸长是由于正常的热膨胀现象，本质是分子的热运动。

（2）恒定外力下，受热收缩。

分子链被伸长后倾向于收缩卷曲，加热有利于分子运动，从而利于收缩。

其弹性主要是由熵变引起的，中，f＝定值，所以，即收缩，而且随T增加，收缩增加。

7、在橡胶下悬一砝码，保持外界不变，升温时会发生什么现象？

解：

橡胶在力（拉力）的作用下产生形变，主要是熵变化，即蜷曲的大分子链在力的作用下变得伸展，构象数减少。

熵减少是不稳定的状态，当加热时，有利于单键的旋转，使之因构象数增加而卷曲，所以在保持外界不变时，升温会发生回缩现象。

9.今有B-S-B型、S-B-S型及S-I-S型、I-S-I型四种嵌段共聚物,其中哪些可作热塑性橡胶，为什么?

（B代表丁二烯，I代表异戊二烯）

答：

只有S-B-S和S-I-S两种嵌段共聚物可作热塑性橡胶，其余两种不行。

因为S-B-S和S-I-S的软段在中间，软段的两端固定在玻璃态的聚苯乙烯中，相当于用化学键交联的橡胶，形成了对弹性有贡献的有效链——网链。

而B-S-B和I-S-I软段在两端，硬段在中间。

软段的一端固定在玻璃态的聚苯乙烯中，相当于橡胶链的一端被固定在交联点上，另一端是自由活动的端链，而不是一个交联网。

由于端链对弹性没有贡献，所以，这样的嵌段共聚物不能作橡胶使用。

10.按常识，温度越高，橡皮越软；而平衡高弹性的特点之一却是温度愈高，高弹平衡模量越高。

这两个事实有矛盾吗？

为什么？

答：

按常识，温度越高，橡皮越软；而平衡高弹性的特点之一却是温度愈高，高弹平衡模量越高。

这两个事实不矛盾。

原因：

1）,T升高，高分子热运动加剧，分子链趋于卷曲构象的倾向更大，回缩力更大，故高弹平衡模量越高；

2）实际形变为非理想弹性形变，形变的发展需要一定的松弛时间，这个松弛过程在高温时比较快，而低温时较慢，松弛时间较长，如图。

按常识观察到的温度越高，橡皮越软就发生在非平衡态，即t

11.为什么说实际橡胶弹性中带粘性，高聚物粘性熔体中又带弹性？

列举它们的具体表现。

如何减少橡胶的粘性?

在挤出成型中如何减小制品中的弹性成分？

答：

实际橡胶弹性中带粘性的原因：

外力作用下分子链的质心发生位移，需克服摩擦力，是不可逆形变。

表现形式：

蠕变、应力松弛、滞后与耗。

减少橡胶的粘性：

减少分子链质心位移，如引入刚性成分，适度交联等。

高聚物粘性熔体带弹性的原因：

分子链质心的迁移是通过链段的协同运动实现的，外力去除后，通过链段的运动不可避免的要恢复一部分，表现出弹性。

高聚物粘性熔体带弹性的表现：

法向应力效应、挤出物胀大、不稳定流动等。

减小成型制品中的弹性成分：

提高熔体温度；降低挤出速率；降低分子量，减小分子量分布；增加毛细管直径，增加口模长径比；将出口设计为流线形等。

12.为什么高聚物玻璃比小分子玻璃韧性好？

说明双轴拉伸定向有机玻璃与普通非定向有机玻璃在模量、强度、韧性上的主要差别并解释原因。

答：

双轴拉伸定向有机玻璃在取向的x,y方向上的模量、强度提高，韧性也提高，而在垂直于取向的方向上模量和强度比非定向有机玻璃减小。

（2分）

解释原因：

1）取向后，高分子链沿取向方向排列，原子间以化学键结合为主，而未取向方向上原子间以德华力为主；

2）材料在拉伸取向的过程中，能通过链段运动，使局部高应力区发生应力松弛，使材料的应力分布均化，这也是取向后强度提高的原因之一。

（可不答）

3）取向对屈服强度的影响远低于对断裂强度的影响。

因此，当材料的断裂强度随取向程度提高时，材料的脆化温度下降（如图）.未拉伸普通有机玻璃的在室温附近，而双轴拉伸定向有机玻璃的低于室温。

拉伸度足够高时，可下降到-40℃。

因此，在常温下，双轴拉伸定向有机玻璃处于不脆区，不仅强度比普通有机玻璃的高，而且韧性也好得多。

13.如果把高分子材料在熔点或玻璃化以下进行退火处理，其蠕变速度有何变化?

为什么?

14.聚合物在玻璃化转变区域出现一个耗峰,为什么?

15.何谓高弹形变和强迫高弹形变?

有何异同？

出现强迫高弹形变的条件是什么？

16.能否说“温度愈高，蠕变速率和应力松弛速率愈快”？

17.高聚物的应力松驰现象，就是随着时间的延长，应力逐渐衰减到零的现象。

该说确否？

18.试述聚合物分子量对流动活化能和熔体切粘度的影响。

流动活化能与熔体切粘度的温度敏感性之间有什么关系？

如何求聚合物的流动活化能。

19.在塑料挤出成型中，如发现制品出现竹节形、鲨鱼皮一类缺陷，在工艺上应采取什么措施消除这类缺陷。

20.若在室温下（25℃）对橡皮筋（轻度交联橡胶）施加一适当的重物，试用曲线和公式表明其形变随时间的变化；今若提高试验时的温度（35℃）进行同样的试验，其形变随时间的变化会有何不同，解释之

21.在楼板上安装振动装置时，若楼板与机座间安放橡皮楼板的振动大大减弱或完全消失，为什么？

22.已知聚甲基丙烯酸甲酯的应力松弛模量E（t）-T曲线如题5-3图所示，画出图中由▲指示状态下应力-应变行为（其它测试条件同）。

为了降低高分子熔体的粘度，

对于刚性料：

增加螺杆转速和柱塞压力（×）

提高体系的温度（）

对于柔性料：

提高料筒的温度（×）

提高螺杆转速和柱塞压力（）

第一章习题

1.什么是流变学（Rheology）？

流变学是力学的一个分支，它主要研究材料在外界作用下（应力、应变、温度、电场、磁场、辐射等）的流动和变形的一门科学。

2.流变性实质——“固-液两相性”，“粘弹性”并存。

3.聚合物流变学——研究高分子液体，主要指高分子熔体与高分子溶液，在流动状态下的非线性粘弹行为，以及这种行为与材料结构及其它物理、化学性质的关系。

4.软物质（Softmatter）也称软凝聚态物质（Softcondensedmatter），是处于固体和理想流体之间的一类凝聚态物质，一般由大分子或基团组成，如液晶、聚合物、胶体、生物膜、泡沫、颗粒物质、两亲分子等，这类物质相对于弱的外界影响（如施加给物质瞬间的或微弱的刺激），能作出相当显著的响应和变化。

5.流变学研究对象：

软物质;聚合物流变学研究对象：

高分子溶液、高分子熔体、聚合物基复合体系。

软物质：

弱力引起大变化

6.聚合物流变学的研究方法：

结构流变学、加工流变学（唯象性流变学）、实验流变学

7.聚合物流变特点：

多样性、高弹性、时间依赖性：

8.聚合物主要流变行为：

粘性流动、类橡胶弹性、胡克弹性、粘弹性、塑性形变和断裂特性

9.聚合物的结构特点

•①高分子的链式结构：

由很大数目（103-105）的结构单元组成。

•②高分子链的柔顺性：

链的旋转产生非常多的构象,使主链弯曲而具有柔性。

•③高分子结构的多分散性，不均一性。

•④凝聚态结构复杂：

晶态（球晶、串晶、单晶、伸直链晶）、非晶态、液晶态结构、取向态结构等。

第三章线性粘性与非线性粘性习题

一、基本概念

1.流体、层流、湍流、牛顿流体、非牛顿流体、宾汉塑性体、假塑性流体、表观粘度、触变体、流凝体、

1、非牛顿流体；牛顿流体；粘流温度

2、表观粘度；无穷大剪切粘度；零切粘度

3、熔融指数；门尼粘度；幂律定律

4、触变体；流凝体

5、拉伸粘度；动态粘度

6、巴拉斯效应；韦森堡效应；熔体破裂现象；挤出物胀大比；挤出物胀大现象

二、判断题

1.粘流温度与外力大小和外力作用时间有关（Y）

2.聚合物的分子量大小对其玻璃化温度影响不大。

Y

3.分子量增加，Tf增大。

Y

4.对Bingham塑性体，当切应力小于屈服应力时，其形变行为类似于虎克弹性体。

Y

5.凡触变体均可视为剪切变稀的假塑性体，但假塑性体未必为触变体；同样，凡震凝体均可视为剪切变碉的胀流体，但胀流性体未必为震凝体。

选择与填空题：

1,随分子量的增加,Tf和E的变化趋势（）

a,Tf增加,E基本不变;b,Tf增加,E增加;

c,Tf基本不变;E基本不变

2、聚合物成型加工中,要减小柔性高分子的表观粘度,需提高剪切速率;而要减小刚性链高分子的表观粘度,则提高温度更为有效（）

3、高聚物的粘流活化能越高，其（）

a.分子间作用力越小b.分子链越柔顺

c.分子链越刚硬或者分子间作用力越大

4、随分子量的增加，Tf和ΔEη的变化趋势

a、Tf增加，ΔEη基本不变；b、Tf增加，ΔEη增加；

c、Tf基本不变，ΔEη基本不变。

5、高聚物的粘流活化能越高，其（）

a、分子间作用力越小；b、分子链越柔顺

6、下列聚合物中，熔体粘度对温度最敏感的是（）。

A、PEB、PPC、PCD、PIB

7、聚合物的粘流活化能一般与（）有关。

A、温度B、切应力C、切变速率D、高分子的柔顺性

8、下列四种聚合物中，粘流活化能最大的为（）。

A、高密度聚乙烯，B、顺丁橡胶，C、聚二甲基硅氧烷，D、聚苯乙烯

9、对于同一种聚合物，在相同的条件下，流动性越好，熔融指数MI越（）。

A、高、B、低、

10、假塑性流体的粘度随应变速率的增大而，用幂律方程表示时，n1。

11、聚合物熔体的弹性响应包括，与。

12、对于相同分子量，不同分子量分布的聚合物流体，在低剪切速率下，分子量分布的粘度高，在高剪切速率下，分子量分布粘度高。

13、通常聚合物熔体属于非牛顿流体中的（）型流体，其流动行为可以用（）公式描述，式中n值（）。

14、加工聚碳酸酯时，可以采用（）有效方法来改善其加工流动性。

15、非牛顿流体的主要类型有（）、（）和（）。

16、高聚物熔体的弹性流变效应主要反映在（）、（）和（）三个方面。

四、简答题

1、高分子熔体流动的特点

2、影响聚合物熔体流动性的因素有哪些

4、试从非晶态高聚物自由体积与粘度的关系推导WLF方程

5、随着剪切速率的增加，聚合物熔体的粘度会出现怎样的变化。

6、推导出幂律流体粘度和剪切速度的关系式，说明幂律公式和实际高聚物性质的差异

7、毛细管流变仪测定高分子流变性需考虑哪两种修正？

简要说明修正方法？

8、简要说明同类高聚物分子量和分子量分布对聚合物流动性能的影响。

9、什么叫剪切速率，它对聚合物熔体粘度的影响怎样？

10、怎样才能在成型加工