称取交联后的天然橡胶试样,于 25C在正癸烷溶剂中溶胀。达溶胀平衡时,测得体积溶胀比为 4.0。已知高分子-溶剂相互作用参数 X 1=0.42 ,聚合物的密度 P 2=0.925g/cm3 ,溶剂的摩尔体积为 195.86cm3/mol,试计算该试样的 剪切模量 G(R=8.3145J/K • mol)。聚合物的粘弹性1.举例说明聚合物的蠕变、应力松弛、滞后和内耗现象。为什么聚合物具有这些现象?这些现象对其的使用性能存 在哪些利弊?2.简述温度和外力作用频率对聚合物内耗大小的影响。 聚合物结构与性能方面的应用。3.指出Maxwell模型、Kelvin模型和四元件模型分别适宜于模拟哪一类型聚合物的那一种力学松弛过程? 答:Maxwell模型适宜于模拟线形聚合物的应力松弛过程, Kelvin模型适宜于模拟交联聚合物的蠕变过程,模型适宜于模拟线形聚合物的蠕变过程。4.什么是时温等效原理?该原理在预测聚合物材料的长期使用性能方面和在聚合物加工过程中各有哪些指导意 义?.

答:(1) 升高温度与延长时间对分子运动是等效的,对聚合物的粘弹行为也是等效的,这就是时温等效原理。

(2)需要在室温条件下几年甚至上百年完成的应力松弛实验实际上是不能实现的,但可以在高温条件下短期内完

成;或者需要在室温条件下几十万分之一秒或几百万分之一秒中完成的应力松弛实验, 可以在低温条件下几个小时

甚至几天内完成。

5.定量说明松弛时间的含意。为什么说作用力的时间相当时,松弛现象才能被明显地观察至验

r=l

答:(1)松弛时间 总是粘性系数和弹性系数的比值;

(2)如果外加应力作用时间极短,材料中的粘性部分还来不及响应,观察到的是弹性应变。反之,若应力作用的 时间极长,弹性应变已经回复,观察到的仅是粘性流体贡献的应变,材料可考虑为一个简单的牛顿流体。只有在适 中的应力作用时间,材料的粘弹性才会呈现,应力随时间逐渐衰减到零,这个适中的时间正是松弛现象的内部时间 尺度松弛时间

6.简述聚合物粘弹理论的研究现状与展望。 答:略。

7.一某种聚合物材料作为两根管子接口法兰的密封垫圈, 假设该材料的力学行为可以用 Maxwell模型来描述。已知

2.构象与构型有何区别?聚丙烯分子链中碳一碳单键是可以旋转的,通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙 烯变为间同立构聚丙烯?为什么?

答:

3.为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈 31螺旋构象,而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构 象?

答(1)由于等归立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小,产生排斥作用,使平面锯齿形(… 构象极不稳定,必须通过 C-C键的旋转,形成 31螺旋构象,才能满足晶体分子链构象能最低原则。

(2)由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开,相互间距离比范德华半径大,所以平面锯齿形构象是能量最低的构 象。

4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性?如何表征?

答:(1)空间位阻参数(或称刚性因子) h, b值愈大,柔顺性愈差;

(2)特征比Cn, Cn值越小,链的柔顺性越好;

(3)连段长度b,b值愈小,链愈柔顺。

5.聚乙烯分子链上没有侧基,内旋转位能不大,柔顺性好。该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶? 答:这是由于聚乙烯分子对称性好,容易结晶,从而失去弹性,因而在室温下为塑料而不是橡胶。

6.从结构出发,简述下列各组聚合物的性能差异:

(1)

(2)

(3)

(4)

垫圈压缩应变为 0.2,初始模量为3e6N/m2,材料应力松弛时间为 300d,管内流体的压力为 0.3e6N/m2,试问多少天 后接口处将发生泄露?

答:208d。

8.将一块橡胶试片一端夹紧,另一端加上负荷,使之自由振动。已知振动周期为 计算:

(1)

(2)

答:

9.分别写出纯粘性液体(粘滞系数 n)、理想弹性体(弹性模量 n M)和 Kelvin 单元(EK, H k)在t=0时加上一恒定应变速度 表示之。