高分子结构与性能复习题
1. 高分子近程结构研究的是：高分子结构单元的化学组成、结构单元的键接方
式和序列、结构单元的立体构型和空间排列、支链的类型及长度、交联及交联度、端基和取代基的结构。
2. 高分子的堆砌方式包括：晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构，这些又可称为三级结构 。
3. 按形成条件液晶可分为： 溶致型液晶和热致型液晶 ，其形成条件分
别是：把物质溶解于溶剂内，在一定的浓度范围内形成的液晶称为溶致型液晶；而将物质加热到熔点或玻璃化温度以上形成的液晶称为热致型液晶 。按照液晶高分子的链结构，特别是液晶基元在高分子链上的分布，高分子液晶可以分为： 主链型高分子液晶与侧链型高分子液晶 。
4. 高分子主链除含有C—C键外，还可能有Si—O，C—O等单键，这三种单键
内旋转容易程度从高到低依次是： Si—O ， C—O ， C—C ；这是由于C—O键的氧原子周围没有其他的原子和基团，其上的近邻非键合原子间的距离比C一C键上的大。Si—O键除具有C—O键的特点外，其键长和键角较大，使得近邻非键合原子间的距离更大，内旋转更为容易 。
5. 高聚物的弹性是指：应力形成应变，外力除去，应变回复 ；黏性是指：
应变随时间延续而增加，除去外力后，应变不再回复 。黏弹性是指：在外力作用下，其应变行为可同时兼有弹性材料和黏性材料的特征。应变的大小既依赖于应力又依赖于应变速度。应变既包含有不可回复的永久形变，又有可回复的弹性形变。即兼具黏性和弹性的性质 。
6. 高分子链的结构指：单个分子的结构和形态，分为近程结构和远程结构。高分子链的远程结构又称二级结构，包括：高分子的形态和相对分子质量及相对分子质量分布。
7. 链的长短对高分子的柔性影响是：当高分子链很短时，可以内旋转的单键的数目少，分子的构象数少，分子的刚性较大，因此小分子物质没有柔性。只有当相对分子质量足够大，分子可以有很大的构象数时，分子链的柔性才能体现出来。
8. 高分子的凝聚态结构指的是：高分子在凝聚态中的堆砌方式以及织态结构。
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9. 形成液晶的分子应满足的三个基本条件是①分子具有不对称的几何形状，含有棒状、平板状或盘状的刚性结构；②分子应含有苯环、杂环、多重键等刚性结构，此外还应具有一定的柔性结构如烷烃链；③分子之间要有适当大小的作用力以维持分子的有序排列，因此液晶分子应含有极性或易于极化的基团 。
10. 右图是一典型的应力—应变曲线，
从这个图上可获得的物理量有：弹性模量、屈服强度和屈服应变、断
裂强度和断裂应变，以及使材料断裂所需要的断裂能 。
二、论述题
1．与小分子相比，高分子的结构较为复杂，简述其主要特点。
(1)结构单元多 高分子是由若干结构单元组成的，在一个高分子链中结构单元可以是一种，也可以是几种，它们以共价键连接，并可呈现出不同的形状。 (2) 不均一性 高分子结构存在不均一性，在同一反应中生成的高分子，其相对分子质量、分子结构、分子的空间构型、支化度和交联度等也不相同。 (3) 凝聚态结构上存在着多样性 高分子在凝聚态结构上存在着多样性，同一高聚物在不同的条件下可呈现出晶态、非晶态、取向态等，这几种状态也可能同时存在于一种高聚物中。由于共混和共聚的作用，还可能出现更为复杂的织态结构。
2．什么是聚合物的蠕变与滞后现象？并分析其分子运动机理。
蠕变是指在一定的温度和较小的应力作用下，材料的应变随时间的增加而增大的现象。例如，软质PVC丝钩着一定重量的物体，就会慢慢伸长。当高聚物受到外力作用时，高分子链内原子间的键长和键角瞬时发生变化，这种应变量是很小的，称为普弹应变；在外力作用下，随着时间的延长，具有松弛时间?与实验观测时间t相近的链段相继发生运动，使高分子链沿力的方向择优运动，由卷曲分子构象变为较伸展分子构象。这些松弛时间长短不同的许多链段对外力响应而相继运动的加和(或称叠加)过程，提供了宏观上比普弹形变大得多的高弹形变；如分子间没有交联，则在长时间外力作用下，链段协同运动还导致高分子整链的相对滑移，产生黏性流动。
当材料受到动态交变力的作用时，应变响应的周期性变化滞后于应力变化的现象称为滞后现象。滞后现象产生的分子运动机理是由于高聚物分子链的链段运
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动时受到分子内和分子间相互作用的内摩擦阻力和无规热运动影响，使链段运动跟不上外力的变化，所以应变滞后于应力。内摩擦阻力越大，链段运动越困难，应变也就越跟不上应力的变化，滞后相位角?也会愈大。
3．阐述相对分子质量和交联对高聚物强度和韧性的影响。
相对分子质量的影响 相对分子质量不同的同系高聚物而言，在相对分子质量较低时，断裂强度随相对分子质量的增加而提高，在相对分子质量较高时，强度对相对分子质量的依赖性逐渐减弱，相对分子质量足够高时，强度实际上与相对分子质量无关；高聚物的屈服强度与相对分子质量的关系不大。因此，当材料的断裂强度随相对分子质量的增加而提高时，材料的脆化温度逐渐降低；在相同的温度下，材料的韧性提高。
交联的影响 适度的交联可有效地增加分子链间的作用力，使高聚物材料的断裂强度提高。但交联密度过高，强度反而迅速下降，因为交联密度较高时，交联点的分布不均匀，在外力作用下，应力住往集中在少数网链上，产生断裂；交联对相对分于质量很高的刚性高聚物的断裂强度几乎没有影响，但能提高它们的屈服强度，因此，交联通常是使塑料的脆化温度提高
4．下图是同一材料在不同温度下拉伸时的应力—应变曲线，试分析各曲线对应的温度T的范围（即相对于Tb，Tg的大小），说明温度对拉伸行为的影响。
T1?Tb；Tb?T2?T3?Tg；T3?Tg
脆化温度以下，高分子材料拉伸时只发生很小的变形（键长键角变化），在材料出现屈服之前就发生脆性断裂(曲线①)； 脆化温度以上，材料拉伸的应力—应变曲线上出现了一个转折点B，称为屈服点，应力在B点达到一个极大值，过了B点应力反而降低，而试样出现了较大的应变，继续拉伸，试样发生韧性断裂(如曲线②③)。
温度升至Tg以上，试样进入高弹态，在不大的应力下，便可以发展高弹形变，曲线不再出现屈服点，而呈现一段较长的平台，即在不明显增加应力时，应变有很大的发展，直到试样断裂前，曲线才又出现急剧地上升，如曲线④所示。
5．什么是聚合物的应力松弛与损耗现象？并分析其分子运动机理。
应力松弛的概念是指在恒定温度下，快速(短时间内)施加外力，使高聚物试样产生一定的形变(或应变)，维持这一应变不变所需的应力(等于高聚物试样内部
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