19 聚苯乙烯在同样的应力下进行蠕变,求在423K时比393K或378K的蠕变应答值快多少?已知聚苯乙烯的玻璃化温度为358K.
l(5s)=6.23?10+10=72.3cml(t→?)=10?10+10=110cm
logaT=解: 由WLF方程:
?17.44(T?Tg)51.6+(T?Tg)
loga(393)=?17.44(393?358)=?7.048551.6+(393?358)?a(393)=8.94?10?8
?17.44(378?358)loga(378)==?4.871551.6+(378?358)?a(378)=1.33?10?5
?17.44(423?358)loga(423)==?9.722151.6+(423?358)?a(423)=1.89?10?10?(T)aT=?(Tg)
由
?10?(423)1.89?10?(Tg)?==2.12?10?3?8?(393)8.94?10?(Tg)?10?(423)1.89?10?(Tg)?5==1.43?10?(378)1.33?10?5?(Tg), 即快了近500倍
, 即快了近105倍
20 聚异丁烯的应力松弛模量,在25℃和测量时间为1h下是3×105N·m-2.试用时-温等效转换曲线估计:
(1)在-80℃和测量时间为1h的应力松弛模量为多少;
(2)在什么温度下,使测定时间为10-6h, 与-80℃测量时间为1h,所得到的模量值相同? 解: 由PIB的时-温等效转换曲线(如图所示)
(1)由图中曲线查得,在-80℃和测量时间为1h下,logE(t)=9,即E(t)=109 N·m-2 (2)已知PIB的Tg=-75℃,应用WLF方程和题意,
log1?17.44(193?198)=t(Tg)51.6+(193?198)
?t(Tg)=0.01345(h)=48(s)10?6?17.44(T?198)?log=0.0134551.6+(T?198)
T=214K=?59?C
由题意,在10-6h测得同样的E(t)的温度为T,两种情况下有相同的移动因子logaT,
22 某聚苯乙烯试样尺寸为10.16×1.27×0.32cm3, 加上277.8N的负荷后进行蠕变实验,得到实验数据如下表.试画出其蠕变曲线.如果Boltzmann叠加原理有效,在100min时将负荷加倍,则在10,000min时试样蠕变伸长为多少? 时间t(min) 0.1 1 10 100 1000 10,000 长度l(m) 0.1024 0.1028 0.1035 0.1044 0.1051 0.1063 l?l0?l=ll0 0解: 根据
计算各个时间下的?l和?(t),列于下表,并用表中数据做?(t)?t曲线,得 ?=Logt(min) 103Δl(m) ε(t) ×102 -1 0.84 0.825 0 1.24 1.225 1 1.93 1.90 2 2.79 2.75 3 3.53 3.48 4 4.70 4.63 ?0=由
W277.86?2==6.889?10N?mA01.27?0.318?10?4
J(100)和
?(100)2.75?10?2===3?10?9N?m2?N?16?06.889?10
?(10,000)=?0J(t1)+?1?(t?t1)-1 0.84 0.825 0 1.24 1.225 1 1.93 1.90 2 2.79 2.75 5.59 5.50 3 3.53 3.48 7.06 6.95 4 4.70 4.63 9.40 9.25 由Boltzmann叠加原理:可分别计算 ?=2?0时的各点?l值和?值,列于下表: Logt(min) 103Δl(m) ε×102 103Δl(m) ?0=277.8N·m-2 ε×102 作叠加曲线如图所示. (缺图) ?=2?0?(10,000)=92.5?10?3?l=?l0=92.5?10?0.1016=9.4?10?3m
**?=?sin?t?=?0sin(?t??).试指出样品在022 在一个动态力学实验中,应力,应变
?3
l=l0+?l=0.1016+9.4?10?3?0.111m
极大扭曲时,弹性贮能(
Wst)与一个完整周期内所消耗的功(?W)之间的关系为:
G(''?)?W=2?tan?=2?'WstG(?)G'(?)式中, 和分别为贮能模量和损耗模量.
解: 由题意,应力和应变与交变频率、时间的关系如图所示.
*i?t?=?sin?t=?e00应力: *i(?t??)?=?sin(?t??)=?e00应变:
G''(?)?*(t)?0i?t?i(?t??)G(?)=*=e?(t)?0切变模量: =G(*?)ei?=G(*?)(cos?+isin?)*
?贮能模量:
G('?)=G(*?)cos?
损耗模量: 一个周期内反抗应力作功(耗能):
G(''?)=G(*?)sin??W=?2?/?02?*(t)d?*(t)=?G(''?)?0一个周期内弹性贮能:
12Wst=??*(t)d?*(t)=G('?)?002
''G(?)?W?=2?'=2?tan?WstG(?)2?
23 把一块长10cm、截面积为0.20cm2的橡胶试片,夹住一端,另一端加上质量为500g的负荷使之自然振动(如图) (缺图).振动周期为0.60s,其振幅每一周期减小5%,若已知对数减量
G(''?)1?W(损失)?==?'=?tan?2W(总)G(?)试计算以下各项:
(1)橡胶试片在该频率下的贮能模量(
G('?))、损耗模量（
G(''?)）、对数减数（?）、损耗角
正切（tan?）及力学回弹（R）各为多少？
(2)若已知?=0.020，则经过多少周期之后，其振动的振幅将减小到起始值的一半？
3K=CD?/16l 解：试样常数
式中,C=2cm(试样宽);D=0.1cm(试样厚); ?=5.165(形状因子); l=10cm(试样长).
3K=2?0.1?5.165/(16?10) 所以
2?2?3.14==10.5(s?1)?,振动频率P0.60由
AAA?=ln0=ln1=??=lniA1A2Ai+1
(1) 对数减数P=2??=由题意,每个周期减小5%,
??=由振动时贮能与频率、质量关系:
1=0.051?0.05
4?2?2m=KG('?)'(?), 式中m=500g(负荷)
4?2?2m4??2?10.52?500?G==K6.5?10?5 9?2=3.3?10N?m
?G('?)3.3?109?0.05?G===5.3?107N?m?2?? G(''?)5.3?107?2tan?='==1.6?10G(?)3.3?109
力学回弹R=exp(2?)=exp(2?0.05)=1.105
''(?)a=(2) 衰减因子
?P=0.020=0.033(s?1)0.60
A=n?0.0330.5A由题意, ln(1/0.5)?n=?210.033(个周期)
ln
高分子化学(第五版)潘祖仁版课后习题答案
第一章 绪论
思考题
1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。 答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。
在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。
聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。 聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以
Xn表示。
2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。
答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。
从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。
根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。
齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物，属于低聚物的范畴。低聚物的含义更广泛一些。
3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式（重复单元）。选择其常用 分子量，计算聚合度。 聚合物 聚氯乙烯 聚苯乙烯 涤纶 尼龙66（聚酰胺-66） 聚丁二烯 天然橡胶 聚合物 分子量/万 结构单元分子量/万 DP=n 特征 结构式（重复单元） -[-CH2CHCl-]- n -[-CH2CH(C6H5)-]n -[-OCH2CH2O?OCC6H4CO-]n -[-NH(CH2)6NH?CO(CH2)4CO-]n -[-CH2CH=CHCH2 -]n -[CH2CH=C(CH3)CH2-]n
高分子物理(何曼君版)复旦大学出版社_课后习题答案和高分子化学(第五版)潘祖仁版课后习题答案合集
