高分子物理作业（带答案）汇总

第六章（一）

1. 长为1m、截面直径为0.002m的钢丝和橡皮筋，分别挂以0.1Kg的重物时各伸长多少?

设钢丝和橡皮筋的杨氏模量分别为2×l0Pa和1×10Pa。 答：

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2、试分析讨论分子结构、结晶、交联、取向对高聚物拉伸强度的影响。

答：（1）凡使分子柔性减小的因素及分子间力增大如生成氢键等都有利于高聚物拉伸强度的

提高；

分子量增大，拉伸强度提高，但有极大值，之后变化不大； （2）结晶度提高，拉伸强度提高，但有极大值，之后变化不大；

结晶度相同时，结晶尺寸减小，拉伸强度提高； 结晶形态：球晶<串晶<伸直链晶片。

（3）随交联密度的提高，高聚物拉伸强度先增大后减小；

（4）平行于取向方向上拉伸强度增加，垂直于取向方向上拉伸强度减小。

第六章（二）

1.不受外力作用，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。

解：（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，Tds??fdl中，f＝定值，所以

dl??Tdsf?0，即收缩，而且随T增加，收缩增加。

2.列举改善下列高分子材料力学性能的主要途径 (1)提高结构材料的抗蠕变性能； (2)减小橡胶材料的滞后损失； (3)提高材料的拉伸强度； (4)提高材料的冲击强度。 答：(1)提高结晶度，提高交联度；

(2)提高交联网络的完善程度，降低永久形变； (3)填充高模量填料，提高结晶度，引入氢键或刚性基团 (4)将塑料与橡胶共混，或与纤维复合。

3.讨论下述因素对蠕变实验的影响。 a.相对分子质量；b.交联；c.缠结数

解：a.相对分子质量：低于Tg时，非晶聚合物的蠕变行为与相对分子质量无关，高于Tg时，非晶或未交联的高聚物的蠕变受相对分子质量影响很大，这是因为蠕变速率首先决定于聚合物的黏度，而黏度又决定于相对分子质量。根据3.4次规律，聚合物的平衡零剪切黏度随重均相对分子质量的3.4次方增加。于是平衡流动区的斜率?0/?l随相对分子质量增加而大为减少，另一方面永久形变量(?0/?l)ts也因此减少。相对分子质量较大（黏度较大）蠕变速率较小（图）。

b．交联：低于Tg时，链的运动很小，交联对蠕变性能的影响很小，除非交联度很高。但是，高于Tg时交联极大地影响蠕变，交联能使聚合物从黏稠液体变为弹性体。对于理想的

弹性体，当加负荷时马上伸长一定量，而且伸长率不随时间而变化，当负荷移去后，该聚合物能迅速回复到原来长度。当交联度增加，聚合物表现出低的“蠕变” （图）。轻度交联的影响就好像相对分子质量无限增加的影响，分子链不能相互滑移，所以?l变成无穷大，而且永久形变也消失了。进一步交联，材料的模量增加，很高度交联时，材料成为玻璃态，在外力下行为就像虎克弹簧。

c. 缠结数：已发现低于一定相对分子质量时，黏度与相对分子质量成比例。因为这一相对分子质量相应的分子链长已足以使聚合物产生缠结。这种缠结如同暂时交联，使聚合物具有一定弹性。因此相对分子质量增加时，缠结数增加，弹性和可回复蠕变量也增加。但必须指出聚合物受拉伸，缠结减少，因此实验时间愈长则可回复蠕变愈小。

图 相对分子质量和交联对蠕变的影响

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