高分子物理习题集大全(下)

高分子物理习题集

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★7一种理想橡胶的剪切模量为1×10Pa，计算当这种橡胶的拉伸比为2时，单位体积内储存的能量。

★8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？

9分别用线性座标和双对数座标画出非晶态线性形高聚物和交联高聚物的蠕变曲线示意图，标出特征时间。

★10高聚物在不同温度下的蠕变曲线如题4-10图所示。试把该组曲线转换为观察时间分别为1s,5s和10s时的应变-温度曲线。

★11如何从线形非晶态高聚物蠕变曲线求高聚物的粘度？

12分别用线性座标和双对数座标画出线形非晶态高聚物和交联高聚物的应力松弛曲线示意图。

13解释蠕变与应力松弛现象的分子运动本质。

oo 0.8ooo35C30C25C20C15C o10C0.6 o5Co 0C0.4o -10Co -20C0.2o-25C

o-30C0.0 0246810 t,s

题4-10图

★14将某种密度约为1gcm3的交联橡胶试样在室温下(25℃)做压缩应力松弛试

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验，初始应变为0.5，测得其应力松弛时间?＝5s,当t?600s时，应力为4.45×10Pa，求该橡胶试样的高弹平衡杨氏模量和网链的平均分子量。

15能否说“温度愈高，蠕变速率和应力松弛速率愈快”？

16用振簧法和扭摆法测定高聚物的动态力学性能时，所测得模量是杨氏模量还是剪切模量？

★17试画出1)无规立构聚甲基丙烯酸甲酯，2)聚乙烯，3) 硫化乙丙橡胶，4) 固化环氧树脂，5)SBS热塑弹体，6)用顺丁橡胶共混改性的聚苯乙烯塑料的动态力学性能-温度谱（示意图），标出特征温度。当测试频增加时，曲线如何变化？

★18画出题17中所列各高聚物的动态力学性能-频率谱(示意图)。当测试温度变化时，曲线如何变化？如何用动态力学法测定链段运动的最可几松弛时间？

★19 在室温下强迫丁腈橡胶试样作拉伸振动,频率为1Hz,应变幅值为1%,产生的

e,%9

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应力幅值为10Pa,应力响应超前于应变1°,计算该橡胶在实验条件下的储能模量E'、损耗模量E\和tg?。

★20用膨胀计法（即测定比容-温度曲线）测得一种非晶态塑料制品的Tg＝100℃，实际使用中，该制品受10Hz的交变应用作用。问该制品的使用温度上限是高于100℃，还是低于100℃？用膨胀计法测得一种橡胶制品的Tg＝-60℃，这种橡胶也在10Hz的动态条件下使用，问该橡胶制品使用温度的下限值该如何变化？ ★21用动态粘弹谱仪测得高聚物材料在不同温度下的力学松弛谱如题4-21图所示。试求所对应的运动单元的活化能（R＝8.31J/mol?K）。

22用动态力学法测定一种环氧树脂/固化剂体系在等速升温中的E'和tgδ的温度谱如题4-22图所示。试分析该树脂体系在固化过程中发生的化学与物理变化。温度进一步升高时，曲线将怎样变化？

★23画出当题4-23图(a)中的四元件模型受到题4-23图(b)所示的应力史作用时该模型的蠕变曲线，并定量计算t＝200s时模型的残余应变值。

★24测得一种橡胶的一组应力松弛曲线如题4-24图准所示，试估计该橡胶的Tg。为了获得-40℃的应力松弛主曲线，各曲线应向什么方向移动？移动因子是多少？

300K320K340K360K2

2

tg?

E'tg? -4-3

-2-1012345Tlg f(Hz)题4-21图 题4-22图

(a) (b)

题4-23图

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1010

-70C-60CooE(t),Pa108106104 10

-40C-10Co50C120C200Coooo010t,s2104题4-24图

25画出题17中所列高聚物在不同温度下和同一观察时间范围内的应力松弛与蠕变曲线组(示意图)，并应用WLF方程从各曲线组推出Tr

?Tg时的主曲线。

26 如何用1天至数天时间内的实验预测材料10年后的蠕变量？

第五章

1定义下列术语：

1) 工程应力与真应力，2)起始模量、屈服强度与断裂强度，3)冷拉，4)银纹 与裂纹，5)断裂韧性。

★2画出天然橡胶、无规立构聚苯乙烯、聚碳酸酯、全同立构聚丙烯（部分结晶）在室温和中等拉伸速率下的应力-应变曲线示意图。

★3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）。

E

TfTbTTg

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题5－3图

4如何从工程应力-应变曲线求材料的模量、屈服强度和断裂强度？应力-应变曲线与横座标所包围的面积的物理意义是什么？ 5如何从真应力-应变曲线上求屈服点？

6冷拉过程的三个基本阶段是什么？非晶态高聚物和部分结晶高聚物在什么温度范围内可以进行冷拉？它们的冷拉本质有无差别？

7什么叫强迫高弹性？材料出现强迫高弹性的条件是什么？

★9为什么高聚物玻璃比小分子玻璃韧性好？为什么双轴拉伸定向有机玻璃的韧性又比普通的有机玻璃的好？

★10 有3种高聚物的Tg如题5-10表所示，试估计当把它们分别冷却到各自的Tg以下10℃时，3种玻璃的脆性大小。

题5-10 表

高聚物 Tg(℃) 聚碳酸酯(PC) 150 有机玻璃(PMMA) 105 顺丁橡胶(PBD) -70

11银纹和裂纹有什么差别？银纹与裂纹又有什么联系？高聚物材料中出现银纹是否总是有害的？

12高聚物宏观断裂的方式有几种？如何区分脆性断裂和韧性断裂？

13塑料脆性断裂时，断面形貌的特征是什么？各特征区的大小与温度和加载速率的关系如何？

14断裂过程分几个主要阶段？高聚物断裂过程的微观机理是什么？ 15为什么高聚物的实际强度比理论强度小100到1000倍？

16为什么玻璃纤维的强度比块状玻璃的高得多？为什么玻璃纤维或碳纤维的强度随纤维直径的减小而增大？

17 Griffith脆性强度理论的两个基本假设是什么？写出该理论得到的材料拉伸强度表达式。

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★18一种有机玻璃板材在室温下裂纹开始慢速增长KIC＝0.9×10 Nm32，开始

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快速断裂时的KIC＝1.8×10Nm32。该种有机玻璃在某种应用中所受到的最大应力

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为10Pa。试求这种板材不发生慢速断裂和快速断裂所允许的最大裂纹长度。 19试画出单边缺口、双悬臂梁、斜面双悬臂梁和紧凑拉伸试样的示意图。 ★20为什么在材料力学性能测试标准中要规定试样的形状、尺寸、试验温度、试验速率和试样预处理条件？

21试述分子量、结晶(要考虑结晶形态、结晶度和球晶大小)、取向、交联等结构因素以及应变速率与温度对高聚物应力─应变行为的影响。

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