高分子物理历年考题归纳

三、解释名词或术语

1. 构型——构型是指分子中（1分）由化学键所固定的原子在（1分）空间的排列。（1

分）这种排列是稳定的，（1分）要改变构型，必须经过化学键的断裂和重组。

2. 构象——构象是指由于（2分）单键的内旋转而（2分）产生的分子中原子在空间不

同排列方式叫做构象（Conformation）或围绕单键内旋转而产生的原子在空间的不同排列方式就称构象。

3. 串晶结构特点——是一种（0.5分）伸展链和（0.5分）折叠链的组合结构。其中（0.5

分）中心脊纤维按伸展链方式先结晶，（0.5分）旁侧的附晶则按折叠方式后结晶，（1分）一根中心脊纤维把许多折叠链附晶串在一起。（1分）反映了晶体内部质点结构规整。

4. 取向态结构特征——（0.5分）在某些外场作用下，（0.5分）高分子链、（0.5分）链段或微晶可以（0.5分）沿着外力场方向（1分）有序排列为取向，形成一种（1分）新的聚集态结构。

5. 特性粘数——特性粘数[η]是（1分）浓度趋于0的溶液的（1分）比浓粘度称之为特性粘数，这是由于（0.5分）在非常稀的溶液中（C→0）分子间作用力可以忽略，同时，

（0.5分）高分子伸展得很好，大分子链段之间作用力也可忽略。（1分）此时比浓粘度是一

个常数。

6. 松弛过程——（1分）松弛过程是聚合物分子运动的时间依赖性，（1分）整个分子链、链段、链节等运动单元的运动均需要（1分）克服内摩擦阻力，（1分）是不可能瞬时完成的，总是需要时间的，这种现象称为聚合物分子运动的时间依赖性，即松弛过程。

7. 玻璃化温度——（1分）从玻璃态向高弹态转变的温度，是（1分）属于聚集态的转变温度。（1分）升温时，链段开始运动的温度；降温时，链段被“冻结”的温度；（1分）是高聚物性质的指标。

8．时温等效原理——同一力学行为既可以（1分）在较高的温度下较短的时间观察到，

（1分）也可以在较低的温度下较长的时间观察到，（1分）即同一力学现象升高温度和延长

观察时间是等效的。（1分）这一原理可用移动因子?T表述。

9. 粘弹性——（1分）当外力作用在交联橡胶上时，（1分）普弹形变瞬时发生，（1分）高弹形变缓慢发展；（1分）外力除去后，经过弹性恢复还保留着随时间增加而逐渐恢复的滞后形变。

10. 稳态流动——（1分）聚合物熔体是粘弹体。（0.5分）在应力作用下，既有弹性形变，也有粘性形变。（0.5分）它受剪切力作用，（0.5分）开始时弹性形变增加较快，后来逐渐下降，（0.5分）达到一衡定值，而不可逆的塑性形变开始缓慢，以后逐渐增加，（0.5分）最后持续增加，（0.5分）持续时所处的流动状态叫稳定流动。

11. 强迫高弹形变——（1分）玻璃态高聚物在（0.5分）大外力的作用下发生的大形变，（0.5分）其本质与橡胶的高弹形变一样，但表现形式却有差别，为了与普通的高弹形变区分开来，通常称为强迫高弹形变。这是在在大外力帮助下，（1分）玻璃态高聚物本来被冻结的链段开始运动，（1分）为高分子链的伸展提供了材料的大形变。

12．高聚物的滞后现象——（2分）高聚物材料在循环应力（正弦力）作用下，（2分）形变落后于应力的现象。

13．疲劳—（2分）材料或构件在周期应力作用下断裂或失效的现象。（1分）在低于屈服应力或断裂应力的周期应力作用下，（1分）材料内部或其表面应力集中处引发裂纹并促使裂纹传播，从而导致最终的破坏。

14. 挤出物胀大现象——又称为巴拉斯效应，（2分）是指熔体挤出模孔后，挤出物的截面积比模孔截面积大的现象。（2分）它是聚合物熔体的弹性表现。

15.．.法向应力效应（包轴现象或又称韦森堡效应）——（0.5分）用一转轴在液体中快速旋转，（0.5分）聚合物熔体或液体受到（0.5分）向心力的作用，（0.5分）液面在转轴处是上（0.5分）升的，（0.5分）在转轴上形成相当厚的包轴层。（1分）包轴现象是高分子熔体的弹性引起的。

五、计算题

1．根据缨状微束模型，按质量（密度）加合性证明结晶聚合物的结晶度。

证明: （1分）缨状微束模型表明结晶聚合物晶相与非晶相共存。（0.5分）假定试样的质量等于晶区质量和非晶区质量的线性加和（m?mc?ma），按质量加合性计算体积（比体积）结晶度（1分）

结晶聚合物的密度：??mV （1分）

结晶聚合物中非晶态物质密度：?a?maVa（1分）

?结晶聚合物中晶态物质密度：?cmcVc（1分）

?m?ma?mc （1分）

??VV????VV?

? =?X?X

??aaccvvcV??Va??Vc?aac

?1?Xc?v????aacacXvc （0.5分）

?Xc?v?????? （ρ—实测） （1分）

式中式中

mC、?C和VC分别表示试样结晶部分的质量、密度和体积（1分）

ma、?a和Va分别表示试样非晶部分的质量、密度和体积（1分）

2．根据缨状微束模型，按体积（比体积））加合性证明结晶聚合物的结晶度。

证明: （1分）缨状微束模型表明结晶聚合物晶相与非晶相共存。（0.5分）假定试样的体积（比体积）等于晶区质量和非晶区体积（比体积）的线性加和（V?Vc?Va），按体积（比体积）加合性计算质量结晶度（1分）

结晶聚合物的密度：??mV （1分）

结晶聚合物中非晶态物质密度：?a?maVa（1分）

?结晶聚合物中晶态物质密度：?cmcVc（1分）

?m?ma?mcm???mC （1分） ?C??m?mc??a??? （0.5分）

1

??1?Xc?mc?m11?1?a?m?m?cm?1

??Xc?cm1a???1a?Xcm

mc??1??a?式中式中

??c1?a??C????a????C??a?mXC? 或

???a?c??a（1分）

mC、?C和VC分别表示试样结晶部分的质量、密度和体积（0.5分）

ma、?a和Va分别表示试样非晶部分的质量、密度和体积（0.5分）

3．某一聚合度完全结晶的密度是0.940g/cm3，完全非晶的密度是0.850g/cm3，现知该聚合物的实际密度为0.920g/cm3，试问其体积结晶度应为多少？

已知：ρc=0.940g/cm3，ρa=0.850g/cm3，ρ=0.920g/cm3 （1分） 求：体积结晶度c

???a0.920?0.850V??100%?77.8% xC?0.940?0.850???CaxV（公式3分、代入数据2分、结果1分）

答：该聚合物的体积结晶度应为77.8%。 （1分）

六、论述题和简答题 第二章：

1．聚合物球晶为什么是多晶体？

答：（1）球晶定义：从高聚物（0.5分）浓溶液或（0.5分）熔体冷却结晶时均倾向于生成比单晶更为复杂的（0.5分）多晶聚集体。（0.5分）通常呈球状，所以叫球晶。（共2分）

（2）球晶的制备：（0.5分）从浓溶液中沉析出来，（0.5分）也可以在熔体冷却时得到。

（0.5分）当它的生长不受阻碍时，（0.5分）其外形呈球状。（共2分）

（3）球晶的生长：（0.5分）以核为起点，（0.5分）向四周呈放射状生长而构成球状。

（0.5分）当球晶密集地生长在一起时，（0.5分）就得到多面体的外形。（共2分）

（4）球晶基本结构：球晶由（0.5分）微纤束组成，它在生长中，（0.5分）等温下经向生长速度相等。（1分）微纤束由折叠链片晶组成——由分子链折叠排列构成的多层片晶垛在一起构成微纤束。（2分）分子链折叠方向垂直于球晶半径。（共4分）

（5）（1分）球晶是结晶聚合物多晶体的一种主要形式。（0.5分）首先生成晶核，微纤束以晶核为出发点，沿径向等速生长。（0.5分）在生长的过程中，微纤束要分叉（仍是折叠链片），（0.5分）在分叉之间以及多层片晶（微纤束）之间存在许多微丝状分子链的非晶体。

（0.5分）因此，球晶分子链不一定完全在一个晶片中进行折叠，而是在一个晶片中折叠一

部分后，伸出晶面到另一个晶片中参加折叠。（0.5分）在高聚物晶体中，这些连接链就构成了片晶间的非晶区。（0.5分）在晶区内部和折叠表面存在着缺陷。（共4分）

（6）（0.5分）球晶由晶体、非晶体、晶体缺陷组成，（0.5分）所以球晶是多晶体。（共1分）

2.高分子液晶的流变性与一般高分子溶液体系流变性的差异。

答：（1分）液晶态溶液的粘度随浓度的变化规律与一般高分子溶液体系不同。高分子液晶的流变性如图所示。

（1分）一般体系的粘度是随浓度增加而单调增加；（1分）而这个液晶溶液在低浓度范围内粘度随浓度增加急剧上升,出现一个粘度极大值。（1分）随后浓度增加,粘度反而积聚下降,并出现了一个粘度极小值。（1分）最后,粘度又随浓度的增大而上升。

这种粘度随浓度变化的形式是刚性高分子链形成的液晶态溶液体系的一般规律,它反映了溶液体系内区域结构的变化。（1分）

浓度很小时，刚性高分子在溶液中均匀分散并无规取向，形成均匀的各向同性溶液，此时该溶液的粘度-浓度的关系与一般体系相同。（1分）

随浓度增加，粘度迅速增大，粘度出现极大值的浓度是一个临界浓度，此时体系开始建立起一定的有序区域结构，形成向列型液晶，使粘度η急剧下降，此时溶液的各向同性与各向异性相存。（1分）

第三章

1．简述渗透压法测定聚合物分子量的原理及仪器。 原理（7分），仪器（1分）。

答：（1分）渗透压是指当溶剂池和溶液池被一层只允许溶剂分子透过的半膜隔开时，纯溶剂就透过半膜渗入溶液池中，致使溶液池的液面升高，产生液柱高差。（1分）当液柱高差为某一定值时，达到了渗透的平衡。此时，溶液，溶剂池的液柱高差所产生的压力即为渗透压π。

或者回答：（溶剂池中的溶剂的化学位高于溶液池中溶剂的化学位。纯溶剂的渗透度>溶液

中的溶剂的渗透速度，使溶液一侧的液面升高，溶剂的液面下降，则左侧的压力P升高，溶液中溶剂又向纯溶剂渗透，当两端的渗透量平衡时为渗透平衡，两液面高差为渗透压。）

（1分）由于聚合物（溶质）的加入导致液柱高度的增加，使溶液的混合自由能发生变

化，根据溶液的混合自由能与溶质的体积分数关系，经推导可得高聚物渗透压方程式。