高分子物理金日光课后习题答案

形变总是落后于应力，有滞后存在，由于滞后，在每一循环中就有质量的损耗，滞后环在拉伸中所做的功，作为热能而散发。

2. 简述温度和外力作用频率对聚合物内耗大小的影响。画出聚合物的动态力学谱示意图，举出两例说明图谱在研究聚合物结构与性能方面的应用。

3. 指出Maxwell模型、Kelvin模型和四元件模型分别适宜于模拟哪一类型聚合物的哪—力学松弛过程。

4. 什么是时温等效原理?该原理在预测聚合物材料的长期使用性能方面和在聚合物加工过程中各有哪些指导意义

5. 定量说明松弛时间的含意。为什么说作用力的时间与松弛时间相当时，松弛现象才能被明显地观察到? ．

6. 简述聚合物粘弹理论的研究现状与展望。

7. 以某种聚合物材料作为两根管子接口法兰的密封垫圈，假设该材料的力学行为可以用Maxwell模型来描述。已知垫圈压缩应变为0.2，初始模量为3×106N/m2，材料应力松驰时间为300d，管内流体的压力为0.3×106N/m2，试问多少天后接口处将发生泄漏?

解：

E(t)?E0e?t/?

??300天

E0?3?10EN/m3 ?0?0.2

OE?0.3?16N/m2

e?t/300?0.5 t/300?0.693 t?208天

8. 将一块橡胶试片—端夹紧，另一端加上负荷，使之自由振动。已知振动周期为0.60s，振幅每一周期减少5％、试计算：

(1) 橡胶试片在该频率(或振幅)下的对数减量(△)和损耗角正切(tgδ)； (2) 假定△＝0.02，问多少周期后试样的振动振幅将减少到起始值的—半

9. 分别写出纯粘性液体（粘滞系数η）、理想弹性体（弹性模量E）、Maxwell单元(EM、ηM)和Kelvin在单元（EK、ηK）在t＝0时加上一恒定应变速率K后应力(σ)随时间（t）的变化关系，并以图形表示之。

10. 设聚丙烯为线性粘弹体，其柔量为D(t)＝1.2t0.1（Gpa）1 (t的单位为s，应力状态如下：

试计算1500s时，该材料的应变值。

解：?(15oos)??1D(1500S)???D(1500?1000)

11. 在频率为1Hz条件下进行聚苯乙烯试样的动态力学性能实验，125℃出现内耗峰、请计算在频率1000Hz条件下进行上述实验时，出现内耗峰的温度。(已知聚苯乙烯的Tg＝100℃)

－

W(Tg)?C1(T?Tg)?17.44?(125?100)W(tg)?(T)解：lgGT?lg ?lg???lg?(Tg)W(T)C2?(T?Tg)51.6?(125?100)1HZ12. 某聚合物试样，25℃时应力松弛到模量为105N/m2需要10h，试计汁算－20℃时松弛列同一模量需要多少时间(已知该聚合物的Tg＝－70℃)

解：lgGT?lgT?17.44(25?70)??t(Tg)?2.0?1012h t(Tg)15.6?(25?70)13. 某聚合物的粘性行为服从Kelvin模型，其中η值服从WLF方程，E值服从相交弹性统计理论。该聚合构的玻璃化温度为5℃，该温度下粘度为1×1012Pas，有效网链密度为1×104mol/cm3。试写出30℃、1×106Pa应力作用下该聚合物的蠕变方程。

解：Tg?5℃ T?30℃ ??0.5 K?－

R NA第八章 聚合物的屈服和断裂

1. 名词解释：

脆－韧转变点；细颈；剪切带；镊纹；应力集中；疲劳。

2. 画出非晶态和晶态聚合物拉伸时典型的应力－应变曲线，指出曲线上的特征点及相应的应力、应变名称。

3. 讨论温度、应变速率、流体静压力对上述应力—应变曲线的影响规律。 4. 简述几种组合应力作用下材料的屈服判据，比较不同判据之间的差异。 5. 何谓聚合物的强度为什么理论强度比实际强度高很多倍? 6. 简述聚合物增强、增韧的途径和机理。

7. 下列几种聚合物的抗冲击性能如何?为件么(T﹤Tg) (1) 聚苯乙烯；(2)聚苯醚；(3)聚碳酸酯；(4)ABS；(5)聚乙烯 解：

8. 如何采用物理改性的方法制备下列材料简述其改性机理。

(1)抗冲击聚丙烯塑料；(2)高强度丁苯橡胶；(3)高强度尼龙纤维 ；(4高强度、高耐折性的聚酯薄膜)；(5)高强度环氧树脂。

9. 用低密度聚乙烯改性尼龙的研究和应用报道很多。该种共混体系相容性很差，用什么方法可以改善两者的相容性?用什么实验手段可以说明相容性确实显着提高了?

10. 现有一块有机玻璃(PMMA)板，内有长度为10mm的中心裂纹，该板受到一个均匀的拉伸应力σ＝450×106N/m2的作用。已知材料的临界应力强度因子KIC＝84.7×106N/m2·m

1，安全系数

－

n＝1.5，问板材结构是否安全?

第9章 聚合物的流变性

1. 什么是假塑性流体绝大多数聚合物熔体和浓溶液在通常条件下为什么呈现假塑性流体的性质试用缠结理论加以解释。

2. 聚合物的粘性流动有何特点?为什么 3. 为什么聚合物的粘流活化能与分子量无关

4. 讨论聚合物的分子量和分子量分布对熔体粘度和流变性的影响。

5. 从结构观点分析温度、切变速率对聚合物熔体粘度的影响规律，举例说明 这一规律在成型加工中的应用。 6. 解释下列名词、概念：

牛顿流体和非牛顿流体: (2)切粘度和拉伸粘度： (3)真实粘度和表观粘度： (4)非牛顿指数和稠度系数： (5)不稳定流动与熔体破裂：

7. 为什么涤纶采用熔融纺丝方法，而晴纶却用湿法纺丝?

8. 某—聚苯烯试样，已知160℃时粘度为103Pa·s，试估算Tg(100℃)时及120℃时的粘度。

lg?(160)?c1(T?Tg)?17.44?60????9.376?(Tg)c2?(T?Tg)51.6?60

?(Tg)?2.38?1012Pa?S解：

?(120)?17.44?20?51.6?202.38?1012?(120)?3.2?107Pa?Slg9. 一种聚合物在加工中劣化，其重均分子量从1×106下降到8×105。问加工前后熔融粘度之比是多少

解：对于Mw?Mc，?0?K1Mw1~1.61~1.6??K1Mw，?0

??(5/4)1~1.6?1.25~1.43 所以：?0/?0 对于Mw?Mc，?o?K1Mw3.4??K1Mw，?03.4

??(5/4)3.4?2.14 所以：?o/?010. 用毛细管流变仪挤出顺丁橡胶试样，不同柱塞速度ν条件下，得到载荷下的数值如下：

ν(min／min) 0.6 2 6 20 60 200 F(min／min) 2067.8 3332 4606 5831 6918.8 7781.2

已知柱塞直径dp＝0.9525cm，毛细管直径D＝0.127cm，毛细管长径比L／D＝4，忽略入口校正，试作出熔体的τw－γw曲线和ηa－γw曲线。