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第十二章 复习题 1、聚合物自身的特点是什么？ 决定聚合物力学性能的内因有哪些？ 特点：大分子量，高分子运动比低分子复杂，有明显的力学松弛特征，对温度的依赖性大。 ② 决定聚合物力学性能的内因有：聚合物的力学性能不仅取决于分子结构，在更大程度上还取决于这些分子排列、堆砌的聚集态结构。 2、什么叫高分子的聚集态结构？ 即聚合物内大分子间的排列和构成状态。 3、非晶态聚合物存在哪几种力学状态？阐述其力学状态随温度的转变规律和原因。 松弛模量E（t）随温度变化的曲线表明非晶态聚合物存在三个基本力学状态和两个转变区域。 （1）玻璃态 此时高分子链的整链和链段都被冻结，不能运动，只能发生高分子键角和键长的变化，在外力作用下的变形是瞬时的，E（10s）随温度的下降很小，E=Eg，其值约为109.5N/m2的量级。普通塑料室温时便处于这种状态，可以保持一定的几何形状，且有一定的承载能力。 （2）玻璃～橡胶转变区 这一区域高分子链节的振幅加大，键的内旋转开始，这一转变区的宽度约5℃～20℃，松弛模量可变化几个数量级，粘弹性的特征表现特别明显。这一转变的特征温度是玻璃化转变温度Tg。这一转变区也用曲线的拐点温度Ti[E（10 S）]约为108N/m2处」和在该点的负斜率-tan(来表征，通常Ti和Tg仅相差几度。 （3）橡胶态（高弹态） 这一区域松弛模量下降到一新的平台，E＝ Er，其值约为105.5N/m2量级。此时高分子键的内旋转正常进行，链段发生运动，使构象发生变化，短程扩散运动远比观察时间为快，但整个分子链的长程运动还未开始。在此区域内材料具有高弹性，受力后伸长率可达100％～1000％，卸载后可恢复，正常使用的橡胶便处于这种状态。 （4）橡胶一流动转变区 模量再次下降，约为104.5N/m2量级，分子链段的运动规模加大，致使整个分子链开始运动。这一转变的特征温度是粘流温度Tf。随着分子量的增大，Tf值升高；分子量分散性增大时，转变区亦增宽。 （5）粘流态 此时整个分子链产生运动，分子链间的阻力再也不能阻止流动。粘流态适合于聚合物的加工成形。 4、何谓聚合物的时间效应？ 聚合物的力学性质是温度和时间的函数，在一维力学松弛状态下存在 (（T，t）＝E（T，t）(。的关系。 （式中 (。为 t＝ 0时施加的阶跃应变）其中松弛模量E（ T， t）在某个确定温度T时，会随时间的变迁发生数量级的跃迁，导致聚合物力学状态的变迁的现象称之为聚合物的时间效应。 5、何谓聚合物的时温等效原理？ 比较聚合物的模量对时间的响应和对温度的响应，发现两者存在对应关系： ①高聚物在较低温度下的力学性能相当于在较短作用时间（或较高作用频率）下的力学性能。 ②提高温度与延长作用力时间（或降低作用频率）相当。这种普遍的现象称为时温等效原理。 6、举例解释时温转换原理中的时温相当、转换和曲线叠加概念。 对高聚物粘弹性的研究，作用时间（或作用力频率）和温度对高聚物力学性能的影响存在着某种等效的作用．在较高温度下高聚物表现出如在较长作用时间或（缓慢作用力频率）下相同的力学性能。反之，在较低温度下高聚物表现出犹如在较短作用时间（较快作用力频率）下相间的力学性能。 时温相当事例：不同温度下高聚物的应力松弛模量曲线如下 由图可见，较低温度（T2）和较长作用时间（t1）与较高温度（T1）和较短作用时时间（t2）有相同的应力松弛模量． 转换事例：飞机轮胎的橡胶在室温下处在高弹态，具有高弹性．但当飞机猛然着落，轮胎接触地面的一瞬间，轮胎的力学状态有可能变为玻璃态，就好象在这一瞬间，对橡胶来说温度下降了很多度．这样的现象就是在小分子物质中也是存在的（向水面飞速扔瓦片，由于瓦片作用于水的时间特别短，水就显示出弹性来，就象是一下子温度降到了零度以下，水结冰成固体一样），只是在高聚物中表现得特别明显罢了． 曲线叠加事例： ①不同温度下得到的应力松弛模量曲线可以沿着对数时间轴平行移动而叠合在一起，或者说是把时间标尺向时间小的方向移一个位置，曲线形状不变（图5－6）。②同样在损耗柔量J2（(）对lg (的图中也发现有同样的规律：温度T增加相当于频率( 增加，也只要作一个平行移动，不同温度下的J2（(）曲线可以叠合在一起，见图5－7。 7、发现时温等效原理的理论和工程意义何在？ 时温等效原理为我们测定高聚物力学性能的连续谱提供极大的方便。 因为在某一温度下，要完整反映高聚物的力学性能必须从低频到高频作范围达几十个数量级时间标尺的测试，这在实际上是很难达到的。有了这个原理，可以通过简单的升降温度实验方法来预测极长或极短时间t（或极高和极低频率ω）下无法测到的力学性能数据．如，由各个不同温度下测得的一系列应力松地曲线转换（平移或）成某一参考温度下比实验能测定的时