高分子物理考研习题整理00 影响因素.doc

01构型对材料性能的影响 旋光异构 ①试述不同构型聚丙烯的聚集态结构特点和常温下力学性能的差异。 全同立构或间同立构聚丙烯结构比较规整，容易结晶，熔点远高于聚乙烯，用作塑料时较耐热，可用作微波炉容器，还可以纺丝制成纤维（丙纶）或成膜； 而无规立构聚丙烯成稀软的橡胶状，力学性能差，是生产聚丙烯的副产物，自身不能作为材料，多用作无机填料的改性剂。 ②立构对聚合物性能的影响（例：聚环氧丙烷） 全同立构或间同立构易结晶、熔点高、材料有一定强度，其中全同立构的结晶度、熔点、强度比间同立构略高； 无规立构不结晶或结晶度低，强度差。 几何异构 ②聚丁二烯有哪些有规立构？以此为例，说明一级结构(近程结构)对聚合物性能的影响。 聚丁二烯有1,2加成和1,4加成两种加成方式，前者存在旋光立构现象，后者存在几何立构现象（全同聚1,2-丁二烯；间同聚1,2-丁二烯；顺式聚1,4丁二烯；反式聚1,4-丁二烯） 由于一级结构不同，导致聚集态结构不同，因此性能不同。其中顺式聚1,4-丁二烯规整性差，不宜结晶，常温下是无定性的弹性体，可作橡胶使用。其余三种由于结构规整易结晶，聚合物弹性变差或失去弹性，不宜做橡胶使用，其性能差异如下： 异构高分子熔点 ℃密度 g/cm3溶解性 烃类一般物性 常温回弹性20℃90℃全同聚1,2-丁二烯120-1250.96难硬，韧，结晶性45-5590-92间同聚1,2-丁二烯154-1550.96难硬，韧，结晶性------顺式聚1,4丁二烯41.01易无定形，硬弹性88-9092-95反式聚1,4-丁二烯135-1481.02难硬，韧，结晶性75-8090-9302支化与交联对材料性能的影响 支化 ①低密度聚乙烯（LDPE，又称高压聚乙烯），高密度聚乙烯（HDPE，又称低压聚乙烯），线型低密度聚乙烯（LLDPE）和交联聚乙烯在结构和性能上有什么不同？ HDPE支化度低，可以看成线型结构，因而结晶度高，密度大，制品的拉伸强度和耐热性都较高，但韧性较差。 LDPE支化度高，长短支链不规整，因而结晶度低，密度小，拉伸强度和耐热性较低，但韧性好。产生长支链的原因是自由基聚合时发生链转移。 LLDPE具有规整的非常短小的支链结构，虽然结晶度和密度与LDPE相似，但其力学性能和耐热性介于LDPE和HDPE之间。其分子结构类似于鱼骨，相互位移时会咬住，从而分子间作用力较大，因此某些性能如抗撕裂强度、耐环境应力开裂性、耐穿刺性等甚至优于LDPE和HDPE。 交联聚乙烯的分子链间形成一些化学键，分子间作用力很大，所以耐热性得到很大提高，可用于电线包层等。交联后拉伸强度和抗冲击强度均增加，并提高了耐磨性、抗化学性等。 ②高分子的支化对物性有什么影响？（以聚乙烯为例） 支化度越高，结晶度、熔点和密度均越低。 03 结构对用途的影响 ②根据聚合物的分子结构、内聚能密度和分子间作用力，定性讨论聚合物用途【9-21】 1）聚乙烯、聚异丁烯、天然橡胶、聚丁二烯和丁苯橡胶都有较好的柔顺性，分子非极性，分子间作用力弱，它们适合用作弹性体。 其中聚乙烯由于结构高度对称性，太易结晶，因此实际上只能用作塑料，但从纯C-C键的结构来说本来应当有很好的柔顺性，理应是橡胶。 2）聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯和聚氯乙烯的柔顺性适中，分子内有一定的极性，分子间有一定的相互作用力，适合用作塑料。 3）聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙-66和聚丙烯腈分子有很强的极性，甚至有氢键，分子间有很强的作用力，通常能结晶，刚性和强度较大，适合用作纤维。 一般规律是内聚能密度＜300J/cm3（70cal/cm3）的为橡胶；内聚能密度为300-400J/cm3（70-100cal/cm3）的为塑料；内聚能密度＞400J/cm3（100cal/cm3）的为纤维。 04 结晶度对材料性能的影响 ①判断结晶对下列性能的影响：透明性、密度、拉伸强度、伸长率、冲击强度、硬度、弹性、耐热性、耐化学性。 结晶度增加使透明性提高，密度增加，拉伸强度提高，伸长率减小，冲击强度降低（变脆），硬度增加，弹性降低，耐热性提高（使塑料的使用下限温度从Tg提高到Tm），耐化学性提高（由于结晶中分子排列紧密，更加抗渗透）。 ②为什么结晶聚合物是不透明的或半透明的，而非结晶聚合物是透明的？ 当光线通过物体时，若全部通过，则此物体是透明的；若光线全部被吸收，则此物体为黑色。聚合物的晶态结构总是晶区与非晶区共存，而晶区与非晶区的密度不同，物质的折射率又与密度有关，因此，聚合物晶区与非晶区的折射率往往不同。光线通过结晶聚合物时，在晶区界面上必然发生折射、反射和散射，不能直接通过，故两相共存的结