1、高分子聚合物共混改性試題精品文檔聚合物共混改性考試試卷一、判斷題：對的（，），錯的（X）（本大題共17小題，每題1分，其中13題4分，共20分）1 .最早的聚合物共混物出現于1912年，是Hancock將天然橡膠與 古塔波膠混合制成雨衣。（）2 .最早投產的聚合物共混物是在 1942年的PVC/NBR （）3 . 1942年Dowfc學公司出售的Styralloy-22,首次使用了 “聚合物 合金”這一術語。（）4 .銀紋和裂紋的是同一概念的不同說法。（）5 .只有少數聚合物對是完全相容或部分相容，大多數是不相容的。（）6 . 1960年提出了銀紋核心理論。（）7 . 1964年OsO染色技術

2、研究成功，可用透射電鏡（TEM直接觀察 共混物的形態結構。（）8 .在相同的剪切力場中分散相的大粒子比小粒子容易變形，大粒子 比小粒子受到更大的外力。（）9 .界面層的形成：第一步是兩相之間的相互接觸，第二步是兩種聚 合物大分子鏈段之間的相互擴散。增加兩相的接觸面有利于鏈 段擴散，提高兩相之間的粘合力。（）10 .界面層的厚度主要取決于兩種聚合物的相容性，還與大分子鏈段 尺寸、組成以及相分離條件有關。（）11 .基本不混溶的聚合物，鏈段之間只有輕微的相互擴散，因而兩相 之間有非常明顯和確定的相界面。（）12 .隨著兩種聚合物之間混溶性增加，擴散程度提高，相界面越來 越模糊，界面層厚度越來越大，

3、兩相之間的粘合力增大。完全 相容的兩種聚合物最終形成均相，相界面消失。（）13 . Cox和Leal研究了牛頓液體珠滴在剪切作用下形變和流體力學 的穩定性，以稀乳液為模型，懸浮液滴的粘度T i與連續介質.粘度Y 0之比為入二刀1 / Y 0和參數k / 0 a,所以：A） .入和k越大，液滴就越難破碎。（）B） . k與界面張力系數Y成正比，Y與兩種聚合物的相容性有關， 兩種液體的混溶性越小，Y就越大。（）C） .在其他條件相同時，兩種聚合物的混溶性越小，則所得共混物分散相的顆粒就越大。（）D） .當刀0不變時，分散相的粘度越大，液珠就越難變形破碎。所 以，兩種聚合物共混時，若要得到分散均勻的

4、共混物，兩種聚 合物的熔體粘度要相匹配（相接近）。（）14 .在剪切帶內分子鏈有很大程度的取向，剪切帶有高度雙折射現象。（）15 .銀紋體與聚合物界面處會發生光的全反射。（）16 .剪切帶與聚合物界面處會發生光的全反射。（）17 .在銀紋體內分子鏈有很大程度的取向，銀紋體有高度雙折射現二、填空題：（本大題共2小題，每空1分，共9分）18 .聚合物熔體的流變性能主要特征是和O19 . Han和Kim對PE/PS共混物進行了流變學的詳細研究得出的結 論是：PE/PS 75/25時，共混物熔體形態結構為 。粘度出現極大值的原因，顯然由于 增加了流動阻力，即兩相界面之間相互作用的增加會使熔體粘度反常地

5、加，因而 出現極大值。極大值相當于共混物熔體的珠滴狀分散狀態，即珠滴狀的PS分散于PE連相中；而 的極小值相應于共混物熔體的。當粘度為極小值時， 為極大值；而當 粘度為極大值時，為極小值。三、名詞解釋：（本大題共5題，每題3分，其中第22題4分，共 19分）20 .聚合物共混與聚合物共混物：（3分）21 .相容性與混溶性：（3分）22 . NG機理和SD機理：（4分）23 .分散相與相疇：（3分）24 .銀紋與銀紋化、剪切與剪切帶：（3分）25 .應變軟化與應變硬化：（3分）四、簡答題：（本大題共5題，每題5分，共25分）26 .根據相的連續性，寫出聚合物共混物形態結構的基本類型。27 .簡述

6、聚合物透氣性和Fick第一定律并寫出它的數學表達公式。28 .寫出聚合物共混物熔體的彈性效應的數學表示方法。29 .簡述玻璃化轉變法測定聚合物-聚合物相容性的原則30 .簡述橡膠增韌機理中的銀紋-剪切帶理論。五、計算題：（本大題共3小題，31題10分，32題5分，33題12分，共27分）31 .已知在25oC時，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA和聚丙烯酸丁酯（PBA的密度分別為1.179和1.156 g/cm3 ,各化學基團的摩爾吸 引常數 G（2.04 X10-3J1/2m-3/2）分別如下：IOO-C-CH-ch3：214; CH2- :133;' : -93; -C- :275; -。

7、：310 ;1 :28;= CH2:190; =CH-:111 ; 0:70。1） .根據估算法，計算PMM相PBA的溶解度參數。2） .若PMMAJ PBA勺相對分子量均為10000,判斷它們共混時熱力 學相容性程度如何？并說明理由。提示：本題不考慮極性和氫鍵的影響;GmHmT SmHmVm( 12)1 2.121當分子量為10000時，12臨界2臨界的體系可能不發生相分離;0.35 2.04 10 3J1/2m 3/2O32 .若聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）的相對分子質量均為200000,它們重復鏈節之間的12 c 0.01 ,問PE/PP的相容性如何？33 .已知NBR PV5口 HD

8、PE勺性能指標參數如下表:Polyme r日M Pa8/2.04X10-3J1/2m-3/2p/g.cm-3NBR0.999.41.01HDPE0.137.90.955PVC49.09.71.391)根據上表，設計一種橡膠增韌樹脂的兩組分共混物配方，使得分散相以球形無規松散堆砌，。m=0.55, Ke=2.50,共混物的拉伸模量(E)不小于18.0 M Pa ,假設在共混中各組分的體積變化不大，計 算重量共混比。2)根據你設計的配方，你認為此共混物的E最大和最小值各是多少？聚合物共混改性試卷答案一、判斷題，對的(V)，錯的(X)(共20分，其中13題4分)1.( X) , 2. ("

9、),3. ("),4.("),5. ("),6.(，)，7. (V ),8. (，)，9. (，)，10.(，)，11. (，)，12.("),13.A). (V ) , 13.B). (，)，13.C). (，)，13.D). (，)，14. (V),15. (，)，16. ( X) , 17. (X)。二、填空題(9分)18 .聚合物熔體為非牛頓液體；聚合物熔體流動時有明顯的彈性效應。19 .互鎖結構。互鎖結構。彈性效應，彈性效應，互鎖結構。彈性效應，彈性效應。三、名詞解釋(共19分)。20 .答：聚合物共混是指兩種或兩種以上均聚物或共聚物的經混合制

10、成宏觀均勻的材 料的過程。聚合物共混物是指兩種或兩種以上均聚物或共聚物的經混合制成宏觀上均 勻的高分子聚合物的混合物。21 .答：相容性：依靠外界的條件實現了共混物各組分強制的、良好的分散，彼此相互 容納，得到力學性能優良且穩定的聚合物共混物，共混物各組分之間的這種能力。相 容性在熱力學上可能是不相容的，熱力學上也可能是不穩定的，相容的程度有完全相 容、部分相容、不相容。混溶性：共混物各組分之間形成了均相的體系，其極限是分子水平上的相容，其特點 是，共混物的玻璃化溫度 (Tg )只有一個值，相當于完全相容。22 .答：處于介穩定的體系，相分離不能自發進行，需要成核作用，包含核的形成和核 的增長

11、兩個階段，這樣的相分離過程機理稱為成核-增長分離過程機理即NG機理。成核是由濃度的局部升落引發的，成核活化能與成一個核所需的界面能有關，成核之后，因大分子成核微區擴散而使珠滴增大.珠滴的增長又分為擴散和凝聚粗化兩個階段，每一 階段都有取決于界面的平衡.由NG機理進行相分離而形成的形態結構主要為珠滴/基體,即一種為連續相，另一種是以球狀顆粒形式的分散相.液-液相分離。處于不穩定的體系，在相分離過程中，物質向濃度較大的方向擴散，即反向擴散來完 成的，稱為旋節分離，即為 SD機理。SD分離起始于均相的、混溶的體系，相疇（微 區）尺寸增長有：擴散、液體流動和粗化三階段，可形成三維共連續的形態結構，可

12、發生在任意濃度，產生的相疇微小（納米），僅限于相容體系，液-液相分離。23 .答：在共混物中兩個或多個相中只有一個連續相，此連續相為分散介質，稱之為基 體，其他分散于連續相中的相是 分散相。在復相聚合物體系中，每一相都以一定的聚 集態存在，因為相之間的交錯，所以連續性較小的相或不連續的相就被分成很多的微 小區域，這種微小區域稱為 相疇。24 .答：玻璃態聚合物在應力作用下會產生發白現象，這種現象叫應力發白現象，亦稱 銀紋現象，這種產生銀紋的現象也叫 銀紋化。聚合物中產生銀紋的部位稱為銀紋體或 簡稱銀紋。聚合物在一定的剪切應力作用下，可產生明顯的局部的形變，這種形變稱為剪切形變，由剪切形變所構成

13、的形變區域稱為 剪切帶。25 .答：應變軟化就是材料對應變的阻力隨應變的增加而減小，是由于在較大應變時 大分子鏈各物理交聯點發生重新組合形成有利于形變發展的超分子結構的緣故。當形 變值很大時，這種大形變能導致大分子鏈的明顯取向，造成應變硬化現象。四、問答（共25分，每小題5分）26 .答：完全相容的兩組分可形成均相，部分相容的兩組分共混物按相的連續性分成： 單相連續結構（一相連續，另一相是分散相）、兩相互鎖結構或交錯結構、相互貫穿 的兩相連續結構。27 .答：當固體兩邊的氣體壓力不同時，氣體分子會穿過聚合物從壓力較高的一邊向壓 力較低的一邊擴散，這叫做聚合物的透氣性。Fick第一定律：單位面積

14、，單位時間的氣體透過量 q與濃度梯度成正比。qDC ，式中q為擴散速率,D為擴散系數，C為擴散分子的濃度，dC/dx為沿薄dx膜厚度方向的濃度梯度。28 .答：聚合物熔體在流動中會發生大分子構象的改變，產生可逆的彈性形變，因而發 生彈性效應。這種彈性效應可用不同的指標表示，其數學表達式如下。最常用的指標 是出口膨脹比：B=dj/D, dj為流出物直徑，D為模口直徑。其他常采用的指標有 ：出口壓 力P出；法向應力差，如第一法向應力差P 11守2為流動方向的法向應力，T 2 2為速度梯度方向的法向應力）；可恢復性剪切形變S R等。這些不同指標之間具有如下的關系。 Sr=1/2 X（tii一 曜 2

15、） / /二營/g pit22=2 0（dj/D） 6 2 1/2P1 T2 2 =P出十的xd P出 /d 及 , 式中,為管壁處剪切應力；G為剪切模量。29 .答：聚合物共混物的玻璃化轉變溫度與兩種聚合物分子級的混合程度有直接的關 系。若相容，共混物是均相體系，就只有一個玻璃化溫度，此玻璃化溫度取決于兩組分的玻璃化溫度和體積分數。若完全不相容，形成界面明顯的兩相結構，就有兩個玻璃 化溫度，分別等于兩組分的玻璃化溫度。若部分相容，體系的玻璃化溫度介于上述兩 種極限情形之間。30 .答：橡膠增韌機理中的銀紋 -剪切帶理論：第一，橡膠顆粒是充作應力集中中心, 誘發大量銀紋或剪切帶。大量銀紋或剪切

16、帶的產生和發展要消耗大量能量。第二，橡 膠顆粒是控制銀紋的發展并使銀紋及時終止而不致發展成破壞性的裂紋。第三，剪切 帶是終止銀紋的另一個重要因素，特別是基體韌性較大而有大量剪切帶產生時。第 四，除了終止銀紋之外，橡膠顆粒和剪切帶還能阻滯、轉向并終止已經存在的小裂紋 的發展。五、計算題（27分，31題10分，32題5分，33題12分）31.解：1） . PMMA的重復鏈節單元如下結構式, 其相對式量為M=100,所以它的溶解度參數：CH3I。-(CH2-C)n-COO-CH 3收集于網絡，如有侵權請聯系管理員刪除1/23/2mdGi1.179 (214 133 93 310 214)3 ,甲9.

17、17 2.04 10 JM100而PBA的重復鏈節單元如下結構式,-(CH 2-CH)n-COO-CH 2cH 2cH 2cH3,其相對式量為 M=128,溶解度參數：3/2 2).在不d Gi1.156 (4 133 214 28 310)3 ,1/2128丁 L 9.79 2.04 10 J m考慮極性和氫鍵的影響時，當GmHm T Sm< 0時，共混體系的混合可自發進行，才能相容。又因為在共混時Sm很小，幾乎是 Sm 0。所以只有當Hm< 0時，才有 Gm H m T Sm< 0 ； 23 231/23/2 2 一又（甲 丁）=（9.17 9.79） 2.04 10 0

18、.384 （2.04 10 J m ） >0，即Hm Vm（甲丁）2甲丁0,這說明了 PMMA與PBA共混時是不可能相容的；當相對分子量為10000時，甲 丁0.62 2.04 10 3J1/2m 3/2 | 12I產界 0.35 2.04 10 3 J1/2m 3/2 ,這也說明兩者共混時是不相容的。2_ ,11132.解：當12 j= j=12 c 0.01時，PE/PP才可能完全相容。PE的2ml. m2重復鏈節的式量=28, PP的重復鏈節的式量=42,所以PE的聚合度：m1200000, PE的聚合度:282m2200000423.5 10 4 ,111220000020000

19、0,28.42即12小于 12 c 0.01 ,所以PE/PP可完全相容33.答：1)因為 NBR、PVC 和 HDPE 的溶解度參數分別為：9.4X2.04 M0-3J1/2m-3/2, 9.7 X2.04 »0-3J1/2m-3/2, 7.9X2.04 »0-3J1/2m-3/2,所以可知，當 PVC 與 NBR 共混時可能有很 好的相容性，而當 HDPE與NBR共混時，是不相容的，不相容的共混物HDPE/NBR的拉伸模量達不到18.0 M Pa。因此，只能制成一種橡膠增韌樹脂的雙組分共混物PVC/NBR , NBR為橡膠組分且是分散相，PVC則是樹脂組分是連續相。使PVC/NBR的拉伸模量為18.0 M Pa,即：P=18.0M Pa, Pi=49.0 M Pa, P2=0.99 M Pa, pi=1.39, p2= 1.01.A t = 1/A=1/( K e1)=1/(2.50-1)=2/3,Bt = (P1/P2) 1/( Pi/P2)+1=(49.0/