2025年大学大二（高分子材料与工程）高分子物理阶段测试试题及答案.doc

2025年大学大二（高分子材料与工程）高分子物理阶段测试试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：每题2分，共15题。每题只有一个选项符合题意，请将正确选项的序号填在题后的括号内。

1. 高分子链的柔顺性与下列哪种因素关系不大（ ）
A. 主链结构 B. 取代基 C. 分子量 D. 分子间作用力

2. 下列哪种高分子材料的玻璃化转变温度最高（ ）
A. 聚乙烯 B. 聚氯乙烯 C. 聚苯乙烯 D. 聚甲基丙烯酸甲酯

3. 高分子材料的粘弹性表现不包括以下哪一项（ ）
A. 蠕变 B. 应力松弛 C. 滞后 D. 弹性模量恒定

4. 结晶高分子材料的熔点与下列因素有关的是（ ）
A. 分子量 B. 结晶度 C. 分子链柔顺性 D. 以上都是

5. 高分子溶液的特性粘度与高分子的哪种性质相关（ ）
A. 分子量 B. 分子形状 C. 溶剂性质 D. 以上都是

6. 下列哪种方法不能测定高分子材料的玻璃化转变温度（ ）
A. 差示扫描量热法 B. 动态热机械分析 C. 膨胀计法 D. 凝胶渗透色谱法

7. 高分子材料的取向态结构是（ ）
A. 热力学平衡态 B. 非热力学平衡态 C. 与温度无关 D. 与外力无关

8. 下列哪种高分子材料具有较好的拉伸强度（ ）
A. 线性高分子 B. 支化高分子 C. 交联高分子 D. 体型高分子

9. 高分子材料的溶解过程通常分为（ ）
A. 一个阶段 B. 两个阶段 C. 三个阶段 D. 四个阶段

10. 下列哪种高分子材料的结晶速度最快（ ）
A. 球晶 B. 片晶 C. 树枝状晶 D. 孪晶

11. 高分子材料的内聚能密度与下列哪种性质有关（ ）
A. 溶解性 B. 力学性能 C. 热性能 D. 以上都是

12. 下列哪种高分子材料的分子链刚性最大（ ）
A. 聚乙炔 B. 聚对苯二甲酸乙二酯 C. 聚甲醛 D. 聚碳酸酯

13. 高分子材料的粘流温度与下列因素有关的是（ ）
A. 分子量 B. 分子链柔顺性 C. 外力作用时间 D. 以上都是

14. 下列哪种方法可以制备高分子合金（ ）
A. 机械共混 B. 溶液共混 C. 乳液共混 D. 以上都是

15. 高分子材料的老化是指（ ）
A. 高分子材料的降解过程 B. 高分子材料的交联过程 C. 高分子材料性能随时间下降的过程 D. 高分子材料的结晶过程

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（每题2分，共10分）
1. 高分子链的构型分为______和______。
2. 高分子材料的三种力学状态是______、______ 和______。
3. 测定高分子材料结晶度的方法有______、______ 和______等。
4. 高分子溶液的混合熵由______和______两部分组成。
5. 高分子材料的增强方法有______、______ 和______等。

三、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述高分子链柔顺性的影响因素。
2. 说明高分子材料玻璃化转变温度的测定方法及原理。
3. 分析高分子材料结晶过程及其影响因素。

四、论述题（20分）
材料：某高分子材料在不同温度下的力学性能测试结果表明，在低温下表现出脆性断裂，随着温度升高，材料逐渐变得韧性，出现明显的屈服现象，且拉伸强度和断裂伸长率都有所提高。当温度继续升高到一定程度后，材料又变得柔软，容易发生粘性流动。
问题：请从高分子材料的结构与性能关系角度，分析上述现象产生的原因。（答题区域：请详细阐述高分子材料在不同温度下的结构变化以及这些变化如何导致力学性能的改变。）

五、计算题（10分）
已知某高分子材料的特性粘度[η] = 2.0，根据Mark-Houwink方程[η] = K M^α，其中K = 1.0×10^-3，α = 0.7，计算该高分子材料的分子量。（答题区域：请写出详细的计算步骤和结果。）

答案：
1. 答案：D
2. 答案：C
3. 答案：D
4. 答案：D
5. 答案：D
6. 答案：D
7. 答案：B
8. 答案：A
9. 答案：B
10. 答案：A
11. 答案：D
12. 答案：A
13. 答案：D
14. 答案：D
15. 答案：C

二、
1. 构型异构体；旋光异构体
2. 玻璃态；高弹态；粘流态
3. X射线衍射法；密度法；DSC法
4. 熵变；混合热
5. 纤维增强；粒子增强；共混增强

三、
1. 主链结构：碳链高分子柔顺性好，杂链高分子次之，元素有机高分子较差。取代基：极性取代基降低柔顺性，非极性取代基增加柔顺性；取代基体积大，空间位阻大，柔顺性降低；取代基分布对称，柔顺性好。分子量：分子量较低时，链段运动受分子间作用力影响小，柔顺性好；分子量增大，分子链间相互作用增强，柔顺性降低。分子间作用力：分子间作用力大，柔顺性降低。
2. 差示扫描量热法（DSC）：测量输给物质和参比物的功率差与温度关系。在玻璃化转变温度处，高分子材料的比热发生突变，通过测量比热变化来确定玻璃化转变温度。动态热机械分析（DMA）：测量材料在动态载荷下的力学性能和温度关系。在玻璃化转变温度处，储能模量和损耗模量等力学性能参数发生变化，据此确定玻璃化转变温度。膨胀计法：利用高分子材料在玻璃化转变温度附近体积的突变来测定。通过测量体积变化与温度关系，确定玻璃化转变温度。
3. 结晶过程：包括晶核形成和晶体生长。晶核形成有均相成核和异相成核。晶体生长方式有平面生长、螺旋生长和树枝状生长等。影响因素：分子链结构，分子链柔顺性好、对称性高，结晶容易；分子量，分子量适中有利于结晶；温度，在熔点以下适当温度结晶速度快；应力，适当应力可促进结晶；杂质，有的杂质可促进结晶，有的则起阻碍作用。

四、在低温下，高分子材料处于玻璃态，分子链段被冻结，只有小的振动，材料表现出脆性断裂。随着温度升高，进入高弹态，分子链段开始运动，材料变得韧性，出现屈服现象，拉伸强度和断裂伸长率提高。温度继续升高到粘流态，分子链整体开始移动，材料变得柔软，容易发生粘性流动。

五、由[η] = K M^α可得，M = ([η]/K)^(1/α) = (2.0 / 1.0×10^-3)^(1/0.7) ≈ 1.26×10^6 。