Question

.什么是高聚物的脆性断裂与韧性断裂?如何判定?为什么说断裂表面形状和断裂

Answer 1

问：.什么是高聚物的脆性断裂与韧性断裂?如何判定?为什么说断裂表面形状和断裂

答：高聚物的脆性断裂与韧性断裂是指高聚物材料在受力过程中发生断裂时的不同行为和性质。

答：脆性断裂是指高聚物在受到外部应力作用时，出现迅速且没有明显塑性变形的断裂现象。脆性断裂通常发生在高聚物的玻璃化转变温度以上，其断裂面呈现光滑平整的特征，没有明显的拉伸或变形。

答：韧性断裂是指高聚物在受到外部应力作用时，经历一定程度的塑性变形后才发生断裂现象。韧性断裂通常发生在高聚物的玻璃化转变温度以下，其断裂面呈现出撕裂、纤维状或粗糙的特征，具有明显的拉伸和变形。

答：判定高聚物的断裂性质可以通过以下方法：1. 断口观察：观察高聚物材料的断裂面形貌。光滑、平整的断裂面常常表示脆性断裂，而撕裂、纤维状或粗糙的断裂面通常表示韧性断裂。2. 弯曲试验：通过对高聚物材料进行弯曲试验，观察其断裂行为。脆性断裂常常表现为迅速的断裂，而韧性断裂则会有一定程度的塑性变形和延展。3. 冲击试验：通过对高聚物材料进行冲击试验，观察其断裂行为。脆性断裂通常会产生明显的脆裂韧性断裂则会有较高的抗冲击性能。断裂表面形状和断裂性质密切相关。在脆性断裂中，高聚物材料发生迅速断裂，断口平整光滑，没有明显的塑性变形。而在韧性断裂中，高聚物材料经历了一定程度的塑性变形，断口表面会呈现撕裂、纤维状或粗糙的特征。这是由于断裂过程中材料内部发生的微观断裂与塑性变形机制的不同所导致的。断裂表面形状能够提供关于材料断裂性质和断裂机制的重要信息。

问：分子链支化程度提高，拉伸强度降低，但冲击强度提高。为什么？

答：分子链支化程度提高会导致高聚物材料的拉伸强度降低，但冲击强度提高的主要原因是分子链的排列结构和分子链之间的相互作用方式的改变。当高聚物的分子链支化程度增加时，分子链之间的交联或侧支结构增多，这会使高聚物的链段在受力时更容易发生滑移或剪切。这种滑移或剪切行为会降低高聚物材料的拉伸强度，因为分子链之间的相互作用变弱，材料更容易发生断裂。

答：然而，分子链的支化也能够提高高聚物的冲击强度。分子链的支化能够增加高聚物材料的链段间距离，使其更加柔软和可延展。当受到冲击加载时，分子链之间的交联或侧支结构能够吸收和分散冲击能量，从而减轻冲击的影响。这样，高聚物材料在冲击加载下具有更好的抗冲击性能和韧性。因此，分子链支化程度提高会导致高聚物材料的拉伸强度降低，但冲击强度提高。这是由于分子链结构的变化对高聚物材料的力学性能产生的影响不同所致。

问：9.有哪些结构因素会影响高聚物的玻璃化转变温度？

答：高聚物的玻璃化转变温度是指高聚物从玻璃态转变为橡胶态的温度。它是高聚物材料的重要性质之一，受到多种结构因素的影响。以下是几个常见的结构因素：

答：1. 分子量：高聚物的分子量对其玻璃化转变温度有显著影响。一般来说，分子量越高，玻璃化转变温度也越高。这是因为高分子量的聚合物具有更多的分子链段，相互之间的力学约束更强，需要更高的能量来克服这种约束，从而提高了玻璃化转变温度。2. 分子结构：高聚物的分子结构也会影响其玻璃化转变温度。例如，线性聚合物和支化聚合物在相同条件下，支化聚合物的玻璃化转变温度通常会更高。这是因为支化结构可以增加分子链之间的交联或侧支结构，从而增强高聚物分子链之间的相互作用，提高玻璃化转变温度。3. 构型和排列方式：高聚物的构型和排列方式也会影响其玻璃化转变温度。例如，无序排列的高聚物分子链相对自由，其玻璃化转变温度较低；而有序排列的高聚物分子链受到更强的限制，其玻璃化转变温度较高。4. 侧链或交联结构：在某些高聚物中，引入侧链或交联结构可以改变分子链的移动性，从而影响玻璃化转变温度。侧链或交联结构可以增加分子链的交叉点或交联点，使高聚物更加致密，需要更高的能量来改变其构象，从而提高玻璃化转变温度。需要注意的是，以上结构因素对高聚物玻璃化转变温度的影响是相互关联的，不同因素的相互作用会共同决定高聚物的玻璃化转变温度。此外，高聚物的玻璃化转变温度还受到外部条件（如压力和湿度）的影响。

问：1.什么是软物质？为什么说高聚物是软物质的一种？

答：软物质是指在常规温度下呈现出可变形、可流动或可变形的材料。它们具有柔软、可塑性、可变形性和可重构性的特点。软物质的研究领域涉及凝胶、乳液、液晶、聚合物、胶体等多个领域，包括液态和凝胶态的物质。高聚物是一种软物质的典型代表。高聚物是由大量重复单元通过共价键连接而成的聚合物。它们通常具有线性或支化的分子结构，其中的分子链可以在温度和压力的作用下发生可逆的变形和流动。高聚物的柔软性和可变形性源于其分子链之间的弱相互作用力，例如范德华力和链段之间的旋转和滑动。这些相互作用力可以被热能或外界应力打破，使高聚物呈现出可变形的特性。高聚物的柔软性使其具有广泛的应用领域，包括橡胶制品、塑料制品、纤维材料等。它们可以通过加工、模压、注塑等工艺形成各种形状和结构，适应不同的应用需求。同时，高聚物的柔软性也为其在生物医学、材料科学、纳米技术等领域中的应用提供了可能性。

问：12.晶态高聚物在拉伸时会发生什么结构上的变化？

答：当晶态高聚物在拉伸过程中，会发生以下结构上的变化：1. 取向化：晶态高聚物在拉伸时，分子链会趋向于沿着拉伸方向排列，导致分子链的取向化。这使得晶态高聚物在拉伸方向上具有较高的强度和刚性。2. 分子链伸长：在拉伸过程中，分子链会发生伸长，使晶体中的晶胞间距增大。这是由于分子链在外力作用下发生滑动和延伸，导致分子间相互作用减弱。3. 结晶区域减少：在拉伸过程中，晶态高聚物的结晶区域会减少。由于拉伸过程会打破晶体的完整性，使得结晶区域发生断裂，晶粒变小或消失。4. 结晶度降低：拉伸会导致晶态高聚物中的结晶度降低。结晶度是指材料中结晶区域所占的比例，拉伸过程中的结晶区域减少会导致结晶度下降。5. 结晶形态改变：在拉伸过程中，晶态高聚物的结晶形态可能会发生改变。例如，原来的立方晶体可能变成棒状晶体或纤维状晶体。这些结构上的变化会导致晶态高聚物的物理性质发生变化，如强度、弹性模量、断裂韧性等。拉伸过程中的结构变化也会影响高聚物的加工性能和应用性能。

问：高分子材料的物理交联及其应用

答：高分子材料的物理交联是指通过物理作用力将高分子链束缚在一起形成网络结构，而不涉及化学反应。常见的物理交联方式包括物理交联剂的加入、温度变化、溶剂效应等。

答：物理交联的主要优势在于可逆性和可控性，因此在许多领域中得到广泛应用。以下是一些常见的高分子材料物理交联及其应用：1. 热交联：通过升温使高分子链之间的相互作用增强，形成交联结构。这种交联方式可以用于制备热塑性弹性体、热稳定材料、形状记忆材料等。2. 光交联：利用光敏交联剂对高分子进行照射，触发光化学反应而形成交联结构。光交联常用于制备光固化树脂、光敏电介质材料等。3. 离子交联：通过引入具有交联功能的离子交联剂，利用离子间相互吸引力形成交联结构。离子交联可用于制备离子凝胶、离子交换膜等。4. 氢键交联：通过高分子链上的氢键相互作用形成交联结构。氢键交联常用于制备高分子凝胶、超分子材料等。5. 相分离交联：通过调控高分子材料中两个或多个互相不相容的组分，使其在特定条件下相分离并形成交联结构。相分离交联常用于制备微相分离膜、分子筛等。

答：这些物理交联方式可以根据需要进行调控，从而实现对高分子材料性能的调整和优化。物理

问：从结构与性能关系、应用及研究进展等方面论述高分子材料的粘弹性。

答：高分子材料的粘弹性是指材料在受力过程中的变形行为与时间的关系，这种现象被称为粘性或粘弹性。粘弹性是高分子材料的一个重要特性，它对材料的使用性能和加工性能有着重要的影响。

答：结构与性能关系方面，高分子的粘弹性与其分子结构和聚集态结构有关。高分子的分子结构包括分子量、分子链的柔性和分支程度等，这些因素都会影响材料的粘弹性。此外，高分子的聚集态结构，如晶相、取向和织构等也会影响材料的粘弹性。

答：在应用方面，高分子的粘弹性对其加工和使用有着重要的影响。例如，在加工过程中，高分子的粘弹性会影响其流动行为和成型性能，从而影响制品的外观和性能。在应用过程中，高分子的粘弹性也会影响其使用性能，如材料的断裂行为、疲劳性能和稳定性等。

答：在高分子材料的粘弹性研究进展方面，近年来研究者们主要集中在以下几个方面：发展新的测试技术和方法，以更准确地测量高分子的粘弹性行为。研究高分子的粘弹性机理和本构关系，以更好地理解其变形行为。利用分子设计和化学改性等方法，调节高分子的粘弹性行为，以改进材料的使用性能和加工性能。在高分子材料的应用领域中，研究和开发基于粘弹性的先进功能材料，如橡胶弹性材料、阻尼材料和振动减震材料等。

答：高分子材料的粘弹性是一个重要的特性，它对其加工和使用有着重要的影响。通过研究和调节高分子的粘弹性行为，可以为材料的性能优化和使用提供更好的解决方案。