性能学习题

第一章

一、名词解释

弹性模量、弹性极限、弹性比功、塑性变形、屈服强度、抗拉强度、银文、应变软化现象、应力状态软性系数、硬度

弹性模量：是单位应变所需应力的大小，物理意义是产生100 %弹性变形所需的

应力。

弹性极限σe： 是材料发生可逆的弹性变形的上限应力值，应力超过此值，则材

料发生塑性变形 。

弹性比功： 是材料开始塑性变形前单位体积所能吸收的弹性变形功，又称弹性

比能或应变比能，用αe表示，它在数值上等于应力-应变曲线弹性段以下所包围的面积

塑性变形:是微观结构的相邻部分产生永久性位移，而不引起材料断裂的现象。 屈服极限：材料的屈服极限定义为应力-应变曲线上屈服平台的应力

抗拉强度σb ：是试样拉断前所承受的最大应力，即试样所能承受的最大载荷

Fb与其原始截面积的比值

银文：一些高聚物在较低的应力（一般低于屈服应力）或环境因素的影响下，其

表面或内部出现的许多肉眼可见的有序或无序的微裂纹

应变软化现象：是指在高分子材料屈服以后，为使材料继续形变的真应力就有一

个不大的下跌 ，相应于应力-应变曲线中的YC段 。

应力状态软性系数：最大正应力和最大切应力的比值

硬度：表征材料软硬程度的一种力学性能指标 500 HBW10/3500/30； 650HV30/20 σP；σe；σs；σb

简述题

1．简述高分子材料的应力-应变曲线类型、主要特点及典型材料。

（1）硬而脆型 此类材料弹性模量高（Oe段斜率大）而断裂伸长率很小（<2％）。在很小应变下，材料尚未出现屈服已经断裂，断裂强度较高，作为刚性制品可承受静压力，不宜冲击。在室温或室温之下，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂等表现出硬而脆的拉伸行为。

（2）硬而强型 此类材料弹性模量高，断裂强度高，断裂伸长率小。通常材料拉伸到屈服点附近就发生破坏（εb大约为5%）。硬质聚氯乙烯制品属于这种类型。

（3）硬而韧型 此类材料弹性模量、屈服应力及断裂强度都很高，断裂伸长率也很大，应力－应变曲线下的面积很大，说明材料韧性好，是优良的工程材料。硬而韧的材料，在拉伸过程中显示出明显的屈服、冷拉或细颈现象，细颈部分可产生非常大的形变。随着形变的增大，细颈部分向试样两端扩展，直至全部试样测试区都变成细颈。很多工程塑料如聚酰胺、聚碳酸酯以及醋酸纤维素、纤维素等属于这种材料。材料受力时，多属于韧性破坏，受力部位会发白，如聚碳酸酯（σb＝66～70 MPa，E＝2.4×104，εb≈100％）。

（4）软而韧型 此类材料弹性模量和屈服应力较低，断裂伸长率大（200 %～1000 %），断裂强度可能较高，应力－应变曲线下的面积大。各种橡胶制品和增塑聚氯乙烯具有这种应力－应变特征。

（5）软而弱型 此类材料弹性模量低，断裂强度低，断裂伸长率也不大。一些聚合物软凝胶和干酪状材料具有这种特性。如未硫化的天然橡胶，在加工过程中（如汽球成型）需利用这些特性，用吹气胀大达到所需要求的形状后再硫化，成为（4）类材料。

⑥材料弱而脆，一般为低聚物，无做材料的应用价值。

2．影响高分子材料强度的因素有哪些？如何对高分子材料增强？

除了化学组成之外，这些结构因素包括分子量及其分布、支化和交联、结晶度和结晶的形态、共聚的方式、分子取向、增塑以及填料等。 （1）在大分子链中引入极性基团或能形成氢键的基团 （2）对高聚物链段进行适度的交联，可以提高强度 （3）提高高聚物的结晶度；加入成核剂形成微晶；取向 （4）定向聚合制备结构规整均一的高聚物，提高结构的均一性 （5）.填料增强

3、比较结晶态高聚物与非晶态高聚物的塑性变形机理的异同点。

塑性变形主要是由于切应力引起的。是微观结构的相邻部分产生永久性位移，而不引起材料断裂的现象。

结晶态高分子材料:塑性变形是由薄晶转变为沿应力方向排列的微纤维束的过程

非晶态高分子材料：在正应力作用下形成银纹和切应力作用下无取向分子链局部转变为排列的纤维束

4. 简述拉伸、压缩、弯曲、几种实验的特点及应用。

压缩试验的特点及应用

（1）单向压缩用于脆性材料，显示其在静拉伸所不能反映的韧性状态下的性能 （2）塑性材料一般不采用压缩

（3）多向不等压缩适用于脆性更大的材料，反映材料的微小塑性差异。 弯曲试验的特点及应用

(1)常用于测定那些由于太硬难于加工成拉伸试样的脆性材料的断裂强度，并能显示出它们的塑性差别。

(2)用来比较和评定材料表面处理层的质量． (3)弯曲不能使塑性材料断裂 扭转试验特点及应用

(1) 测定在拉伸时呈现脆性的材料的强度和塑性。

(2) 对各种表面强化工艺进行研究和对机件的热处理表面质量进行检验。 (3) 精确评定拉伸时出现颈缩的高塑性材料的形变能力和形变抗力。 (4)测定材料的切断强度的最可靠方法。 (5)根据断口特征区分断裂方式是正断还是切断。

5. 试画出非晶态高分子材料的拉伸应力-应变曲线，说明拉伸过程中试样的变化过程。

拉伸过程高分子链的三个阶段及运动情况： ▲弹性形变（开始～e点，键长、键角变化） ▲强迫高弹形变（e点以后，连段运动）

▲塑性变形（y点以后，连段运动，分子间滑移） 5. 简述高分子材料的微观屈服现象 剪切带和银纹化

在单向拉伸到屈服点时出现与拉伸方向成±450的剪切带

高聚物受到张应力作用时，在材料某些薄弱环节上应力集中，而产生局部塑性形变，而在材料表面或内部出现垂直于应力方向的微细凹槽或“裂纹”的现象 6. 简述高分子材料的塑性变形机理

材料的塑性变形是微观结构的相邻部分产生永久性位移，而不引起材料断裂的现象。

无取向的晶态高聚物在塑性变形过程中，首先是球晶的破坏，使与应力垂直的薄晶与无定型相分离，随变形的继续进行，薄晶沿应力方向排列。晶体破碎成小晶块时，分子链仍然保持折叠结构。随着变形进一步发展，小晶体沿拉伸方向整齐排列，形成长的纤维，当薄晶转变为微纤维束的晶块时，分子链沿拉应力方向伸展开，微纤维的定向排列以及伸展开的分子链的定向排列，使高分子材料强度大幅度提高。由于微纤维间的联结，分子链进一步伸展，微纤维结构的继续变形非常困难，从而造成形变硬化。

非晶态（玻璃态）高聚物的塑性变形机理主要是行为银纹。在拉应力作用下，材料的弱结构或缺陷部位往往被先拉开，形成亚微裂纹或空洞。这些空洞继续发展便形成肉眼可见的银纹。银纹内部为有取向的纤维和空洞交织分布，在继续变形过程中，银纹的长度在与拉应力垂直方向上生长，其厚度变化不大。随着塑性变形量的增大，银纹数量不断增多，高密度的银纹可产生超过100%的应变。由于银纹中的纤维取向排列，强度增高，因而随着变形量的增大，材料将不断产生应变硬化。

四、计算题

1. 一直径为3.0mm，长度为180.0mm的杆，在3000N的载荷作用下直径缩至2.7 mm，试求：

（1）在该载荷下的工程应力与工程应变。 （2）在该载荷下的真实应力与真实应变

2. 一个典型拉伸试样的标距为50mm，直径为13mm，试验后将试样对接起来以重现断裂时的外形，试问：

（1）若对接后的标距为81mm，伸长率是多少？

（2）若缩颈处最小直径为6.9mm，则断面收缩率是多少？

第二章

一、名词解释题：

高弹性、应变诱导结晶、滞弹性、粘弹性、蠕变、应力松弛、滞后现象、内耗

高弹性——聚合物（在Tg以上）处于高弹态时所表现出的独特的力学性质，又

称橡胶弹性

应变诱发结晶：橡胶试样被拉伸后，网链沿拉伸方向取向，有序化程度提高，有

利于结晶的形成。这种由于应变取向而产生结晶的现象称为应变诱发结晶。

滞弹性（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加

弹性应变的性能。

粘弹性：是指材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机理都同时存在的力学行

为

蠕变:在一定温度、一定应力的作用下，聚合物的形变随时间的变化，反映了材

料尺寸的稳定性和长期负载能力。

应力松弛:在固定的温度和形变下，聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的

现象。

滞后现象:应变随时间的变化一直跟不上应力随时间的变化的现象。 力学损耗(内耗): 由于力学滞后而使机械功转换成热的现象，称为力学损耗 二、填空题：

1. 橡胶高弹性的热力学本质为 ，其弹性模量随温度升高而 。

2. Tg标志着塑料使用的 和橡胶使用的 ，前者常表征塑料的 ，

后者表征橡胶的 用 表示其耐热温度。

；对结晶塑料常

3. 玻璃态高聚物发生强迫高弹形变的温度区间为 ，结晶高聚物发生冷拉的温度

区为 。

4.增加分子链支化程度，使分子间距离 ，分子间作用力 ，因而高聚物的拉

伸强度 ，断裂伸长率会 ，冲击强度会 。

5.根据时温等效性原理，当温度由低温移向高温时，其移动因子αT（大于或小于） 1。 三、简述题

1．比较玻璃态高聚物的强迫高弹形变和橡胶的高弹形变，并分别说明其本质和表现形式。

高弹性的本质是熵弹性，即高弹形变主要引起体系的熵变；而普弹性的本质是能弹性，

即普弹形变主要引起体系的内能变化。结合分子运动的机理来看，高聚物发生高弹形变时，高分子链通过链段运动从卷曲构象转变为伸展构象，引起体系构象熵的减小；外力除去后，体系又自发地朝熵增加方向变化，即高分子链从伸展构象回复到卷曲构象，高弹形变得以回复。而在普弹形变中，分子运动的机理是键长和键角的变化。

3．简述高弹性的特点及本质。

（1）高弹性的特点：

（i）弹性模量小，形变量很大；（ii）弹性模量与绝对温度成正比；（iii）形变时有热效应； （iv）在一定条件下，高弹性表现明显的松弛现象。 （2）高弹性的本质

高弹性是由熵变引起的，在外力作用下，橡胶分子链由卷曲状态变为伸展状态，熵减小，当外力移去后，由于热运动，分子链自发地趋向熵增大的状态，分子链由伸展再回复卷曲状态，因而形变可逆。

3.简述温度与频率对聚合物的内耗的影响。

在Tg以下，高聚物受外力作用形变很小，这种形变主要是由键长和键角的变化引起的，速度很快，几乎完全跟得上应力的变化，δ很小，所以内耗也很小。温度升高，在向高弹态过渡时，由于链段开始运动，旧体系的粘度还很大，链段运动时受到摩擦阻力比较大，因此高弹形变明显落后于应力的变化，δ较大，内耗也大。当温度进一步升高时，虽然形变大，但链段运动比较自由，δ变小，内耗也小。因此在玻璃化转变区域会出现一个内耗的极大值，称为内耗峰。向粘流态过渡时，由于分子间互相滑动，因而内耗急剧增加。

频率很低时，高聚物的链段运动完全跟得上外力的变化。内耗很小，高聚物表现出橡胶的高弹性，在频率很高时，链段运动完全跟不上外力的变化，内耗也很小，高聚物呈现刚性，表现出玻璃态的力学性质；只有中间区域，链段运动跟不上外力的变化，内耗在一定的频率范围内出现一个极大值

4.简述时-温等效原理及其应用

对粘弹性材料的力学松弛性能而言，时间和温度的影响等效，只要改变时间尺度，就能使不同温度下的材料性能相互等价。

时间-温度等效原理的重要性在于，它使我们可以利用在有限温度和（或）有限时间内测量的材料性质，通过等效原理推广得知在更宽的温度和时间范围内材料的性能。利用时间-温度等效原理也能帮助我们将一种实验或工艺，设计在比较容易达到的温度或时间尺度范围内进行，提高工作效率。

四、计算题

已知某聚合物材料在25℃时模量从106Pa松弛到2×105Pa需要104h，该聚合物的Tg = 55℃，试问

同样的松弛过程在80℃时需要多长时间？

第 3章 课程内容 作业

一、名词解释

应力场强度因子、断裂韧度、K判据

应力场强度因子KⅠ反映了裂纹尖端区域应力场的强度

断裂韧度：当σ=σc或a=ac时，也就是在裂纹尖端足够大的范围内，应力达到材料的断裂强度，裂纹便失稳扩展而导致材料的断裂，这时KI也达到了一个临界值，表示材料抵抗断裂的能力。

K判据：应力场强度因子KI和断裂韧度KIC的相对大小 二、简答题

1. 试述韧性断裂与脆性断裂的区别，为什么说脆性断裂最危险？

脆性断裂是材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程。韧性断裂是材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程。

2. 试述影响高聚物韧-脆转变的因素有哪些？ （1）温度和应变速率

温度增加，韧脆转变点向低温移动，材料变韧

应变速率增加，韧脆转变点移向高温，材料变脆

（2）分子量 分子量变大将减小断裂应力，Tb移向高温，高聚物变脆 （3）支化：影响较复杂

（4）交联：增加屈服应力， Tb移向高温，材料变脆。 （5） 增塑：对屈服应力的降低比对断裂应力降低得多， Tb移向低温。增塑的高聚物是韧性材料。 3. 试述聚合物材料的断裂过程和断面形貌。

断裂过程包括裂纹的引发、慢速扩展和快速扩展三个阶段。断裂源首先在材料最薄弱处形成，一般是主裂纹通过单个银纹扩展；

随着裂纹扩展和应力水平提高，主裂纹不再是通过单个银纹扩展，而是通过多个银纹扩展，因而转入雾状区；

当裂纹扩展到临界长度时，断裂突然发生。

高分子材料在脆性断裂时都能在断面上形成镜面区、雾状区和粗糙区这三个特征区域

宏观上呈现平坦光滑的半圆形镜面状，一般出现在构件边缘或棱角处 ，是材料在断裂初始阶段主裂纹通过单个银纹缓慢扩展形成的

宏观上平整但不反光，像毛玻璃。放大时能看到许多抛物线花样，抛物线的轴线指向裂纹源。距离裂纹源愈远，抛物线密集程度愈高。 宏观上呈现一定的粗糙度。有时呈现与断裂源同心的弧状肋带

三、计算题

1. 有一材料E=4.3×1011 N/m2，γs=10 N/m，由其制成的一薄板内有一条长6mm的裂纹，试求脆性断裂时的断裂应力σc？

2. 现有一块有机玻璃(PMMA)板，内有长度为10mm的中心裂纹，该板受到一个均匀的拉伸应力=450×106N/m2的作用力。已知该材料的临界应力强度因子KIc=84.7×106N/m2.m1/2，

① 安全系数n=1.5,问板材结构是否安全？并计算塑性区的宽度R0。

② 若n=1.8，是否安全？

③ 若裂纹长度为30mm，n=1.8，是否安全？

3. 采用屈服强度σ0.2=1600 MPa，断裂韧度KIC=70 MPa·m1/2的材料制造一个大型板件，探伤发现有4mm长的横向穿透裂纹。若该板件在轴向拉应力σ=0 MPa下工作，试计算：

（1）裂纹尖端前沿的应力强度因子KI及塑性区的宽度R0。 （2）该板件裂纹失稳扩展的临界应力σc。

第四章 和 第五章 内容作业

一、名词解释：

疲劳强度、过载损伤、过载持久值、疲劳缺口敏感度、疲劳裂纹扩展速率、疲劳裂纹扩展门槛值、热疲劳

疲劳强度 ：试样承受循环应力而产生循环应变，以致使试样力学性能减弱或破

坏时的强度 过载持久值：材料在高于疲劳强度的一定应力下工作，发生疲劳断裂的应力循环

周次 疲劳缺口敏感度：材料在变动应力作用下的缺口敏感性

疲劳裂纹扩展速率（da/dN）是指疲劳裂纹稳态扩展阶段每一次循环下所扩展的距离

疲劳裂纹扩展门槛值：ΔKth表征材料阻止疲劳裂纹开始扩展的能力 热疲劳：温度升高引起的热软化和塑性流动导致试样或机件失效

二、简答题

1、试述高分子材料疲劳的破坏过程及疲劳破坏的特点

疲劳的破坏过程：变动应力→薄弱区域的组织→逐渐发生变化和损伤累积、开裂 →裂纹扩展→突然断裂。

(1) 疲劳破坏属低应力循环延时断裂

(2) 是一种潜藏的突发性破坏，即出现脆性断裂 (3) 疲劳过程是损伤累积的过程

(4) 疲劳对缺陷(缺口、裂纹及组织)十分敏感，即对缺陷具有高度的选择性 (5) 疲劳破坏能清楚显示裂纹的萌生和扩展，断裂

2、ΔKth和σ-1的区别

σ-1代表的是光滑试样的无限寿命疲劳强度，适用于传统的疲劳强度设计和校核；

ΔKth 是疲劳裂纹不扩展的ΔKI的临界值，代表的是裂纹试样的无限寿命疲劳性能，适于裂纹件的设计和疲劳强度校核

3、疲劳断裂的形式

4、高分子材料疲劳破坏机理

高分子材料两种不同形式的疲劳破坏：一是热疲劳破坏；二是疲劳裂纹萌生、扩展造成的疲劳断裂，为机械疲劳。

5、影响高分子材料疲劳性能的因素？

结构因素高分子结构相对分子量及其分布 橡胶改性交联 环境因素氧气 形成氢键的介质频率 水分

6、影响高分子材料的韧脆转变温度的因素？

7、影响高分子材料冲击强度的主要因素有哪些？如何对高分子材料增韧？

（1）分子链结构：柔性、刚性；分子量（2）缺口与应力集中物（3）温度（4）结晶和取向（5）共聚与共混、填充

(1) 增塑剂与冲击韧性添加增塑剂使分子间作用力减小，链段以至大分子易于运动，则使得高分子材料的冲击韧性提高。但某些增塑剂在添加量较少时，有反增塑作用，反使冲击韧性下降

(2) 弹性体增韧塑料 弹性体增韧塑料是将少量的弹性体（5%~20%） 分散在塑料基体中，使其塑料具有较高的冲击强度和断裂伸长率。 (3) 非弹性体增韧塑料 a.有机刚性粒子增韧b.无机刚性粒子增韧

8、影响高分子材料拉伸强度的主要因素有哪些？如何对高分子材料增强？

1 化学结构 2 分子量3 结晶4 交联5 取向6 温度与形变速率的影响 7 应力集中物 8 填料和增塑剂

（1）在大分子链中引入极性基团或能形成氢键的基团 （2）对高聚物链段进行适度的交联，可以提高强度 （3）提高高聚物的结晶度；加入成核剂形成微晶；取向 （4）定向聚合制备结构规整均一的高聚物，提高结构的均一性 （5）.填料增强

三、计算题

1、某层板式压力容器的层板上有长度为12.8mm的周向穿透裂纹，容器受到的交变应力Δσ= 71.0 MPa，已知该材料的断裂韧度KIC= 50.32 MPa·m1/2，由实验测得裂纹的扩展速率符合Paris公式，且参数c = 2 × 10-12，n =3，试计算： （1）该容器的疲劳寿命？

（2）经过6万次循环以后裂纹尺寸扩展了多少？

第七章 内容 作业

1、 试比较金属、陶瓷和高聚物这三大工程材料的比热容、热膨

胀系数、导热系数的大小，并说明为什么？

金属与陶瓷材料的热容相差不大，而常见高聚物的定压比热容的数值远大于金属和陶瓷材料，这是因为高分子链段运动的程度容易因受热而剧增，吸收能量较大之故。

陶瓷材料的热膨胀系数最低，金属材料的热膨胀系数居中，高分子材料具有最高的热膨胀系数

金属材料的热导率最高，陶瓷材料次之，高分子材料具有最低的热导率。金属导热性高是由于除了晶格热振动产生的声子导热之外，还存在显著的自由电子导热。陶瓷、玻璃等材料由于多是共价键、离子键或这两者的混合形式，不存在大量的自由电子，所以主要以声子导热为主，高聚物中以共价键为主，不存在自由电子，热传导主要是通过分子（或原子）相互碰撞的声子导热。

2、 画出非晶态聚合物的形变-温度曲线，说明三种力学状态和两

个热转变的分子机理，以及两个热转变温度Tg和Tf的实际应用意

义。

形变 （1）玻璃态

高弹态

玻璃态

粘流态

在较低温度下，分子热运动的能量低，不足以克服主链内旋转的位垒，链段处于被“冻结”的状态。只有侧基、链节、短支链等小运动单元

Tg

Tf

温度

的局部振动以及键长、键角的变化。

玻璃化转变区

链段已开始“解冻”，即链段克服

图7-2线形非晶态聚合物的形变－温度曲线

内旋转位垒而运动，使分子形态不断改变，即构象发生改变。链分子可以在外力作用下伸展或卷曲，因而形变增加

（3）高弹态

热运动的能量足以使链段运动，但还不足以使整个分子链产生位移

4）粘弹转变区

温度进一步升高，链段的热运动逐渐加剧，链段沿作用力方向能协同运动，不仅使分子链的形态

（5）粘流态（液态）

温度高于Tf以后，由于链段发生剧烈运动，整个分子重心发生相对位移，即产生不可逆变形。聚合物呈现粘性液体状，因而称为粘流态。

改变而且导致大分子的重心发生相对位移。聚合物开始呈现流动性，形变迅速增加。 Tg是链段运动开始发生（或冻结）的温度。对于塑料来说，Tg是使用的最高温度，即耐热温度；对于橡胶来说，Tg是使用的最低温度，即耐寒温度。

粘流温度Tf，它是非晶态聚合物或晶态聚合物熔化后能发生粘（塑）性流动的温度。高分子材料只有发生粘性流动时，才可能随意改变其形状。因此Tf的高低，在高分子材料的加工上意义很大。

3、 何为高分子材料的耐热性？其影响因素有哪些？如何提高高

分子材料的耐热性？

耐热性主要是指在升高温度过程中大分子能否发生链段运动或整个分子的运动。 增加高分子链的刚性、使高聚物能够结晶以及进行交联 2 提高高聚物的结晶性 3 进行交联

4 高聚物与纤维的复合

4、 何为高分子材料的热稳定性？其影响因素有哪些？如何提高

高分子材料的热稳定性？

热稳定性主要是指高分子材料在受热情况下，由于发生化学变化从而引起材料性能的变坏。 （1）在高分子链中避免弱键

（2）在高分子主链中避免一长串连接的亚甲基—CH2—，并尽量引入较大比例的环状结构，可增加高聚物的热稳定性

（3）合成“梯形”、“螺形”和“片状”结构的高聚物 （4）合成元素有机高分子，在高分子链中引入其他元素。

第八章 内容 作业

5、 名词解释：

诱导极化；取向极化；介电系数；极化损耗；电介质损耗；驻极体；热释电流；静电现象。

电子极化是外电场作用下分子中每个原子的价电子云相对原子核的位移。原子极化则是电场作用下原子核之间的相对位移。这两种极化的结果将使分子的电荷分布变形，因此统称为变形极化或诱导极化

当有外电场时，极性分子除了诱导极化外，还会发生转动而沿电场方向排列，产生分子取向，即发生取向极化

含有电介质电容器的电容与该真空电容器的电容之比，称该电介质的介电系数ε 极化损耗：由于分子偶极子的取向极化造成的。

电介质在交变电场中极化时，会因极化方向的变化而损耗部分能量而发热，称介电损耗。

具有被冻结的长寿命（相对于观察时间而言）非平衡电矩的电介质统称为驻极体 当将驻极体在无外电场作用下加热时，驻极体内原先被冻结的取向偶极矩会解取向（退极化）；被俘获在陷阱内的真实电荷会解俘获，电极极板上的感应电荷会释放出来，从而产生电流，称为热释电流

任何两个物理状态不同的固体，只要其内部结构中电荷载体能量分布不同，接触（或摩擦）时就会在固－固表面发生电荷再分配，使再分离后每一个固体都带有过量的正（或负）电荷，这种现象称静电现象。

6、 简述题：

1、 极化的基本形式有哪几种？

2、 电介质介电性能有哪些主要性能指标？ 介电系数ε 介电损耗，极化损耗，介电松弛谱 3、 影响聚合物介电性能的因素有哪些？

（4）杂质的影响（5）孔隙和空洞

4、 什么是导电高分子，试举例说明？并简述高聚物的导电特点。

载流子：电子、空穴，正、负离子

大多数高聚物都存在离子电导，特别是没有共轭双键、电导率很低的非极性高聚物

共轭聚合物、聚合物电荷转移络合物、聚合物自由基-离子化合物和有机金属聚合物具有很强的电子电导

导电高分子材料也称导电聚合物,它的定义是分子有许多小的、重复出现的结构单元组成，即具有明显聚合物特征，如果在材料两端加上一定电压，在材料中应有电流流过，即具有导体的性质。

5、 影响聚合物导电性能主要因素有哪些？如何提高导电性能？ （1）分子结构的影响 非极性高聚物绝缘性好，极性高聚物次之，具有常共轭双键结构的共聚物，导电性显著升高。

（2）温度与湿度的影响高聚物导电性随温度和湿度的升高而加大 （3）杂质的影响凡属电导杂质，尤其是水都会使绝缘性下降

形成共轭双键结构，避免结晶、取向，以及交联 导电性是随温度和湿度的升高而加大

加入电导介质，凡属电导杂质，尤其是水都会使绝缘性下降

6、 电介质的击穿形式有哪几种？机理？

1. 电击穿 在强电场的作用下原来处于热运动状态的少数“自由电子”将沿反电场方向定向运动．在其运动过程中不断撞击介质内的离子，同时将其部分能量传给这些离子。连锁反应: 将造成大量自由电子形成“电子潮”使贯穿介质的电流迅速增长，导致介质的击穿 2. 热击穿在电场下工作时由于各种形式的损耗，部分电能转变成热能，使介质被加热．若外加电压足够高，将出现器件内部产生的热量大于器件散发出去的热量的不平衡状态，热量就在器件内部积聚，使器件温度升高 当温度超过一定限度时介质会出现烧裂、熔融等现

象而完全丧失绝缘能力．

3. 化学击穿，和材料内部的电解、腐蚀、氧化、还原、气孔中气体电离等一系列不可逆变化，材料被“老化”，逐渐丧失绝缘性能，最后导致被击穿而破坏

7、 影响抗电强度的因素有哪些？

A．温度的影响 B．频率的影响

C． 器件的大小和形状、散热条件的影响

1、什么是高分子材料的老化？老化类型？

高分子材料在加工、储存和使用过程中，在光、热、水、化学与生物侵蚀等内外因素的综合作用下，表现为性能逐渐下降，从而部分或全部丧失其使用价值，这种现象称为高分子材料的老化。可以分为化学老化与物理老化两大类

2、简述热氧老化和光氧老化。

在一定温度下，高分子材料会与空气中的氧发生反应而老化，这种老化称为热氧化老化。按典型链式自由基反应机理进行的，具有自动催化特征的热氧化反应。

由于热作用使高分子材料引发产生自由基R·，它能迅速与分子氧化生成过氧化自由基ROO·：过氧化自由基ROO·能从其他高分子或同一分子中夺取氢原子，形成氢过氧化物ROOH和新的自由基R·，新的自由基R·又与氧分子发生反应生成新的过氧化自由基ROO·，它又可以夺取氢原子，同时ROOH分解产生的RO·和·OH自由基，也能夺取氢原子产生新的自由基。这样就完成可自动氧化反应的一次循环，在终止反应发生前，这种反应过程要重复多次

受光照射（自然光、紫外线灯）所引起的化学老化反应称为光氧化老化。聚合物吸收紫外线后，分子或原子跃迁到激发状态，从而导致光化学反应。在光氧化反应过程中产生的过氧化氢、酮、羧酸等吸收紫外线后，可再引发新的光氧化反应，生产自由基，形成与热氧化反应类似的自由基链式反应，从而发生降解、交联或生产不饱和键的反应。

3、影响化学老化因素。

1. 高聚物的化学结构 2. 物理形态 3. 立体规整性 4. 分子量及其分布 5. 杂质

4、防止热氧老化，光氧老化措施？

对热氧老化采取的防止及稳定化措施，最方便经济的方法是在高分子材料中添加热氧稳定剂，组成合理的配方以提高其热氧稳定性。抗热氧老化的稳定剂依据其机理可分为两大类：一类称为主抗氧剂，又可称为自由基捕获剂，它们能与自动氧化过程中的烷基过氧化物自由基、烷氧自由基和羟基自由基等发生反应，终止自由基链式反应。第二类称为辅助抗氧剂，又称预防抗氧剂，它们能分解在自动氧化过程中产生的氢过氧化物而不生产自由基。 在高分子材料加工过程中如果加入光稳定剂，可以避免高分子材料的光氧化老化。根据作用机理，这类光稳定剂包括紫外光屏蔽剂、紫外吸收剂、淬灭剂和自由基捕捉剂。 5、抗氧剂的类型、作用和简单机理。

（1）自由基捕获体：凡是能捕获自由基，形成的产物不再引发自由基链式反应的物质， （2）电子给予体：叔胺是能提供电子的一类化合物，当叔胺与自由基RO·相遇时，由于电子的转移，使活性链反应终止

（3）氢原子给予体：含有N—H和O—H活性反应官能团，它们能与高分子聚合物争夺过氧化自由基，通过氢原子的转移，形成ROOH和一个较稳定的自由基，使活性自由基反应终止。同时生成的稳定自由基具有捕获自由基的能力，可以终止另一个活性链。

（4）苯并呋喃酮类：苯并呋喃酮类抗氧剂能够捕获烷基自由基，当它与其他抗氧剂并用时具有优异的协同效应。

（1）过氧化物分解剂：能与氢过氧化物作用，使氢过氧化物分解为非活性物质的稳定剂。 （2）金属离子钝化剂：当金属离子与氢过氧化ROOH相遇时，形成一个不稳定的配价络合物，随后由于电子的转移，得到RO·或ROO·自由基：

（1）紫外光屏蔽。光屏蔽作用是使紫外线不能进入高分子材料内部，光氧老化反应停留在材料表面，使材料得到保护。

（2）紫外光吸收。紫外光吸收剂对紫外光有强烈的吸收作用，它能有选择性地将有害的紫外光吸收，并将激发能转变成为对高分子材料无害的振动能释放出去，从而使高分子材料得到保护。

（3）淬灭剂。通过分子间的作用而消散能量。①将激发能转移给一个非反应的淬灭分子 ②形成激发态复合物，然后经过其他光物理过程而消散能量

（4）自由基捕捉剂。①淬灭功能②氢过氧化的分解作用：③捕获活性自由基的功能：④能使金属离子钝化：