第二章+高分子的聚集态结构ppt课件

1 第二章高分子的聚集态结构 1 根据高聚物的分子结构和分子间作用能 定性地讨论表2 2中所列各高聚物的性能 解 线形高聚物内聚能密度小于290兆焦 米3的高聚物 都是非极性高聚物 由于它们的分子链上不含极性基团 分子间作用力较弱 加上链的柔顺性较好 这些高聚物材料易于变形 富有弹性 可用作橡胶 内聚能密度大于420兆焦 米3的高聚物 由于分子链上有强极性基团 或链间形成氢键 分子间作用力大 因而有较好的机械强度和耐热性 再加上分子链结构比较规整 易于结晶 取向 使强度更高 成为优良的纤维材料 内聚能密度在290 420兆焦 米3之间的高聚物 分子间作用力居中 适于作塑料 2 2 完全非晶的聚乙烯的密度 a 0 85克 厘米3 如果其内聚能为8 55千焦 摩尔重复单元 试计算它的内聚能密度 解 完全非晶的聚乙烯 其内聚能密度为 3 4 试从等规聚丙烯结晶 型 的晶胞参数出发 计算完全结晶聚丙烯的比容和密度 解 完全结晶聚丙烯的密度为 比容为 4 5 用差示扫描量热法研究聚对苯二甲酸乙二酯在232 4 的等温结晶过程 由结晶放热峰原始曲线获得如下数据 其中fc t 和fc 分别表示t时间的结晶度和平衡结晶度 试以Avrami作图法求出Avrami指数n 结晶速率常数K 半结晶期t1 2和结晶总速度 解 由 5 以对logt作图 由图知 截距为 4 225 即logk 4 225 k 5 96 10 5 斜率为 0 5 1 875 1 525 0 75 3 06 即n 3 06 t1 2 ln2 k 1 n ln2 5 96 10 5 1 3 06 21 31分 结晶总速度为1 t1 2 0 047 分 6 7 有全同立构聚丙烯式样一块 体积为1 42 2 96 0 51厘米3 重量为1 94克 试计算其比容和结晶度 解 查表得 c 则 c 1 053cm3 g a 0 85 则 a 1 176cm3 g所以 7 8 用密度梯度管测得某聚对苯二甲酸乙二酯式样的密度为 1 40克 厘米3 试计算其重量结晶度fcw和体积结晶度fcv 解 查表得 聚对苯二甲酸乙二酯 c 1 46g cm3 a 1 33g cm3所以其重量结晶度 体积结晶度为 8 9 有大量高聚物的 a和 c数据归纳得到 c a 1 13 如果晶区和非晶区的密度存在加和性 是证明可用来粗略估计高聚物结晶度的关系式 a 1 0 13fcv 证明 因为晶区和非晶区存在加和性 所以即 9 10 根据表2 21列出得聚乙烯晶片厚度和熔点的实验数据 试求晶片厚度趋于无限大时的熔点Tm0 如果聚乙烯结晶的单位体积熔融热为 h 280焦耳 厘米3 问表面能是多少 解 以Tm对1 l作图 截距为416 4k 即Tmo 143 25 斜率为即 2 e h 342 8所以 e 342 86 280 2 107 4 8 10 3KJ cm2 10 12 有两种乙烯和丙烯的共聚物 其组成相同 但其中一种室温时是橡胶状的 一直到温度降至约 70 时才变硬 另一种室温时却是硬而韧又不透明的材料 试解释它们内在结构上的差别 解 从结构上分析其性质差别的原因 室温时橡胶状的材料是无规共聚非晶的 具有较好的弹性 而另一种则为晶态 硬度好 非晶态的高聚物内分子呈无规排列 分子伸展余地大 因而弹性较好 与之相反 等规度高的晶态高聚物分子排列规整 分子间作用力大 硬性 可拉伸性都提高 但由于晶体具有折光性 因此 晶态高聚物通常是不透明的 而非晶态透射性好 既具有透明性 11 13 均聚物A的熔点为200 其熔融热为8368焦耳 摩尔重复单元 如果在结晶的AB无规共聚物中 单体B不能进入晶格 试预测含单体B10 0 摩尔分数的AB无规共聚物的熔点 所以AB无规共聚物熔点为Tm 450 82K 17 67 解 12 14 如果在上题中的均聚物A中分别引入10 0 体积分数的增塑剂 假定这两种增速剂的 1值分别为0 200和 0 200 Vu V1 试计算这两种情况下高聚物的熔点 并与上题结果比较 讨论共聚和增塑对熔点影响的大小 以及不同增塑剂降低聚合物熔点的效应大小 Tm 452 31K 179 16 Tm 451 50K 178 35 共聚比增塑能使熔点下降的更多 而溶解能力很好的稀释剂即良溶剂比不良溶剂能使高聚物熔点降低的效应更大 解 13 15 已知聚环氧乙烯的结晶密度为1 33克 厘米3 熔点为80 熔融热为8 29千焦 摩尔重复单元 它与水的相互作用参数为0 45 问含水体积分数分别为0 01 0 02和0 05时 其熔点分别是多少 Tm 351K水体积分数为0 02时 Tm 349K水体积分数为0 05时 Tm 342K 解 水体积分数为0 01时 14 18 聚对苯二甲酸乙二酯的平衡熔点Tm0 280 熔融热 Hu 26 9千焦 摩尔重复单元 试预测分子量从10000增大