高分子物理习题集--答案

1、最新资料推荐2 / 132 / # / 13高分子物理习题集-答案第一章高聚物的结构4、高分子的构型和构象有何区别？如果聚丙烯的规整度不高，是否可以通过单 键的内旋转提高它的规整度？答：构型：分子中由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排列。这种排列是 稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。构象的改变速率很 快，构象时刻在变，很不稳定，一般不能用化学方法来分离。不能。提高聚丙烯的等规度须改变构型，而改变构型与改变构象的方法根本 不同。构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化，改变构象只需克服单键内旋转 位垒即可实现，而且分子中的单键内旋转是

2、随时发生的，构象瞬息万变，不会出 现因构象改变而使间同PP （全同PP）变成全同PP （间同PP）:而改变构型必须 经过化学键的断裂才能实现。5、试写出线型聚异戊二烯加聚产物可能有那些不同的构型。答： 按照IUPAC有机命名法中的最小原则，CE在2位上，而不是3位上， 即异戊二烯应写成1234ch2= C ch=ch2Ich3CHCH2ch31, 2-加成1,4-力成（）键接异构：主要包括1, 4-加成、1, 2-加成、3, 4-加成三种键接异构体。cch3II .ch23, 4-加成（二）不同的键接异构体可能还存在下列6中有规立构体。顺式1, 4-加成1，2-加成全同立构1, 2-加成间同立

3、构3, 4-加成全同立构HHRch3展新资料推荐 新资才j .6.分子间作用力的本质是什么？影响分子间作用力的因素有哪些？试比较聚乙 烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龙66）、聚丙烯酸各有那些分子间作用力？ 答：分子间作用力的本质是：非键合力、次价力、物理力。影响因素有：化学组成、分子结构、分子量、温度、分子间距离。PE、PP是非极性聚合物，其分子间作用力为：色散力；PVC是极性分子，其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力；尼龙-66是极性分子，结构为HH OOrl . I II z , lh-NC（出厂C十n其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键；聚丙烯酸是极性分子，结构为4 /

4、134 / 135 / 13理由。（1）£ch2CH2"曲C1其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键。8.何谓大分子链的柔顺性？试比较下列高聚物大分子链的柔顺性，并简要说明(2) -ch2c = chch2-ch3答：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。这些大分子链的柔顺性排序（按柔顺性依次减小排列）：（2）（1）（3）（4）（5） 理由：聚异戊二烯分子中含有孤立双键,孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较小, 分子柔顺性最好，因为键角较大（120°）且双键上只有一个取代基或一个H。聚乙烯是结构规整的分子，氢原子体积小，分子柔顺性也较好聚氯乙烯含有极性侧基一

5、C1,分子间相互作用力较大，分子柔顺性变差 聚对苯二甲酸乙二醇酯主链中含有苯环，使分子链柔顺性更差聚丙烯晴含有强极性侧基，分子间作用力非常大，内旋转位垒高，分子链 柔顺性最差。13.假定聚丙烯中键长为0.154mib键角109.5。，无扰尺寸A=835xl()T7,刚性因子(空间位阻参数)<7 = 1.76,求其等效自由结合颦链段长度b。 答：已知聚丙烯的无扰尺寸A,且A = 835x1()77=九所以，聚丙烯的分子量(835x1 O-4)2.设聚丙烯的键数为n,则M =42x = T2 A2(835 xlO-4)221A2 21(835x107)2所以，聚丙烯的等效自由结合链的链段长度

6、bb = - = =9-=”=1.164 的L信叫岛忌加舟。54所以，聚丙烯的等效自由结合链长度b= 1.164nm。18.今有三种嵌段共聚物MSM,实验中测定，当聚苯乙烯嵌段(S)的质量百 分数为50%时，在苯溶剂中S段的均方根长度为10.2IW1。当C-C键角为109°28 键长为0.15iim,假定内旋转不受位垒限制时，求出共聚物中S段和M段(PMMA) 的聚合度。答：题中条件提示：键角一定，内旋转不受位垒限制，那么可以按自由旋转链来 处理。所以，有公式(N键数，L键长)后=f± 西= NL1 + c°s6V /1 -cos。8=180。- 109。28&#

7、39;=70。32' cos9=l/3(1 +cosO)/( 1 -cos9)=2及新货料推荐有 hjr2 = 2NE温（10.2）2所以N =、二= 2312213 2x0.152 23 2S段的聚合度 X“ = /% =亍= 1156苯乙烯St的化学式量为104；甲基丙烯酸甲酯MMA的化学式量为100H3%cooch3若设M段的聚合度为才有1156x104 = 2%,'xlOOM段的聚合度 X=601第二章高分子溶液8.在室温下，有无溶剂可以使下列各高聚物溶解？为什么？A.聚乙烯B.聚丙烯C.聚酰胺（尼龙6）D.聚苯乙烯E.聚对苯二甲酸乙二酯F.硫化橡胶答：A.聚乙烯，结晶

8、聚合物，非极性，在室温下无溶剂可溶B.聚丙烯，同上C.聚酰胺（尼龙-6）,结晶聚合物，极性，在室温下有溶剂可溶D.聚苯乙烯，非晶聚合物，非极性，在室温下有溶剂可溶E.聚对苯二甲酸乙二酯，同CF.硫化橡胶，分子间交联，无溶剂可溶，可溶胀H.用磷酸三苯酯（J,=19.6）作PVC （Jm.=19.4）的增塑剂，为了增加相溶 性，尚需加入一种稀释剂（&=16.3,分子量M=350）,试问这种稀释剂的最适 量是多少？答：5混=可域 +%。2+52（1 。）bpvc =可昆=19.45 / 135 / 139 / 13. 19.6 域+16.3 16.3族=19.4“ 3 = 0.。61所以，可

9、加入的这种稀释剂的体积分数为0. 061 o第三章高聚物的分子量及其分子量分布4.今有分子量为1x104和5x104的两种高塞物，试计算：A.在分子数相同的情况下共混时宜玄，就嵋。B.在重量相同的情况下共混时的修，和M”。答案：A：在分子数相同的的情况下共混时-=(1x105x10-) =3x1q42N_ X网：(lxl0n2+(5xl0)24= = -J = 4.33 xlO42，M，NfM, (1x104) +(5x104) iiB：在重量相同的情况下共混时NTn= =-= 1.67xl04n w wIxlO4 +5xl04= 3xl0427M x wM w( 1X104) + 卬(5 x

10、 104 )ZM £%2w注：式中N指分子数；指i分子的摩尔数；w指重量；町=> i分子的质量=i分子的摩尔数X i分子的分子量5.在25的。溶液中测得浓度为7.36kg/m3的聚氯乙烯溶液渗透压数据为 270Pa,求此试样的分子量和第二维利系数A2 (R=8.314J/K mol),并指出所 得分子量是何种统计平均值。答案：对于高分子溶液，膜渗透压、分子量及溶液浓度之间有如下关系：因为是©溶液，所以A2=0（摄氏温度换算成开尔文温度为：25+273.15=298.15K）=6.75x10“(g/加。/)因此,分子量 w _ RTC _ 8.314x298.15x7.

11、36xl03270" M -=8.今有聚甲基丙烯酸甲酯的苯溶液，初始浓度C0=（M190g/100mL在25,C测出 溶剂的平均流出的时间tO=27L7秒，溶液的流出时间测定如下：.C2 - 3.5.8.75.工5.8 8 83 3 3.24.5324.53C323232试求特性黏度n,然后用下面公式计算平均分子量 = 4.68x1 O'答案：将已知条件列表：IC'-C 3lc2ic3-c 4453.1385.5354.1325.1311.0453.2385.8354.2325.3311.3453.1385.7354.2325.3311.1t（平均）453.1385.

12、7354.2325.2311.1tfo1.668L4201.304L1971.1457即=7 T0.6680.4200.3040.1970.145C0.001190.0007930.0005950.0003970.0002975(g/ml) In7429.9442.2446.1452.9455.1%561.3529.6510.9496.2487.4C利用表中数据作图，将上图两条直线推至00处，得出截距= 465QL/g根据公式：切=4.68*10-5加。刀所以:465 = 4.68x105°”因此，粘均分子量 Mv =1.22x10911.从高分子溶液的光散射、渗透压和黏度的测定中，

13、分别可以获得哪些有关高 分子结构的信息？答案：_ _光散射法测重均分子量方法可以得到下列参数：而；、&、小、尹、庐膜渗透压法测数均分子量方法可以得到下列参数：瓦、&、乂、8黏度法测黏均分子量方法可以得到下列参数：尻、同、团"、C、A = 也 12.试举出三种热力学参数，用它们对聚合物溶解性能进行判断，在什么况 下溶剂是良溶剂、一般溶剂、。溶剂、非溶剂。答案：良溶剂溶剂°溶剂非溶剂Z1«1/2<1/2= 1/2>1/2&»0>0=0<00T»eT><9T=<9Tv 83 / 133

14、 / # / 13城新货料推存a （扩张因子）»1>1=1<1注：扩张因子是没讲的内容！第四章非晶态高聚物4.按要求绘制示意图（1）两个不同分子量的线型非晶高聚物的形变一温度曲线和模量一温度曲 线（试样（2）体型酚醛树脂和低硫化度丁二烯橡胶的模量一温度曲线（3）增塑和未增塑高聚物的模量一温度曲线答案:模量兀温度T，L 温度，T/模.低硫化度丁二烯橡胶 7 .写出下列高聚物的结构单元，并比较其玻璃化温度的大小；A.聚氯乙烯聚异丁烯聚偏二氯乙烯聚碳酸酯B.聚丙烯酸聚丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酸乙酯答案:A、聚偏二氯乙烯(PVDF)聚聚,乙烯(PVC)聚异丁烯(P旧) H

15、聚碳酸酯(PC)13 / 1310 / 1310 / 13所以A组高聚物的玻璃化温度大小比较如下：PC>PVC > PVDF> PIBB、聚丙烯酸COOH聚丙烯酸甲酯coccil3聚甲基丙烯酸甲酯COCQL聚丙烯酸乙酯1cH2-J；1cH2一f±ch3所以B组高聚物的玻璃化温度大小比较如下：聚丙烯酸聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯聚丙烯酸乙酯8 .天然橡胶的松弛活化能近似为L05KJ/mol (结构单元)，试估计一块天然橡 胶由27升温到127时，其松弛时间缩短了几倍？答案:迪二 111 r(400)或者:r（400）= 0.9r（300）所以，其松弛时间缩短了 0.1

16、倍。9 .已知增塑聚氯乙烯的玻璃化温度为338K,黏流温度。为418K,流动活化能En=8.31KJ/mol, 433K时的黏度为5Pa S,求此增塑聚氯乙烯在338K和473K时的黏度各为多少?才I答案：根据WLF方程77（433/C）_ -17.44（433-7；） _ -17.44（433-338） _It 11.3013区） 51.6 + （433 7；） 51.6 + （433-338）1g 7（7；） = lg （433K） +1L30155 = 1g 5 +1L3015 = 12.0005所以此聚氯乙烯在338K (Tg)时的黏度为：亿)=1()12&7因为 473K 高

17、于 338+100K (Tg+100)RT所以要求473K温度下聚氯乙烯的黏度，要使用阿累尼乌斯公式" = Aexp= 0.8226"（473K）（% 鬼 1 （433K）4x473 Rx433,所以此聚氯乙烯在473K时的黏度为：7(473)= 0.82267;(433) = 0.8226 x 5 = 4.1 l&s第五章晶态高聚物10 .比较下列高聚物熔点之高低：A.聚乙烯、聚氧化乙烯、聚氧化甲烯B.聚己二酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯C.尼龙一 1010、尼龙一610D.尼龙一6、尼龙一7答案：熔点从高到低排序为A组：聚氧化甲烯(聚甲醛)聚乙

18、烯聚氧化乙烯B组：聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸丁二酯聚己二酸乙二酯C组：尼龙一610尼龙一 1010D组：尼龙7尼龙-612.在注射成型聚碳酸酯时，若模具温度较低，则制品很快冷却到100以下， 试分析所得制品能否结晶，为什么？答案：所得制品通常为非晶态，因为从分子结构上考虑，聚碳酸酯分子结构对称 规整，具有结晶能力，但是由于分子中含有较大的苯环结构及较大的侧基，分子 运动能力较差，结晶条件非常苛刻，所以制品快速冷却的情况下，常得到非晶态 结构。18.是否容易结晶和结晶度高的聚合物其熔点就一定是高的？以下几种高聚物 哪种容易结晶？哪种熔点高？鼓新，尼龙一66答案：容易结晶的聚合物其熔点并不一定

19、高。例如，下列几种高聚物中，聚乙烯很容易结晶、聚碳酸酯则不容易结晶，而聚乙 烯熔点则远低于聚碳酸酯的熔点。这些高聚物中，熔点的比较(山高至“低排序) 聚碳酸酯,尼龙66聚丙烯聚乙烯。第六章高聚物的力学性能7.由聚异丁烯的时一温等效组合曲线可知，在298K时，其应力松弛到约需10小时，试计算在253K达到同一数值所需的时间。(已知聚异丁烯的玻璃 化温度为203K)答案：根据题中条件，可以使用WLF方程计算I r(T) -17.44(T-rjg百=5L6 + (f)Tg=203K,分别将T=298K和T=253K带入WLF方程，得出lg=8.5827上述两式相减得:/(298)7(253)= -2.7188r(298) = iOhr . 1(253) = 5234/?r所以：聚异丁橡胶在253K达到同样的力学松弛需要的时间为：5324h。室温等效原理补充题：以0.1C/分的升温速度测得PS的Tg=100 -C,试问在升温速度改为10 C/分时，PS的Tg=?答案：-17.44(7-4)lg，- 51.6 + (T-rj。=% = 2d = 0.01/ u 10代入上式解得：7