高分子物理复习

1、高分子物理复习一名词解释1.玻璃化转变：是分子链段获得了足够的能量，以协同方式开始运动，不断改变构象，所导致的一系列物理性质如形变，模量，比体积，比热，密度，粘度，折光指数，介电常数等发生突变或不连续变化的过程。2构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列,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。3.熔融指数：在标准熔融指数仪中，先将聚合物加热到一定温度，使其完全熔融，然后在一定负荷下将它在固定直径、固定长度的毛细管中挤出，以十分钟内挤出的聚合物的质量克数为该聚合物的熔融指数。4.应力集中:如果材料存在缺陷,受力时材料内部的应力平均分布状态将发生变化,使缺陷附近局部范围

2、内的应力急剧地增加,远远超过应力平均值,这种现象称为应力集中.5.温度：在给定溶剂中，使高分子溶液呈态的温度，又称Flory温度。6.等规度：指有规异构体占全部高分子的百分数。7.溶解度参数：内聚能密度的平方根称为溶解度参数。溶质和溶剂的溶解度越接近，两者越能相互溶解。8.内聚能密度：是在零压力下单位体积的液体变成气体的气化能。二、问答题1.何谓结晶度？试述具有高结晶度材料的分子链结构特点。结晶度：结晶高聚物中结晶部分含量的量度，通常以重量百分数或体积百分数来表示，高结晶度高分子材料的结构特点：链的对称性好；链的规整性好；柔顺性好；分子间能形成氢键。2.什么是溶胀？什么是溶解？试从分子运动的观

3、点说明线型聚合物和交联聚合物溶胀的最终状态的区别。答：溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀称为溶胀。溶解是溶质分子和溶剂分子相互混合的过程。线型高分子分子溶胀后由于能分散于溶剂中而溶解，而交联高分子因其化学键束缚，不能进一步使交联的分子拆散，只能溶胀，不能溶解。3.如何判别高分子的相容性？答：（1）观察共混体系的透光率，相容的均相体系是透明的；非均相体系呈现浑浊。但如两种聚合物的折光率相同或微区尺寸远小于可见光波长，即使是不相容的分相体系，表现上却仍然为透明的。（2）共混聚合物的玻璃化温度Tg是判断相容性的最通用和最有效的方法。a，完全相容的共混体系只有一个Tg，且介于两个共混聚合物各自的

4、Tg1和Tg2之间。b、相分离的非均相体系则有两个Tg。4.聚合物有哪些层次的结构? 答：高分子链的结构（一级结构）：单个高分子链中原子或基团的几何排列情况。包含一次结构和二次结构。高分子的聚集态结构（二级结构):指具有一定构象的高分子链通过范德华力或氢键的作用，聚集成一定规则排列的高分子聚集体结构。高分子的一次结构：研究的范围为高分子的组成和构型，指的是单个高分子内一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构，故又称化学结构或近程结构。高分子的二次结构：研究的是整个分子的大小和在空间的形态，又称远程结构。5.聚丙烯腈只能用溶液纺丝，不能用熔融纺丝，而涤纶树脂可用熔融纺丝。为什么？答：聚丙烯腈带

5、有强极性的腈基，分子间作用力极大，熔点极高，以至于高于分解温度，所以不能采用熔融纺丝，而只能进行溶液纺丝；而聚酸结构中不含强极性取代基，分子间作用力小，熔点较低，所以可以用熔融法纺丝。6.根据对材料的使用要求，有哪些途径可改变聚合物的Tg。答：(1)改变主链或取代基的组成。主链中引入芳杂环或极性侧基均可提高Tg；（2）加入增塑剂；（3）控制分子量；（4）适度交联；（5）共聚-内增塑作用；（6）共混等。7.5.试判别在半晶态聚合物中，发生下列转变时，熵值如何改变？并解释其原因：（1）Tg转变；（2）Tm转变；（3）形成晶体；（4）拉伸取向。答：（1）Tg转变时熵值增大，因链段运动使大分子链的构象

6、数增加；（2）Tm转变时熵值增大，理由同（1），另外晶格破坏也使分子的混乱度增加；（3）形成结晶时熵值减小，因大分子链规整排列，构象数减少；（4）拉伸取向时熵值减小，理由同（3）。三、计算题3.由文献查得涤纶树脂的密度c=1.50×103kg/m3和a=1335×103kg/m3,内聚能E=66.67kJ/mol(单元)。今有一块1.42×2.96×0.51×10-6m3的涤纶试样,质量为2.92 ×10-3 kg,试由以上数据计算:(1)涤纶树脂试样的密度和结晶度;(2)它的内聚能密度(涤纶树脂试样的M0=192g/mol).解:(

7、1)密度=W/V=2.92×10-3/(1.42×2.96×0.51×10-6)=1.362×103kg/m3 结晶度fcV=(-a)/(c-a)=(1.362-1.335)/(1.50-1.335)=21.8% 或 fcW=c/·(-a)/(c-a)=23.3%（2） 内聚能密度CED=E/VM0=66.67×103/(1/1.362×103) ×192=473J/cm3 （ 文献值CED=476J/cm3）高聚物合成工艺学问答题1. 利用齐格勒-纳塔催化剂可合成HDPE  

8、;2. 悬浮聚合突出特点是聚合热易扩散，聚合反应温度易控制，同时产物分子量分布窄。3.  PVC的空隙率主要影响材料 对增塑剂的吸收 。4. 溶液聚合中溶剂极性将影响离子链的增长速度。5. 线型缩聚影响分子量主要因素为官能团转化率、小分子含量及保持熔融状态。 （错，去掉保持熔融状态  ） 6.  聚氨酯具有很高的强度，其中一个原因是分子链上的-C=O可与另一分子N上的H 形成氢键 。 8. 在制备溶液丁苯胶过程中，常加入一定量的四氢呋喃

9、，目的是为了增大苯乙烯在分子链中的无规含量  9.  高顺式聚丁二烯橡胶所用催化剂是镍系齐格勒-纳塔催化剂。10. 悬浮聚合与本体聚合相比有那些特点? 答:1) 以水为分散介质,价廉,不需回收,安全,易分离.2）悬浮聚合体粘度低,温度易控制,3）颗粒形态较大,可以制成不同粒径的粒子4）需要一定的机械搅拌和分散剂5）产品不如本体聚合纯净 6) 悬浮聚合的操作方式为间歇,本体为连续10. 自由基溶液聚合中溶剂起什么作用?怎么样选择溶剂? 答:作用:a溶剂对引发剂分解速度的影响 b溶剂的链转移作用对分子量的影响c溶剂对聚合物分子的

10、支化与构型的影响. 溶剂的选择:a考虑单体在所选择的溶剂中的溶解性 b溶剂的活性:应当无阻聚或缓聚等不良影响以及考虑对引发剂的诱导分解作用. c溶剂对聚合物溶解性能和对凝胶效应的影响:选用良溶剂时为均相聚合,有可能消除凝胶效应 d选用沉淀剂时为沉淀聚合,凝胶效应显著.溶液聚合选择溶剂时应考虑溶剂的Cs值 e溶剂的毒性,安全性和生产成本.11. 离子型聚合与自由基溶液聚合对溶剂的要求有何区别? 答:离子聚合:1)可能与引发剂产生的作用 2)熔点或沸点的高低 3)容易精制提纯 4)与单体、引发剂和聚合物的相容

11、性等因素 5)充分干燥 6)溶剂极性大小 7)对离子活性中心的溶剂化能力。 自由基聚合:1)溶剂对自由基聚合不能有缓聚和阻聚等不良影响,即Kps=Kp   2)溶剂的链转移作用几乎不可避免,为得到一定分子量的聚合物,溶剂的Cs不能太大,即Kp>>Ktr,s  3)如果要得到聚合物溶液,则选择聚合物的良溶剂,而要得到固体聚合物,则应选择聚合物的非溶剂  4)尚需考虑毒性和成本等问题12.高分子合成材料的生产过程 答: 1）原料准备与精制过程 特点

12、:单体溶剂等可能含有杂质,会影响到聚合物的原子量,进而影响聚合物的性能,须除去杂质 意义:为制备良好的聚合物做准备 2）催化剂配制过程特点:催化剂或引发剂的用量在反应中起到至关重要的作用,需仔细调制. 意义:控制反应速率,引发反应 3）聚合反应过程 特点:单体反应生成聚合物,调节聚合物的分子量等,制取所需产品 意义:控制反应进程,调节聚合物分子量 4）分离过程 特点:聚合物众位反应的单体需回收,溶剂,催化剂须除去 意义:提纯产品,提高原料利用率 5）聚合物后处理过程 特点:聚合物中含有

13、水等;需干燥. 意义:产品易于贮存与运输6）回收过程 特点:回收未反应单体与溶剂 意义:提高原料利用率,降低成本,防止污染环境13.试述乳液聚合物系及其作用 、生产方法特点？答:单体:聚合物单体材料原材料.水:比热大,易于清楚反应热,降低体系粘度,构成连续相,使液滴分散,溶解引发剂,PH调节剂等.乳化剂:使单体在乳状液中稳定;使单体在胶体中增溶,使聚合物粒子稳定,增加集合物稳定性,对乳液聚合起脆化作用,形成产生链转移或阻聚作.引发体系:在一定条件下分解产生自由基,从而引发反应.乳液聚合生产方法特点 ：a集合速度快,分子量高,可同时提高分子量和反

14、应速率;b以水为介质,成本低,反应体 系粘度小,稳定性优良,反应热易排出,可连续操作;c.乳液制品可直接作为涂料哦和黏合 剂,粉料颗粒小,适用与某种特殊适用场合;d.由于使用乳化剂,聚合物不纯,后处理复杂 ,成本高.14.试述合成高分子材料所用的单体的主要性能,在贮存,运输过程中以及在使用时应注意那些 问题?   答:主要性能:能够发生聚合反应的单体分子应当含有两个或两个以上能够发生聚合反应的活性 官能团或原子,仅含有两个聚合活性官能度的单体可以生成高分子量的线形结构高分子化合物, 分子中含有两个以上聚合

15、活性官能度的单体则要求生产分子量低的具有反应活性的聚合物1）防 止与空气接触产生易爆炸的混合物或产生过氧化物2）提供可靠的措施保证在任何情况下贮罐不 会产生过高的压力,以免贮罐爆炸3）防止有毒易燃的单体泄露出贮罐管道泵等输送设备4）防止 单体贮存过程发张自聚现象,必要时添加阻聚剂5）贮罐应当远离反应装臵以免减少着火危险  6)为防止贮罐内进入空气高沸点单体的贮罐应当采用氮气保护.为防止单体受热后产生自聚现象,单体贮罐应当防止阳光照射并且采取隔热措施;或安装冷却水管,必要时进行冷却.15.PAN溶液聚合一步法及二部法的主要区别何在?各有何优缺点?    答:一步法:均相溶液聚合,所用的溶剂既能溶解单体,又能溶解聚合物,聚合结束后,聚合可直接纺丝,使聚合纺丝连续化.二步法:非均相聚合,聚合过程中聚合物不断地呈絮状沉淀析 出,需经分离以后用合适的溶剂重新溶解,以制成纺丝原液.一步法只能湿法纺丝且只能生成短纤维,优点是不需要其他溶剂分解,可直接纺丝.二步法:优