高分子物理第四版第1章链结构习题答案及高分子物理第四版练习题

第1章链结构习题答案2.什么叫构型和构造？写出聚氯丁二烯的各种可能构型，举例说明高分子链的构造。答：（1）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布。（2）构造：聚合物分子的各种几何形状。（3）聚氯丁二烯的各种可能构型：氯丁二烯可以通过不同的聚合方式聚合,得到构造不同的线型聚合物,即可以有1,2-加聚、1,4-加聚、3,4-加聚三种不同的加成聚合方式，其结构式如下：1,2-加聚全同立构：1,2-加聚间同立构：1,2-加聚无规立构：结构式略1,4-加聚顺式：1,4-加聚反式：3,4-加聚全同立构：3,4-加聚间同立构：3,4-加聚无规立构：结构式略（4）高分子链的构造实例：线性高分子，支化高分子，交联或网状高分子，星型高分，环状高分子，树枝状高分子等等。3.构象与构型有什么区别？聚丙烯分子链中碳－碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？答：构型是对分子中的最近邻原子间的相对位置的表征，也可以说，构型是分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。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。构型不同的异构体有旋光异构和几何异构。特点：稳定、可分离。构象是由高分子链单键内旋转而造成分子在空间的各种不同形态。由于热运动，分子的构象在时刻改变着，高分子链的构象是统计性的。特点：不分离、不稳定；构象数很大，3N-3。单键的内旋转不能将i-PP变成s-PP。因为i-PP和s-PP是构型异构体，要将i-PP变成s-PP，必须改变PP分子链的构型，而改变构型则要经过化学键的断裂与重组，单键内旋转只能改变分子链的构象而不能改变其构型。5.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：(1)空间位阻参数(或称为刚性因子),,其值越大,高分子链的柔顺性越差.(2)极限特征比,,其值越大,分子链的柔顺性越差.(3)链段长度b,其值越大,分子链的柔顺性越差.9.从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异？（1）聚丙烯晴与碳纤维答：聚丙烯晴取代基的极性大，相互作用力大，分子链内旋转受阻严重，柔顺性很差，硬度和刚性较高；碳纤维是由PAN高温环化、芳构化制得，分子呈梯型结构，导致分子链刚性更大，可作为耐高温的聚合物的增强填料。（2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；答：前者APP分子链结构不规整，不易结晶，用作弹性体；后者IPP分子链结构规整，容易结晶，作为塑料。（3）顺式聚1,4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1,4-异戊二烯（杜仲橡胶）答：天然橡胶为顺式结构，分子链间距离较大，不易结晶，柔韧与弹性好，交联后做橡胶材料；杜仲橡胶为反式结构，分子链的结构规整性好，易结晶，是一种比较特殊塑料（比通用塑料软，比橡胶硬）（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯答：高密度聚乙烯是线性分子结构，易结晶，密度、熔点、结晶度和硬度等方面均低于低密度聚乙烯；低密度聚乙烯的分子结构的规整度破坏，支化度高，结晶度大大降低；交联聚乙烯是经适度交联，刚性增加，抗形变性好，耐温性和耐溶剂性相应提高。7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释.(1)>>取代基的极性大小：极性越大,-CN极性比-Cl大，链的柔顺性越差.(2)>>主链含有芳杂环,柔顺性下降;主链存在共轭双键,分子链呈刚性，主链中存在-O-键，柔顺性增加；.(3)<<式子1内旋转困难（因氯原子基团大），主链含有孤立双键,柔顺性增加.(4)>>式子1对称取代基（分子偶极矩极小，易内旋转），分子链柔顺性增加;极性增加(极性基团密度增加),柔性下降.11.某单烯类聚合物的聚合度为10000,试估算分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的多少倍?(假设该分子链为自由旋转链).解:单烯类聚合物的主链为碳链,碳-碳键长为l=0.154nm,键角为109.5o.当聚合度为10000时,其主链上的化学键数目n=20000.其完全伸展时的长度为:其自由旋转链的均方末端距为:12.无规聚丙烯在环已烷或甲苯中,30℃时测得的空间位阻参数为1.76,试计算其等效自由结合链的链段长度.解:根据空间位阻参数的定义可知:,其伸直链长度为:,因此,13.某聚苯乙烯试样的分子量为416000,试估算其无扰链的均方末端距.(已知特征比cn=12)解:聚苯乙烯试样的分子量为416000,则其聚合度为:即主链上的化学键的数目为:n=8000.由特征比的定义可知:,14聚乙烯主链C-C键长l为0.154nm,键角θ为109.5。,极限特征比C∞=7.4.试计算其链段长度b.解：已知Z=h2max/h20,b=h20/hmax,hmax=Zb=nlsin(θ/2),h20=Zb2由上得知：b=Zb2/Zb=C∞.nl2/hmax=C∞.nl2/nlsin(θ/2)=C∞.l/sin(θ/2)（1）b≈0.154×7.4/0.83=1.4nm.（2）下列结构不属于一级结构范畴的是（D）。A、化学组成B、顺反异构C、头-尾键接D、相对分子质量对取向与结晶的正确描述是（D）。A、两者均是自发过程B、前者是自发过程，后者是非自发过程C、两者都为热力学平衡态D、前者为非热力学平衡态，后才为热力学平衡态某一聚合物薄膜，当温度升至一定温度时发生收缩，这是由于（C）。A、内应力松弛B、导热不良C、大分子解取向DNA的双螺旋属高分子结构中的几级结构（B）。A、一级结构B、二级结构C、三级结构可用于描述无规PS的聚集态结构的模型是（B）。A、缨状微束模型B、无规线团模型C、插线板模型下列有关高分子结构的叙述不正确的是（C）。A、高分子是由许多结构单元组成的B、高分子链具有一定的内旋转自由度C、结晶性的高分子中不存在非晶态D、高分子是一系列同系物的混合物当主链由下列饱和单键组成时，其柔顺性的顺序为（C）。A、—C—O—>—Si—O—>—C—C—B、—Si—O—>—C—C—>—C—O—C、—Si—O—>—C—O—>—C—C—柔顺性可以通过以下哪些参数定量表征（ABCD）。A、链段长度B、刚性因子C、无扰尺寸D、极限特征比下列聚合物柔顺性排列顺序正确的是(B)。A、1,4-聚2-氯丁二烯>1,4-聚丁二烯>聚氯乙烯B、1,4-聚丁二烯>1,4-聚2-氯丁二烯>聚氯乙烯C、聚氯乙烯>1,4-聚2-氯丁二烯>1,4-聚丁二烯D、1,4-聚丁二烯>聚氯乙烯>1,4-聚2-氯丁二烯下列聚合物中分子链柔性最好的是（D）。A、聚苯乙烯B、聚甲基丙烯酸甲酯C、聚氯乙烯D、1，4-聚丁二烯下列聚合物柔顺性排列顺序正确的是(C)。A、PP<PMMA<PIBB、PP<PIB<PMMAC、PMMA<PP<PIBD、PIB<PMMA<PPPP、PVC、PAN和PE四者柔顺性的排列顺序为（A）。A、PE>PP>PVC>PANB、PE>PP>PAN>PVCC、PP>PE>PVC>PAND、PAN>PVC>PP>PE下面哪些因素使分子的柔性减小（ABCD）。A、交联B、结晶C、主链杂原子D、形成氢键最易出现球晶的制备条件是（B）。A、稀溶液析出B、浓溶液析出C、稀溶液加搅拌析出D、浓溶液加搅拌析出高分子内旋转受阻程度越大，其均方末端矩（）。A、越大B、越小C、不变高分子链柔性越大，其等效自由结合链的链段长度（）A、越长B、越短C、不变结晶高聚物中不会出现的晶系是（）。A、立方B、正交C、六方D、单斜内聚能密度CED>420MJ/m3的聚合物，适合用作（）。A、橡胶B、纤维C、塑料聚乙烯可作为工程材料使用，是因为（）。A、高结晶性B、内聚能密度大C、分子链刚性某结晶性聚合物在偏光显微镜下呈现黑十字消光图案，则其结晶形态为（）。A、单晶B、串晶C、球晶D、片晶可用于描述无规PS的聚集态结构的模型是（）。A、缨状微束模型B、无规线团模型C、插线板模型无规聚苯乙烯分子链呈现的可能构象（）。A、无规线团B、折叠链C、螺旋链下列物理性能，随结晶度增加而增加的是（）。A、透明性B、溶解度C、密度D、冲击强度晶片的厚度增加导致晶体的熔点（）。A、增大B、不变C、减少下列条件适合于制备单晶的是（）。A、稀溶液B、熔体C、高温高压聚合物溶液在搅拌下结晶时可以形成（）。A、球晶B、单晶C、串晶成核剂的加入使球晶尺寸（）。A、增大B减小C不变缨状微束模型能解释哪些实验现象（）。A、结晶高聚物的宏观密度比晶胞小B、化学反应和物理作用的不均一性C、聚合物存在单晶结构D、结晶聚合物存在一个熔限什么事实可证明结晶高聚物中有非晶态结构（）。A、结晶聚合物大角X射线图上衍射花样和弥散环同时出现B、材料不透明C、一般测得的结晶聚合物的密度总是低于晶胞参数计算得到的完全结晶的密度D、结晶聚合物存在一个熔限描述非晶态聚合物的模型有（）。A、无规线团模型B、规整折叠链结构模型C、插线板模型D、两相球粒模型折叠链模型不能解释的实验现象有（）。A、单晶中存在缺陷B、单晶表面结构松散C、单晶密度远小于计算值D、单晶的扇形化作用以下哪些方法可以用来测定结晶度（）。A、密度法B、X射线衍射法C、差示扫描量热法D、红外光谱法下列方法测定的聚合物相对分子质量数值最大的是()。A、膜渗透压法B、光散射法C、稀溶液粘度法对于单分散性的聚合物，其各种平均相对分子质量之间的相互关系为（）。A、B、C、D、用稀溶液粘度法测得的相对分子质量是（）。A、数均分子量B、重均分子量C、粘均分子量光散射法测得的高分子相对质量为（）。A、数均分子量B、重均分子量C、粘均分子量D、Z均分子量下列测定相对分子质量的方法中，可得到相对分子质量分布的是（）。A、GPC法B、膜渗透法C、光散射法D、粘度法下列测定聚合物相对分子质量的方法中，能测定聚合物数均相对分子质量的方法是（）。A、光散射法B、膜渗透压法C、冰点降低法D、端基分析法膜渗透压法测定聚合物相对分子质量，以对作图，得到的直线的截距随温度的升高而（）。Ａ、增大Ｂ、不变Ｃ、降低Ｄ、不确定膜渗透压法测定聚合物相对分子质量，以对作图，得到的直线的斜率随温度的升高而（）。A、增大B、不变C、降低膜渗透压法测定聚合物相对分子质量，以对作图，得一直线，下列情况中直线斜率变大的有（）。A、升高温度B、降低温度C、相对分子质量增大D、相对分子质量减小E、Huggins参数减小聚合物相对分子质量愈大，其凝胶渗透色谱的淋出体积（）。A、愈大B、不变C、愈小D、不确定下列高聚物中分子间作用力较小的是（）。A、聚顺丁二烯B、聚酰胺C、聚氯乙烯内聚能密度CED>420J/m3的聚合物，适合用作（）。A、橡胶B、纤维C、塑料Avrami方程中，n=2意味着（）。A、三维生长，均相成核B、二维生长，均相成核C、二维生长，异相成核最易出现球晶的制备条件是（）。A、稀溶液析出B、浓溶液析出C、稀溶液加搅拌析出D、浓溶液加搅拌析出高分子溶解过程熵变为（）。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、不确定已知含有成核剂的聚丙烯在等温结晶时生成球晶，则其Avrami指数为（）A、2B、3C、4当聚合物溶于不良溶剂时，则溶液的第二维利系数A2()。A、大于零B、小于零C、等于零D、无法确定高分子溶解在良性溶剂中，此时（）。A、B、C、D、在θ状态下，高分子溶液的Huggins参数为（）。A、B、C、根据Flory-Krigbaum稀溶液理论，高分子在良溶剂中，高分子的排斥体积u为（）。A、u>0B、u<0C、u=0处于θ状态的聚合物溶液有哪些性质（）。Ａ、其热力学性质与理想溶液没有偏差Ｂ、其中的单个大分子链不受任何作用，处于无扰状态Ｃ、其中的高分子链不能充分舒展，故相应的溶剂为劣溶剂Ｄ、其中的高分子链能充分舒展，故相应的溶剂为良溶剂非晶态聚合物的三种力学状态，其中模量最低的是（）。A、玻璃态B、高弹态C、粘流态处于高弹态下的聚合物，可以运动的单元有（）。A、链段B、链节C、整个分子链D、侧基E、短支链处于玻璃态下的聚合物，可以运动的单元有（）。A、整个分子B、链段C、链节D、链段和支链处于粘流态下的聚合物，可以运动的单元有（）。A、链段B、链节C、整个分子链D、侧基E、短支链在玻璃化温度以下，聚合物可以运动的单元有（）。A、链段B、链节C、整个分子链D、侧基E、短支链升温速率愈快，测得的聚合物玻璃化温度（）。A、愈高B、愈低C、不变D不确定下列三种聚合物中，玻璃化温度最低的是（）。A、聚乙烯B、聚甲醛C、聚二甲基硅氧烷交联会导致聚合物的玻璃化温度（）。A、升高B、下降C、不变在玻璃化温度以下，随着温度的降低，高聚物的自由体积将（）。A、保持不变B、上升C、下降D、先下降然后保持不变在玻璃化温度以上，随着温度的上升，高聚物的自由体积将（）。A、保持不变B、上升C、下降D、先下降然后保持不变增加分子极性，聚合物的玻璃化温度将（）。A、保持不变B、上升C、下降增加分子极性，聚合物的粘流温度将（）。A、保持不变B、上升C、下降增大剪切应力，聚合物的粘流温度（）。A、保持不变B、上升C、下降有关聚合物的分子运动，下列描述正确的有（）。A、运动单元具有多重性B、运动速度不受温度影响C、热运动是一个松弛过程D、整个分子链的运动称为布朗运动E、运动单元的大小不同，但松弛时间一样下面有关玻璃化转变的描述，正确的是（）。A、聚合物玻璃态与高弹态之间的转变B、链段由运动到冻结的转变C、分子链由冻结到运动的转变D、自由体积由随温度下降而减小到不随温度发生变化的转变E、链段由冻结到运动的转变下面有关聚合物粘流态的描述，正确的有（）。A、分子链可以运动B、链段可以运动C、分子链不能运动D、链段不能运动E、流动过程中产生永久形变下面有关自由体积理论的叙述，正确的是（）。A、自由体积随温度升高线性增加B、自由体积不随温度发生变化C、在玻璃温度以下，自由体积不再发生变化D、在玻璃温度以上，自由体积随温度降低而减小E、聚合物的玻璃态是等自由体积状态下列因素中，使玻璃化温度升高的有（）。A、增加分子极性B、加入增塑剂C、交联D、增加相对分子质量E、增加分子链柔性下列因素中，使玻璃化温度升高的有（）。A、在主链中引入极性基团B、在主链中引入孤立双键C、增加分子极性D、加入增塑剂E、引入氢键PE、PVC，PVDC结晶能力的强弱顺序（）。A、PE>PVC>PVDCB、PVDC>PE>PVCC、PE>PVDC>PVC下列聚合物中，结晶能力最强的是（）。A、聚乙烯B、聚二甲基硅氧烷C、聚氯乙烯交联聚合物蠕变过程中的形变包括（）。A、普弹形变、高弹形变和粘性形变B、普弹形变和高弹形变C、高弹形变和粘性形变应力可以松弛到零的是（）。A、交联聚合物B、线型聚合物C、所有聚合物高聚物在交变应力作用下，与能量损耗有关的模量是（）。A、储存能量B、损耗模量C、储存模量和损耗模量有关内耗与温度之间的关系，下面描述正确的是（）。A、温度升高，内耗增大B、温度升高，内耗减小C、内耗与温度的关系曲线中出现一个极大值下面有关橡胶高弹性的描述，正确的是（）。A、弹性模量较小B、形变量较小C、伸长时会放热D、回缩时会放热E、形变是一个松弛过程下列各种不同的分子运动中，与聚合物高弹形变有关的有（）。Ａ、高分子的链段运动Ｂ、分子链之间的滑移Ｃ、整个分子链的运动Ｄ、键长的改变Ｅ、键角的改变聚合物的强迫高弹形变的分子机理是（）。Ａ、链段的运动Ｂ、键角的改变C、键长的改变Ｄ、分子间的滑移Ｅ、粘性流动产生高弹性的分子结构特征包括（）。Ａ、分子链具有一定柔性Ｂ、分子之间具有强烈的相互作用Ｃ、分子之间有化学键连接Ｄ、常温下能够结晶Ｅ、相对分子质量足够大下面有关聚合物蠕变现象的描述，正确的是（）。Ａ、在一定的温度和较小的恒定外力作用下，材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象Ｂ、外力去除后，交联聚合物在蠕变过程中产生的形变可以完全回复Ｃ、外力去除后，线形聚合物在蠕变过程中产生的形变可以完全回复Ｄ、高温下，蠕变不明显Ｅ、外力很大，蠕变现象不明显下列有关应力松弛现象的描述，正确的是（）。Ａ、在温度和形变保持不变的情况下，高聚物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象Ｂ、交联聚合物的应力可以松弛到零Ｃ、线形聚合物的应力可以松弛到零Ｄ、在远低于Ｔg的温度下，应力松弛很慢Ｅ、聚合物刚性越大，应力松弛越慢下列有关滞后现象的描述，正确的是（）。Ａ、高聚物在交变应力作用下，形变落后于应力变化的现象Ｂ、刚性聚合物的滞后现象比柔性聚合物明显Ｃ、频率越高，滞后现象越大Ｄ、滞后现象随频率的变化出现极大值Ｅ、在玻璃化温度附近，滞后现象严重下列对于理想弹性（虎克弹性）的描述，正确的是（）。A、形变的产生不需要时间B、形变是缓慢恢复的C、应力与应变成正比D、理想弹簧具有理想弹性E、形变量总是很大的下列内耗现象的描述，正确的是（）。Ａ、由滞后现象引起的功的消耗Ｂ、如果形变与应力同步，则没有内耗Ｃ、内耗随频率的变化出现极大值Ｄ、内耗随温度升高而增大Ｅ、滞后现象越严重，内耗越大Maxwell模型可以用来描述（）。Ａ、蠕变过程Ｂ、交联聚合物的应力松弛过程Ｃ、线形聚合物的应力松弛过程Kelvin模型（Ｖiogt）可以用来描述（）。Ａ、线形聚合物的蠕变过程Ｂ、松弛过程Ｃ、交联聚合物的蠕变过程可用于模拟线型聚合物应力松弛的模型是（）。A、粘壶—弹簧串联B、粘壶—弹簧并联C、Maxwell模型D、Kelvin模型利用时温等效原理做叠合曲线时，计算移动因子的方程（）。Ａ、ＷＬＦ方程Ｂ、Ａhrenius方程Ｃ、Ａvrami方程相对分子运动而言，时温等效原理是指（）。Ａ、升高温度与延长观察时间等效Ｂ、升高温度与缩短观察时间等效Ｃ、降低频率与延长观察时间等效Ｄ、升高频率与延长观察时间等效Ｅ、时间与温度相等高聚物发生强迫高弹形变的条件（）。A、断裂应力小于屈服应力B、断裂应力大于屈服应力C、断裂应力等于屈服应力下列力学性能，不能通过拉伸实验得到的是（）。A、断裂强度B、断裂伸长率C、杨氏模量D、冲击强度通过拉伸实验，可以测得的力学性能有（）。A、杨氏模量B、拉伸强度C、断裂伸长率D、冲击强度下列方法中，可以提高聚合物韧性的方法有（）。A、与橡胶共混B、提高结晶度C、大幅增加交联度D、加入增塑剂非晶态高聚物发生强迫高弹形变的温度范围（）。A、Tg~Tf之间B、Tb~Tf之间C、Tb~Tg之间下面有关银纹的描述正确的有（）。Ａ、银纹就是裂缝Ｂ、银纹会产生应力集中Ｃ、银纹一旦产生，则不可恢复Ｄ、银纹的平面垂直于外力方向Ｅ、银纹不一定引起破坏韧性聚合物在拉伸过程中产生的剪切带（）。A、与外力方向平行B、与外力方向垂直C、大体上与外力成45°夹角提高拉伸速率，测得的模量（）。A、越大B、越小C、不变在银纹体内，分子链的取向方向与外力（）。A、一致B、垂直C、不确定剪切屈服是一种（）。A、塑性形变B、弹性形变C、粘性流动高分子材料的脆性断裂是指（）。A、屈服前断裂B、断裂伸长率小于100%C、拉伸强度小于某一值下列因素中，使聚合物的拉伸强度提高的有（）。A、在主链中引入芳杂环B、加入增塑剂C、提高支化度D、提高交联度E、增加分子极性在高分子材料的破坏过程中，首先发生的是（）。Ａ、化学键的破坏Ｂ、分子间滑脱Ｃ、分子间力的破坏下面有关聚合物熔体流变性能的叙述，正确的有（）。A、大多数聚合物熔体在通常的剪切速率范围内表为现假塑性非牛顿流体B、在极低的剪切速率范围内，表现为牛顿流体C、在通常的剪切速率范围内，粘度随剪切速率升高而增大D、粘度随温度升高而下降E、在无穷大的剪切速率下，在恒定温度下的粘度为常数可以用来解释聚合物的零切粘度与相对分子质量之间相互关系的理论是（）。A、分子链取向B、分子链缠结C、链段协同运动在聚合物的粘流温度以下，描述高聚物的表观粘度与温度的关系的方程式是（）。A、Arrhenius方程B、WLF方程C、Avrami方程高聚物熔体的剪切粘度随剪切速率的增大而()。A、增大B、减小C、不变大多数的聚合物熔体的流动指数n（）。A、大于1B、等于1C、小于1剪切粘度随剪切速率的增大而减小的流体属于（）。A、牛顿流体B、胀塑性流体C、假塑性流体D、宾汉流体大多数的聚合物熔体属于（）A、牛顿流体B、胀塑性流体C、假塑性流体D、宾汉流体高聚物的流动模式是（）。A、分子链的整体迁移B、链段的跃迁C、端基的运动下列因素中，引起聚合物爬杆效应的是（）。A、弹性行为B、粘性行为C、温度效应聚合物熔体下列现象中不属于弹性现象的是（）。A、挤出物胀大现象B、爬杆现象C、不稳定流动现象D、剪切变稀现象下面有关牛顿流体的描述，正确的是（）。A、流动指数为1B、粘度随剪切速率增大而增大C、粘度随剪切速率增大而减小D、在恒定温度下，粘度是常数E、在恒定温度下，剪切应力随剪切速率线性增加下面有关假塑性流体的描述，正确的是（）。A、流动指数小于1B、粘度随剪切速率增大而增大C、粘度随剪切速率增大而减小D、在恒定温度下，粘度是常数E、粘度随剪切应力增大而减小下面有关聚合物粘性流动的叙述，正确的是().A、高分子的流动是通过链段的运动来完成的B、高分子的流动是高分子链的整体跃迁来完成的C、高分子的流动