高分子物理习题集.doc

第一章 高分子链的结构1.解释名词、概念等效自由连接链 均方末端距. 链段 均方旋转半径 构象 构型2已知两种聚合物都是PE，如何鉴别哪一种是HDPE，哪一种是LDPE？举出三种方法并说明其依据。3某聚-烯烃的平均聚合度为500，均方末端距为625 nm2，求：（1）表征大分子链旋转受阻的刚性因子。（2）作为大分子独立运动的单元链段长b。（3）一个大分子含有的链段数Z。（4）每个链段中结构单元的数目。4假定PP的平均聚合度为2000，键长为1.54，键角为109.5，溶剂中，求等效自由连接链的链段长b。5写出聚异戊二烯德各种可能构型（不包含键接异构）。6什么叫做链的构型？全同立构聚丙烯能否通过化学键（C-C单键）内旋转把全同变为间同，为什么？7天然橡胶和古塔玻胶在结构上有何不同？ 画出示性结构式。8. 欲使某自由连接链（单烯类）均方末端距增加10倍，试问其聚合度必须增加多少倍？9大分子链柔顺性最根本的原因是什么？表征高分子链柔顺性的物理参数有哪些？它们是如何定义的？ 11. PE、PS PP、PAN、PVC PP、PIB（聚异丁烯） PE与顺1，4聚丁二烯 聚己二酸乙二醇酯 聚丙烯（全同） 聚二甲基硅氧烷10 假定PP于30甲苯溶液中，测得无扰尺寸（h02/M）=8.3510-4nm, =(h02/hfr2)=1.76,试求：（1）此聚丙烯的等效自由取向链的链段长。（2）当聚合度为1000时的链段数。第二章 高分子聚集态结构第二章习题1.晶态高聚物的结构模型有哪些？其主要内容是什么？2.已知聚乙烯为斜方晶系，它的晶格常数分别为a=0.738nm,b=0.495nm,c=0.254nm.试解答如下问题：（1） 推算斜方晶系PE的分子结构（构象）（2） 已知样品的密度=0.97g/cm3，试求单晶格中所含分子链的链节数目。（3） 若聚乙烯无定形部分的密度am=0.83g/cm3，求样品的结晶度？（4）3. PE因结晶方法、热处理和力学处理不同而呈现出不同的结晶形态，请简述下面各种形态结构的特征及获得该形态结构的特效方法。（1） 单晶 （2） 球晶 （3） 拉伸纤维晶 （4） 非折叠的伸直链晶4. 何谓溶致液晶高聚物和热致液晶高聚物？5.取向度的测定方法有哪几种？举例说明聚合物取向的实际意义。6解释名词、概念内聚能密度 结晶度 7如何从结构上分析某种聚合物属于结晶性聚合物？8两种聚丙烯丝，在纺丝过程中，牵伸比相同，而分别采用冰水冷却和90热水冷却。将这两种丝加热到90，何者收缩率大？为什么？9有两种乙烯和丙稀的共聚物，其组成相同，其中一种在室温时是橡胶状的，一直到温度降低到-70时才变硬；另一种在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。10在聚合物纺丝工艺中，都有牵伸和热定型两道工序，为什么？热定型温度如何选择？11有常用的聚丙烯试样一块，体积为2.14cm3，重量为1.94g。求这一试样的结晶度。（=0.85g/cm3，=0.95g/cm3）。第三章 聚合物溶液的性质1解释名词、概念溶度参数 Huggins参数 第二维利系数 溶剂 温度 相对粘度 增比粘度 比浓粘度 特性粘度 2定义理想溶液并说明即使在稀溶液范围里高分子溶液也不是理想溶液。3 试从热力学观点说明为什么溶剂和高聚物的溶度参数越接近，溶解过程是自发的，即越易于溶解。4 哈金斯参数的物理意义是什么? 当聚合物和温度选定之后，哈金斯参数与溶剂的性质有什么关系? 当聚合物和溶剂选定之后，哈金斯参数与温度有什么关系?5 解释为什么尼龙6在室温下可溶解在某些溶剂中，而线性的聚乙烯在室温下却不能?6 渗透压法和粘度法各测出的是哪种平均分子量?为什么?它们是直接的方法还是间接的方法?7 二氯甲烷的溶度参数=19.8（J/CM3）1/2 ，环己酮的=20.2，聚氯乙烯的=19.2。显然，二氯甲烷的要比环己酮的更接近于聚氯乙烯的，但是二氯甲烷对聚氯乙烯的溶解性并不很好，而环己酮则是聚氯乙烯的良溶剂，为什么?8 苯乙烯一丁二烯共聚物（=16.5）不溶于戊烷（=14.5）也不溶于乙酸乙酯（=18.6），但是可溶于以上两溶剂1：1的混合体系里，为什么？9聚合物增塑的类型有哪些？举例说明聚合物加增塑剂后物理机械性能的变化。第四章 聚合物的分子量及分子量分布1测定聚合物平均分子量的方法有哪些？得到的是何种统计平均分子量？2 一个聚苯乙烯样品在甲苯中测得特性粘数为40.5ml/g，已知在甲苯中聚苯乙烯的与分子量M有如下关系（浓度以克/毫升表示）=1.2810-2M0.7,试求此样品的分子量。3 在20将10-5mol的PMMA（Mn=105,=1.20g/cm3）溶于150gCHCl3（=1.49g/cm3）中，试计算混合熵、混合焓和混合自由能，已知1=0.377。4 下表为实验测定的PS样品各级分的特性粘数和分子量值。计算K和a的值。ml/g 27814213812.2 4.05Mw10-415756.8 48.0 1.55 0.3085 用粘度法测定某一PS样品的分子量，在30苯溶液中进行，先称取0.1375克样，配成25ml的PS一苯溶液。移取此溶液10ml注入粘度计中，测流出时间t1=241.6秒，然后依次加入苯5ml、5ml、10ml、10ml稀释，分别测得流出时间t2=189.7秒，t3=166.0秒，t4=144.4秒，t5=134.2秒，最后测得纯苯的流出时间t0=106.8秒，PS一苯体系在30时的K=0.9910-2，=0.74。试求PS的M。6 在25的溶剂中，测得浓度为7.03610-3g/ml的PVC溶液的渗透压为0.248g/cm2，求此试样的分子量和第二维利系数A2。7 下表为聚乙烯样品90时在二甲苯中的渗透压测定数据，并已知在这一温度下，二甲苯的=0.8014，聚乙烯=0.8173，计算PE样品的分子量及第二维利系数。C(g/l)2.00 4.00 6.00 8.00(cm溶剂) 2.5855.9659.66013.9358 下表为PE样品及分子量为891的基准物三硬脂酸甘油酯在130时，在邻二氯苯中测定的VPO数据，试计算此聚合物样品的数均分子量和第二维利系数。PE三硬脂酸甘油酯C(g/l) R C(g/l) R12.400.61 4.41 3.4120.361.44 10.27 7.8330.542.89 15.2911.8440.174.90 19.8814.979 聚甲基丙烯酸甲酯样品在丁酮中，在不同浓度与不同散射角下测定的光散射数据如下表所示。试计算此聚合物的Mw、A2和2。已知=546nm，（n/c）T=0.112ml/g, n=1.3856。 C（g/ml）R（）/(1+cos2)1043060901200.000600.8900.6950.5370.4430.001081.2951.0400.8450.7100.001471.5551.3001.0650.9110.001801.6651.4271.1771.0290.002081.7701.5251.2951.13810 用分级法将某PE试要分成10个级分，并测定了每个级分的重量和，如下表所示，已知=1.3510-3M0.63，用习惯法作出该试样的累积重量分布曲线,并用十点法求出其Mn、Mw。级分编号重量分数i级分编号重量分数i10.0900.1860.1640.9620.0780.3870.1061.3130.0540.4680.1841.7540.0900.5790.0342.1450.1040.75100.0962.5111 有一组聚砜林样，以二氯乙烷为溶剂，在298K测定其GPC图，其分子量M5淋出体积Ve列于下表：M10-438.5 27.4 22.0 10.6 7.12 4.50 2.55 Ve 18.2 18.2 18.5 20.8 21.823.6 25.0M10-41.95 1.29 0.75 0.51 Ve 26.4 27.7 29.2 29.6(1) 由表中数据作MVe标准曲线，求出该色谱柱的死体积V0和分离范围。(2) 求出校正方程M=ABVe中的常数A和B。(3) 求在相同条件下测得的淋出体积为21.2的单分散聚砜试样的分子量。12 能否用平衡溶胀法测定（1）轻度交联有机玻璃（2）固化环氧塑料的交联密度。为什么？13 在用凝胶渗透色谱技术（GPC）测定高聚物分子量分布时，为什么能用一条普适校正曲线将各种不同的高聚物的GPC图转换为分子量分布曲线？14 写出下列有关公式，并指出公式中有关常数的意义。（1）粘度法测定分子量中，特性粘数与分子量的关系式。（2）凝胶渗透色谱法测定分子量中，分子量与淋洗体积的关系式。（3）渗透压法测定分子量中，渗透压与分子量的关系式。15 某种聚合物在某一温度T时，溶解于两种溶剂A和B中，其中渗透压与浓度关系如右图所示：试问： a从实验结果可以得到什么物理学？物理意义是什么？b溶剂A和B是良溶剂、溶剂、还是不良溶剂，为什么？ 15题图第五章 聚合物的转变与松弛1 画出线型非结晶、线型结晶、线型非结晶的结晶性聚合物及交联聚合物的温度形变曲线，说明这些聚合物有哪些力学状态、转变，并说明相应的分子运动机理（考虑分子量、结晶度、交联度）。3 什么是高聚物的玻璃化温度？高聚物玻璃化的特点是什么？对高聚物的使用有何影响？4 哪些因素影响高聚物的玻璃化？5. 塑料都是在Tg以下温度使用，纤维的最高使用温度为Tm，这些说法对吗？为什么？6 解释下列Tg高低次序的原因？ -Si(CH3)2-O- Tg=-120, -CH2-C(CH3)2- Tg=-70, -CH2-C(Cl)2- Tg=-177 预计下列聚合物Tg的高低次序，说明理由。-（CH2-CH(CH3)）n-, -（CH2-CHCl）n-, -（CH2-CH2）n-, -（CH2-CHCN）n-,8 已知全同立构PP的Tg=-10，Tm=176，试作出-20180PP结晶速率曲线示意图。9自由基聚合反应得到的聚醋酸乙烯酯为非晶态聚合物，经水解后得到了结晶态的聚乙烯醇，解释原因。10 讨论影响高聚物熔点的各种因素？11 脂肪族聚酯的Tm比聚乙烯低，但是聚对苯二甲酸乙二酯的熔点远比聚乙烯高，它们的熔点数据如下： 聚乙烯 Tm=137 脂肪族聚酯 Tm=45 聚对苯二甲酸乙二酯 Tm=265解释上述现象，又知在聚酯（O ( CH2CH2 )mO-CO-C6H4-CO- O ）m 中，随着m的增大，Tm下降，为什么？12 将下列三组聚合物按结晶难易程度排列成序。（1） PE、PP、PVC、PS、PAN（2） 聚对苯二甲酸乙二酯、聚间苯二甲酸乙二酯、聚己二酸乙二酯（3） PA6、PA1010、PA66（4）13 已知PE，聚偏氯乙烯、全同PMMA的Tg分别为-80、-18和45、Tm=141、198、160，试用经验方法估计：（1）Tcmax（2）找出Tcmax /Tm的经验规律。14.下列四种成纤聚合物的分子链长（碳原子数）与晶体熔点（Tm）的关系如图所示，试解释以下事实。（1）这四类晶态聚合物的熔点次序是 4321。（2）随着碳原子数目的增大，它们的熔点都趋向与PE 的熔点很接近。1 聚酯 HO(CH2)n COOH 2 聚氨酯 OCN ( CH2 )n NCO 3 聚酰胺 H2N(CH2)nCOOH 4 聚脲 OCN ( CH2 )n NCO 5 聚乙烯 （CH2-CH2 )n第六章 橡胶弹性1聚合物的高弹性有哪些特点？如何理解热力学分析结果的物理意义。2 如果加一重物于橡皮筋，保持恒定的张力，当一加热该橡胶时，这一重物升高还是降低，为什么？3 交联橡胶弹性理论的根据是什么？它得出的状态方程告诉了什么？这个理论存在哪些缺陷？4 某交联橡胶试样在25时，经物理测试得出以下数据： 试片尺寸=0.212.8cm2 试片重量=0.518g 试片被拉伸一倍时的拉力f=2kg试求此橡胶的网链平均分子量Mc.5 一块交联橡胶，交联前高分子链的数均分子量为104，橡胶的密度为1g/cm3,在25下拉伸比=2，应力为多少？已知交联点间链平均分子量为Mc=103。第七章 聚合物的粘弹性1 高聚物在流动过程中伴有高弹形变，对加工成型有什么影响？怎样消除之？2 表观粘度的物理意义？降低柔性和刚性链聚合物熔体的表观粘度应采取什么措施？4 已知PE和PMMA的流动活化能E分别为4.18KJ/mol和192.3KJ/mol，PE在473K时（473）=91Pa.S，而PMMA在513K时（513）=200 Pa.S。 试求：（1）PE在483K和463K时的粘度，PMMA在523K和503K时的粘度。（2）说明链结构对聚合物粘度的影响。 （3）说明温度对不同结构聚合物粘度的影响。5试解释聚合物的蠕变、应力松弛、滞后及内耗现象。6 松弛时间的物理意义是什么？7 选择防震隔音材料的原则与滞后损耗有什么关系？8 在教材P155图7-19四参数模型中，已知应力恒定=107 N/m2,在100s时总形变=1.25，在150s时总形变/ = 1.35，E2=107N/m2，=10s，试求：（1）E1,2,3 （2）在10s和100s时的1,2,39 试用串联模型推导形变与时间的关系方程式 d/dt=d/Edt+/并用此解释应力松弛现象。第八章 聚合物的屈服与断裂1. 什么是聚合物的强度？为什么说在提高聚合物强度方面大有可为？2. 什么是高聚物在拉伸时的冷拉和细颈？分别就晶态和非晶态高聚物讨论之？3 什么是银纹？它与裂缝区别