高分子习题与思考题一

习题与思考题一习题与思考题一 1 解释下列名词 1 构型 分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列 2 构象 由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态 3 链段 4 热力学柔性单键内旋转时 由于非邻近原子之间的相互作用 使反式和旁式构象之间存在着能量差 5 力学柔性单键内旋转时 由于非邻近原子之间的相互作用 使反式和旁式构象之间存在着能量差 6 均方末端距 如果自由结合链由 n 个键组成 每个键的长度为 l 7 自由结合链模型 假定分子是由足够多的不占有体积的化学键自由结合而成 内旋转时没有键 角的限制和位垒障碍 其中每个键在任何方向的几率都相等 称这种链为自由结合链 8 全同立构 2 试讨论线型聚戊二烯可能有哪些不同的构型 高分子种化学健所固定的原子在空间的几何排列 1 4 加成 几何构型 1 2 加成 空间 位阻大 可能性小 3 4 加成 旋光异构 3 聚丙烯中碳 碳单链是可以转动的 通过单键的转动能否把全同立构的聚丙 烯变为 间同立构 的聚丙烯 不能 由于单健内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象 与间同立构全同立构没有很直接的关系 4 顺序异构体由结构单元间的联结方式不同所产生的异构体 5 什么是链结构 结构单元在高分子链中的联结方式 11 支化或交联对高聚物的性能有何影响 12 试由分子结构分析高聚物的许多物理性能与低分子物质不同的主要原因 高分子的结构单元数目大 高分子的结构不均一 高分子的结构单元之间相互作用对聚集态和物性有重要 影响 高分子链有一定的内旋转自由度 有柔性 高分子晶态比底分子差 加填料改性 13 什么是等规度 等规度是指高分子中全同立构和间同立构的总百分数 17 什么叫做高分子的构象 二次结构 假若聚丙烯的等规度不高 能否用 改变构象的办法提高其等规度 说明原因 不可以 高分子的构象是指由于单健旋转而产生的分子不同形态 24 什么是自由旋转链 分子中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动 而不考虑空间位阻对转动的影响 这种链称自由旋转链 26 已知高分子主链中的键角大于 90 定性讨论自由旋转链的均方末端距与 键角的关系 键角大于 90 随着键角的增大 e 180 键角 下降 cose 增大 自由旋转链 的均方末端距增大 27 假定聚乙烯的聚合度为 2000 键角为 109 5 求伸直链的长度 与 自由旋转链的根均方末端距之比值 并由分子运动观点解释某些高分子材料在 外力作用下产生很大形变的原因 28 试论分子结构对高分子链柔顺性的影响 1 主链 主链中含有杂原子时 高分子链的柔顺性增加 主链中含有芳杂环结构的高分子链 其柔顺性较差 结构单元中含有双键的高分子链 有较好的柔顺性 由共扼双键所组成的高分子链都是刚性分子 2 侧基 极性侧基 侧基极性的强弱与高分子链的柔顺性成反比 非极性侧基 侧基体积的大小与链的柔顺性成反比 高分子链的对称性与链的柔顺性成正比 3 链的长短 高分子链很短时 分子呈刚性 当分子量增大到一定程度时 分子量对柔顺性无影响 29 试论外界因素 温度 外力 对高分子链柔顺性的影响 30 试比较下列聚合物分子链的柔顺性 并按柔顺性由大 小以 排列 聚氯乙烯 聚丙烯 聚二甲基硅氧烷 聚乙烯 2 1 4 3 31 表征高聚物统计平均分子量的有 和 32 单烯类单体在聚合过程中可能的键接方式有 头头 连接 头尾 或 尾尾 连接 也可能是两种方式同时存在的 无规 键接 33 试比较 聚丁二烯 聚丙烯 聚异戊二烯 聚苯乙烯 聚乙烯聚合物分子链的柔顺性 并按柔顺性由大 小以 排列 34 试推导自由连接链的均方末端距 并以此为依据解释橡胶具有很高的伸长 率的原因 35 单个高分子链在空间所存在的形状分为 和 36 假定自由结合链中含有几个长度为 l 的键 试求它的均方末端距和最可几 末端距与键长及键数的关系 37 假定聚丙烯主链长为 0 154nm 键角为 109 5 度 聚丙烯的空间位阻参数 1 76 试求其等效自由结合链的链段长度 le之值 38 假定聚乙烯的聚合度为 2000 键角为 109 5 度 求伸直链的长度 Lmax 与 自由旋转链的根均方末端距之比值 并由分子运动观点解释某些聚合物材料在 外力作用下可以产生很大形变的原因 习题与思考题二习题与思考题二 1 如果 C C 键长为 0 154nm C C C 键角为 109 5 度 试问 Ut为 31的全同立构 聚丙烯的等同周期为多少 2 尼龙 66 等规聚丙烯及聚丙烯腈在砌入晶 格时 分子链的构象有什么不 同 为什么 3 试根据聚乙烯的晶体结构和晶胞尺寸 a 736pm b 492pm c 253pm 计算 其晶体密度 c 1cm 1010pm 4 若已知聚甲基丙烯酸甲酯晶胞的 90 度 a 2 108nm b 1 217nm c 1 055nm 测得的 1 23g cm3 Mo 100 1 试求每个晶胞单元中的重复结构单元数 5 已知聚异丁烯晶胞中所有的角度为 90 度 Mo 56 1 0 937 晶胞尺寸 a 0 694nm b 1 196nm 试求晶胞参数 c 的尺寸 6 有全同立构聚丙烯试样一块 体积为 1 42 2 96 0 51cm3 重量为 1 94g 试计算其比容和结晶度 7 简要说明下列各种结晶形态的特征及形成的条件 1 折叠链片晶 2 球晶 3 串晶 4 伸直链晶体 8 试比较下列几对聚合物熔点的高低 并说明原因 1 聚对苯二甲酸乙二酯与聚间苯二甲酸乙二酯 2 聚对苯二甲酰对 苯二胺与聚间苯二甲酰间苯二胺 3 聚己二酸己二胺与聚己二酸 己二酯 9 液晶与中介相是否具有同样的含义 为什么 10 写出可能存在的各种中介态 包括液态和固态 11 液晶高分子的化学结构有哪些基本特征 试写出溶致液晶和热致液晶高分 子各三种 12 高分子液晶有哪几种物理结构 如何用简单的实验区分它们 13 高分子的 相容性 概念与小分子的相溶性概念有什么不同 14 如何从实验上判别一个共混聚合物体系 完全相容 部分相容 和 不相 容 等状态 15 从聚合物改性的角度来看 你认为具有怎样的相形态结构更有利 为什么 试举例说明之 16 赫尔曼取向函数 f 的物理意义是什么 是否可以用取向角余弦均方 值来表征大分子链的取向程度 17 试从纤维中分子极化的概念出发导出光学取向函数 fb 1 2 3 1 18 在不同条件下制得聚酯纤维 其中一种纤维的 fb fs 而另一种则 fs fb 试问是否存在这种可能性 为什么 19 某纤维样品在 0 0 l 晶面的衍射强度很弱 但在 h 0 0 面和 0 k 0 面有 较强的衍射峰 试问能否据此来求得 fc z 如果该纤维样品为聚丙烯 是否可 应用 Stein 关系式 fa z fb z fc z 0 20 用取向指数 R 来描述某纤维的取向程度 是否一定反映分子链对于纤维轴 的取向 为什么 21 试列举两种表征纤维无定形区取向程度的方法 并简要说明原理 22 对腈纶纤维来说 用红外二色性测定 CN 得到的 fd与染色二色性测得的 fd 有什么不同 为什么 习题与思考题三习题与思考题三 1 试比较测定聚合物相对摩尔质量各种方法的特点和局限性 2 溶液的粘度随着温度的升高而下降 高分子溶液的特性粘数在不良溶 剂中随温度的升高而升高 怎样理解 3 渗透压法测定的相对摩尔质量为什么是数均相对摩尔质量 其理论依 据是什么 6 采用 GPC 技术能否将相对摩尔质量相同的线形 PE 和支化 PE 分开 为 什么 7 用醇酸缩聚法制得的聚酯 每个分子中有一个可分析的羧基 滴定 1 5g 的聚酯用去浓度为 0 1mol L 的 NaOH 溶液 0 75mL 试求聚酯的数均相对摩 尔质量 习题与思考题五习题与思考题五 1 何为高分子运动单元的多重性 2 什么是高聚物的松驰 弛豫 过程 3 什么是高聚物分子运动的时间依赖性 4 什么是松驰 弛豫 时间 其物理意义如何 5 松驰 弛豫 时间与温度的关系如何 6 什么是温度 形变曲线 热 机械曲线 7 什么是结晶性高聚物 8 什么是非结晶性高聚物 9 高聚物按温度由低到高分为哪几个力学状态 分子运动机理如何 10 什么是玻璃化温度 11 什么是粘流温度 T 12 试讨论非晶 结晶 交联和增塑高聚物的温度形变曲线的各种情况 考虑 分子量 结晶度 交联度和增塑剂含量不同的各种情况 13 用膨胀计法测得分子量从 3 0 103到 3 0 105之间的八个级分聚苯乙烯试 样的玻璃化温度 T 如下 试作 对 图和 对 1 图 并从图上求出方程式 K 中聚苯乙烯的常数 K 和分子量为无限大时的玻璃化温度 14 甲苯的玻璃化温度 113K 假如以甲苯作为聚苯乙烯的增塑剂 试 估计含有 20 体积分数甲苯的聚苯乙烯的玻璃化温度 15 试比较下列聚合物玻璃化温度的高低 并按 由高 低以 号排序 聚苯乙烯 聚氯乙烯 聚乙烯 等规聚丙烯 聚苯醚 16 为什么腈纶用湿法纺丝 而涤纶用熔融法纺丝 17 在温度 形变曲线上 为什么聚甲基丙烯酸甲酯的高弹区比聚苯乙烯的大 3 05 010152550100300 4366838993979899 18 试论分子链的柔顺性 取代基和分子量对聚合物玻璃化温度的影响 19 聚偏二氯乙烯中极性取代基对称双取代 偶极矩 整个分子极性 内旋转 柔性增加 其玻璃化温度 比聚氯乙烯 20 高聚物结晶的必要条件和充分条件是什么 21 影响高聚物结晶能力的因素有哪些 22 什么叫熔融 23 高分子晶体与小分子晶体熔融时有哪些异同 24 什么是熔限 25 为什么高聚物的熔融温度有一个范围 熔限 26 影响高聚物熔点 T 高低的因素有哪些 27 高聚物的结晶过程包括哪些步骤 28 什么是半结晶时间 29 为什么规定体积收缩进行到一半所需时间的倒数 1 作为实验温 度下的结晶速度 30 结晶速度与温度的关系如何 31 试比较 等规聚丙烯 聚乙烯醇 聚 1 2 二氯乙烯 聚偏二氯乙 烯的结晶能力 按结晶能力有大 小以 号排列 32 试比较下列聚合物熔点的高低 并按由高 低以 号排序 聚对二甲苯 聚乙烯 聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚丙烯 聚辛二酸乙二醇酯 33 画出玻璃态高聚物的温度 形变曲线 简要说明各区特性 34 画出在玻璃化转变温度测定过程中冷却速率对 影响曲线图 比容 温 度曲线 并说明之 35 试画出结晶性高聚物处于非晶态 采用慢速升温 间歇加载方法时的温度 形变曲线和模量 温度曲线 说明原因 36 如何通过测定一系列不同分子量的同一聚合物的热机械曲线 估算该聚合 物的链段长度 37 试从时间 温度等效出发 定义玻璃化温度 进而说明玻璃化转变 是力学转变而非相转变 38 橡胶受外力拉伸等温可逆形变时 试从热力学第一定律出发推导 外力一部分用于内能的改变 一部分用于熵的改变 39 怎样解释 1 聚合物的 Tg开始时随分子量增大而升高 当分子量达到一定值后 Tg 变为与分子量无关的常数 2 聚合物中加入单体 溶剂 增塑剂等低分子物时导致 Tg下降 40 WLF 方程 log T C1 T Ts C2 T Ts 当取 Ts为参考温度时 C1 17 44 C2 51 6 求以 Ts 50 为参考温度时的常数 C1和 C2 41 某聚苯乙烯试样在 160 时粘度为 8 0 1012Pa s 预计它在玻璃化温 度 100 和 120 的粘度分别为多大 42 某聚合物试样在 0 时粘度为 1 0 103Pa s 如果粘度温度关系服从 WLF 方程 并假定 Ts时的粘度为 1 0 1011Pa s 问 25 时粘度是多少 43 已知聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的流动活化能 E 分别为 10 千卡 摩 尔和 64 千卡 摩尔 聚乙烯在 200 时粘度为 9 1 103Pa s 聚甲基丙烯酸甲酯 在 240 时粘度为 2 0 107Pa s 1 分别计算聚乙烯在 210 和 190 时以及聚甲基丙烯酸甲酯在 250 和 230 时的粘度 2 讨论链的结构对粘度的影响 3 讨论温度对不同聚合物粘度的影响 10 某高分子材料在加工期时发生链降解 其重均分子量由 1 0 106降至 8 0 105 问此材料在加工前后熔融粘度之比为多少 习题与思考题六习题与思考题六 1 高分子溶液与小分子溶液及胶体溶液相比较具有哪些特点 如何证明 它是一种真溶液 2 试比较结晶性聚合物和非结晶性聚合物的溶解过程 3 为一种聚合物材料选则合适的溶剂应遵循哪些原则 4 溶度参数如何测定 根据热力学原理解释非极性聚合物为什么能够溶 解在与其溶度参数相近的溶剂中 5 聚合物溶液与理想溶液的行为有较大偏差 试说明理由 6 由查表得溶度参数的数据如下 乙酸 1 10 5 环已酮 1 9 88 PVC 的 2 10 98 很明显乙酸的 1比环已酮的 1更接近于 PVC 的 2 但实际上前者对 PVC 的溶解性能并不好 而后者则是 PVC 的良溶剂 为什 么 7 什么是聚合物的溶度参数 请解释为什么苯乙烯 丁二烯共聚物 2 8 10 卡 厘米 3 1 2 难溶于正戊烷或醋酸乙酯 而能溶于上述两溶剂的 1 1 混合物中 8 硝化纤维素不溶于乙醇或乙醚 而能溶于两者的混合溶剂 为什么 请求出能很好溶解硝化纤维素的醇醚混合溶剂中醇醚的配比 9 高分子溶质在溶剂中的溶解度除与溶质和溶剂的性质有关外 还与温 度和溶质相对摩尔质量有关 试解释 10 用聚乙酸乙烯酯醇解制取聚乙烯醇时 为何仅具有适当醇解度的聚 乙烯醇 其水溶性最好 为何聚丙