高分子习题与思考题.doc

练习和思考问题11.解释下列名词：(1)配置；空间分子中通过化学键固定的原子排列。(2)构象；由于单键旋转，空间中存在不同形式的分子(3)分段；(4)当热力学柔性单键旋转时，由于非相邻原子之间的相互作用，反式构象和侧式构象之间存在能量差De。(5)当机械柔性单键旋转时，由于非相邻原子之间的相互作用，反式构象和侧式构象之间存在能量差De。(6)平均末端距离；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：假设分子是由足够多的不占体积的化学键自由结合而成，在旋转过程中不受键角和势垒的限制，并且每个键在任何方向上的概率相等，这个链称为自由结合链。(8)等规的2.尝试讨论线性戊二烯可能的不同构型。空间中由聚合物物种化学键固定的原子的几种排列。1，4加成(几种构型)1，2加成(大空间位阻，小可能性)3，4加成(光学异构)3.聚丙烯中的碳碳单链可以旋转。全同立构聚丙烯能通过单键旋转变成“间同立构”聚丙烯吗？不，由于单键的旋转，空间中不同形式的分子被称为构象，与间同立构全同立构规整度没有直接关系。4.序列异构体是由结构单元之间的不同连接产生的异构体。5.链条结构是什么？聚合物链中结构单元的连接11.支化或交联如何影响聚合物的性能？12.试从分子结构上分析聚合物的多物理性质不同于低分子物质的主要原因。这种聚合物有大量的结构单元。聚合物的结构不均匀。聚合物结构单元之间的相互作用对聚集态和物理性质有重要影响。聚合物链具有一定的旋转自由度和柔韧性。聚合物的结晶状态比基础分子差。添加要修改的填充。13.什么是等规度？全同立构规整度是指全同立构和间同立构聚合物的总百分比。17.聚合物的构象(二级结构)是什么？如果聚丙烯的等规度不高，是否可以通过改变构象来提高等规度？解释原因。不是。聚合物的构象是指单键旋转产生的不同形式的分子。什么是自由旋转链？分子中的每个键都可以在键角允许的方向上自由旋转，而不管空间位阻对旋转的影响。这条链叫做自由旋转链。26.已知聚合物主链中的键角大于90。定性地讨论了自由旋转链的平均端距与键角之间的关系。焊接角度大于90。随着键角的增大，e=-键角减小，cose增大，自由旋转链的平均端到端距离增大。27.假设聚乙烯的聚合度为2000，粘结角为109.5。计算直链的长度LMAX与自由旋转链的根平均端距之比。从分子运动的角度解释了一些高分子材料在外力作用下产生大变形的原因。28.讨论分子结构对聚合物链柔性的影响。1.主链。当主链含有杂原子时，聚合物链的柔性增加。主链中含有芳香杂环结构的聚合物链柔韧性差。结构单元中含有双键的聚合物链具有更好的柔韧性。由共轭双键组成的聚合物链都是刚性分子。2.分组：极性侧基：侧基的极性与聚合物链的柔韧性成反比。非极性侧基：侧基的体积与链的柔性成反比，聚合物链的对称性与链的柔性成正比。3.链条长度：当聚合物链很短时，分子是刚性的。当分子量增加到一定程度时，分子量对顺应性没有影响。29.外部因素(温度和外力)对聚合物链柔韧性影响的探讨30.试着比较一下follo的柔韧性32.在单烯单体的聚合过程中，可能存在(头对头)连接、(头对尾)或(尾对尾)连接，或者可能存在两种类型的(随机)连接。33、试比较(1)聚丁二烯；(2)聚丙烯；(3)聚异戊二烯；(4)聚苯乙烯；(5)聚乙烯聚合物分子链的柔性，并根据柔性由大到小依次排列。34.试着推导出自由链环的平均端到端距离，并以此为基础解释橡胶具有高伸长率的原因。35.空间中各个聚合物链的形状分为()、()、()、和()。36.假设自由结合链包含几个长度为L的键，试着找出平均末端距离和最可能的末端距离、键长度和键数之间的关系。37.假设聚丙烯的主链长度为0.154纳米，键角为109.5度，聚丙烯的空间位阻参数为1.76，试图找出其等效自由结合链的链段长度le的值。38.假设聚乙烯的聚合度为2000，键角为109.5度，计算直链的长度Lmax与自由旋转链的根平均端距之比，并从分子运动的角度解释某些聚合物材料在外力作用下会发生大变形的原因。练习和思考问题21.如果碳碳键长度为0.154纳米，碳碳键角度为109.5度，Ut为31的等规聚丙烯的等规周期是多少？2.当尼龙66、等规聚丙烯和聚丙烯腈结合成晶体和晶格时，它们的分子链的构象是什么？为什么？3.根据聚乙烯的晶体结构和晶胞尺寸(A=736微米，B=492微米，C=253微米)，尝试计算聚乙烯的晶体密度Rc (1厘米=1010微米)。4.如果已知聚甲基丙烯酸甲酯的晶胞a=b=g=90度，a=2.108纳米，b=1.217纳米，c=1.055纳米，测得的r=1.23克/立方厘米，mo=100.1，试着找出每个晶胞中重复结构单元的数量。5.众所周知，聚异丁烯单元电池中的所有角度都是90度，钼=56.1，R=0.937，单元电池尺寸A=0.694纳米，B=1.196纳米。试着找出晶胞参数的大小6.有一个等规聚丙烯样品，体积为1.422.960.51cm3，重量为1.94克。计算其比容和结晶度。7.简要解释以下晶体形式的特征和形成条件：(1)折叠链薄片；(2)球晶；(3)串晶；(4)延伸链晶体。8.试着比较下列聚合物对的熔点，并解释原因。(1)聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚间苯二甲酸乙二醇酯；(2)聚(对亚苯基对苯二酰胺)和聚(间亚苯基对苯二酰胺)；(3)聚己二酸己二酯和聚己二酸己二酯。9.液晶和中间相有相同的含义吗？为什么？10.写下各种可能的中间状态(包括液体和固体)。11.液晶聚合物化学结构的基本特征是什么？试着写出三种溶致液晶和热致液晶聚合物。12.聚合物液晶的物理结构是什么？如果你用简单的实验来区分它们？13.聚合物“相容性”的概念和小分子相容性的概念有什么区别？14、如从实验判断一种共混聚合物体系处于“完全相容”、“部分相容”和“不相容”状态？15.从聚合物改性的角度来看，你认为哪种相形态结构更有利？为什么？试着用例子来说明它。16.赫尔曼的定向函数F的物理意义是什么？取向角的余弦平均值可以用来表征大分子链的取向程度吗？17.尝试从光纤中分子偏振的概念导出光学取向函数FB=1/2 (3-1)。18.聚酯纤维是在不同的条件下生产的，其中一种是fbf，另一种是fsfb。有这种可能性吗？为什么？19.纤维样品在(0，0，l)面上的衍射强度很弱，但在(h，0，0)面和(0，k，0)面上有很强的衍射峰。从这里可以得到fc，z吗？如果纤维样品是聚丙烯，可以应用斯坦关系fa，z FB，z fc，z=0吗？20.用取向指数R来描述纤维的取向程度，它是否一定反映分子链对纤维轴的取向？为什么？21.试列举两种表征纤维非晶区取向度的方法22.用红外二色性测定的fd和用染色二色性测定的fd对腈纶有什么区别？为什么？练习和思考问题31.尝试比较测定聚合物相对摩尔质量的各种方法的特点和局限性。2.在不良溶剂中，溶液的粘度随温度的升高而降低，聚合物溶液的特性粘度随温度的升高而增加。如何理解？3.为什么用渗透压法测定的相对摩尔质量是数均相对摩尔质量，它的理论基础是什么？6.相对摩尔质量相同的线性聚乙烯和支化聚乙烯可以用凝胶渗透色谱技术分离吗？为什么？7.通过醇酸缩聚法制备的聚酯在每个分子中具有分析羧基。用浓度为0.1摩尔/升的0.75毫升氢氧化钠溶液滴定1.5克聚酯，并尝试找出聚酯的数均相对摩尔质量。练习和思考问题51.是聚合物运动单元的多样性吗？2.聚合物的松弛过程是什么？3.聚合物分子运动的时间依赖性是什么？4.什么是放松时间？它的物理意义是什么？5.放松时间和温度之间有什么关系？6.什么是温度-变形曲线(热-机械曲线)？7.什么是结晶聚合物？8.什么是非晶态聚合物？9、高聚物根据温度从低到高分为哪几种力学状态？分子运动机制是什么样的？10.玻璃化转变温度是多少？11.什么是粘性流动温度？12.尝试讨论无定形、结晶、交联和增塑聚合物的温度变形曲线的各种条件(考虑分子量、结晶度、交联度和增塑剂含量的不同条件)。13.通过膨胀计法测量的分子量范围为3.0103至3.0105的聚苯乙烯样品的八个部分的玻璃化转变温度(Tg)如下：试着做热重与锰图和热重与1/锰图，并从图中得到程序热重=热重()-钾/锰Mn(103)3.05.010152550100300Tg()4366838993979899当分子量为无穷大时，中聚苯乙烯的常数为k，玻璃化转变温度为TG。14.甲苯的玻璃化转变温度=113 K。如果甲苯用作聚苯乙烯的增塑剂，请尝试估算含有20%甲苯体积分数的聚苯乙烯的玻璃化转变温度。15.尝试比较下列聚合物的玻璃化转变温度，并根据玻璃化转变温度从高到低的顺序排列。(1)聚苯乙烯；(2)聚氯乙烯；(3)聚乙烯；等规聚丙烯；(5)聚苯醚16.为什么腈纶采用湿法纺丝，而涤纶采用熔融纺丝？17.在温度-变形曲线上，为什么聚甲基丙烯酸甲酯的高弹性区比聚苯乙烯的大？18.试论分子链的柔性、取代基和分子量对聚合物玻璃化转变温度的影响。19.聚偏二氯乙烯中的极性取代基是对称二取代的，偶极矩()，全分子极性()，旋转性()，柔韧性增加，其玻璃化转变温度Tg高于聚氯乙烯()。20.聚合物结晶的必要和充分条件是什么？21.影响聚合物结晶能力的因素有哪些？22、什么是融化？23.高分子晶体和小分子晶体的熔化有什么异同？融化极限是多少？25.为什么聚合物的熔化温度有限制？26.影响聚合物熔点(Tm)的因素有哪些？27、聚合物结晶过程包括哪些步骤？28.半结晶时间(T1/2)是多少？29.为什么体积收缩达到一半所需时间的倒数(T1/2-1)被指定为实验温度下的结晶速率？30.结晶速度和温度之间有什么关系？31、试比较(1)全同立构聚丙烯(2)聚乙烯醇(3)聚(1，2-二氯乙烯)(4)聚(偏二氯乙烯)的结晶能力，根据结晶能力有大到小的顺序。32.尝试比较以下聚合物的熔点，并从高到低排列。(1)聚对二甲苯；(2)聚乙烯；(3)聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚丙烯；(5)聚乙二醇辛酸酯33.画出玻璃态聚合物的温度-变形曲线，并简要说明每个区域的特征。34.在测定玻璃化转变温度的过程中，绘制并解释冷却速率对玻璃化转变温度影响的曲线图(比体积-温度曲线)。35.尝试绘制结晶聚合物处于非晶态时的温度-变形曲线和模量-温度曲线，并使用缓慢加热和间歇加载的方法解释原因。36，例如通过测量一系列不同分子量的相同聚合物的热力学曲线，估计聚合物链段的长度？37.尝试从时间-温度等效性定义玻璃化转变温度，并进一步解释玻璃化转变是机械转变而不是相变。38.当橡胶在外力作用下发生等温可逆变形时，试着从热力学第一定律推导出：外力部分用于能量变化，部分用于熵变化。39、如何解释：(1)聚合物的玻璃化转变温度随着分子量的增加而增加。当分子量达到一定值时，玻璃化转变温度变成一个与分子量无关的常数。(2)向聚合物中加入单体、溶剂、增塑剂和其他低分子量物质将导致玻璃化转变温度降低。40.对数t=WLF范围内的-C1(t-Ts)/-C2(t-Ts)。当ts为参考温度时，C1=17.44，C2=51.6，求出ts为50时的常数C1和C2。41.聚苯乙烯样品在160时的粘度为8.01012帕秒。玻璃转化温度分别为100和120时的预期粘度是多少？42.聚合物样品在0时的粘度为1.0103帕秒。如果粘度-温度关系符合WLF范围，并假设在温度为1.01011帕秒时，25时的粘度是多少。43.已知聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的流动活化能分别为10千卡/摩尔和64千卡/摩尔，聚乙烯在200时的粘度为9.1103帕秒，聚甲基丙烯酸甲酯在240时的粘度为2.0107帕秒。(1)分别计算聚乙烯在210和190下的粘度和聚甲基丙烯酸甲酯在250和230下的粘度；(2)讨论链结构对粘度的影响；(3)讨论温度对不同聚合物粘度的影响。10.聚合物材料在加工过程中经历链降解，其重均分子量从1.0106降至8.0105。加工前后熔体粘度的比值是多少？练习和思考问题61.与小分子溶液和胶体溶液相比，聚合物溶液有什么特点，例如证明它是一种真正的溶液。2.尝试比较结晶聚合物和无定形聚合物的溶解过程。3.在为聚合物材料选择合适的溶剂时，应该遵循哪些原则？4、溶解度等参数的测定？根据热力学原理，解释为什么非极性聚合物可以溶解在具有相似溶解度参数的溶剂中。5.聚合物溶液的行为与理想溶