高分子物理习题集--答案

1、高分子物理习题集-答案高分子物理习题集-答案第一章高聚物的结构4、高分子的构型和构象有何区别如果聚丙烯的规整度不高，是否可以通过单 键的内旋转提高它的规整度答：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。构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。构象的改变速率很 快，构象时刻在变，很不稳定，一般不能用化学方法来分离。不能。提高聚丙烯的等规度须改变构型，而改变构型与改变构象的方法根 本不同。构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化，改变构象只需克服单键内 旋转位垒即可实现，而且分子中的单键内旋转是随时发生的，构象瞬息万变，

2、 不会出现因构象改变而使间同PP （全同PP）变成全同PP （间同PP）;而改变 构型必须经过化学键的断裂才能实现。5、试写出线型聚异戊二烯加聚产物可能有那些不同的构型。答：按照IUPAC有机命名法中的最小原则，CH3在2位上，而不是3位上，即 异戊二烯应写成1234ch2= C ch=ch2ch3（-）键接异构：主要包括1, 4-加成、1, 2-加成、3, 4-加成三种键接异构 体。1,4-加成1, 2-加成3, 4-加成（二）不同的键接异构体可能还存在下列6中有规立构体。顺式1, 4-加成132 H c- H c =反式1. 4-加成3 1. 2-加成全同立构CH=CH2 ch=ch41.

3、 2-加成间同立构3, 4-加成间同立构5 4-加成全同立构HH=CH2 ）ch36.分子间作用力的本质是什么影响分子间作用力的因素有哪些试比较聚乙烯、 聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺(尼龙66)、聚丙烯酸各有那些分子间作用力 答：分子间作用力的本质是：非键合力、次价力、物理力。影响因素有：化学组成、分子结构、分子量、温度、分子间距离。PE、PP是非极性聚合物，其分子间作用力为：色散力；PVC是极性分子，其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力；尼龙-66是极性分子，结构为HH OO-N一 Cf 厂C十一n其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，气键; 聚丙烯酸是极性分子，结构为其分子间作用力为：

4、静电力、诱导力、色散力，气键。8 .何谓大分子链的柔顺性？试比较下列高聚物大分子链的柔顺性，并简要说明一恍C1理由。N（1）-fcH2CH2土（ 2）-ch2 c=chCH2土 ch35）答：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。这些大分子链的柔顺性排序(按柔顺性依次减小排列)：(2)(1)(3)(4)(5)理由：聚异戊二烯分子中含有孤立双键，孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较 小，分子柔顺性最好，因为键角较大(120)且双键上只有一个取代基或一个 H。聚乙烯是结构规整的分子，氢原子体积小，分子柔顺性也较好聚氯乙烯含有极性侧基一。，分子间相互作用力较大，分子柔顺性变差聚对苯二甲酸乙二醇酯主链中

5、含有苯环，使分子链柔顺性更差聚丙烯睛含有强极性侧基，分子间作用力非常大，内旋转位垒高，分子链柔 顺性最差。13 .假定聚丙烯中键长为0.154nm,键角109.5,无扰尺寸A=835xl()T?, 刚性因子(空间位阻参数)(5xio)24“工叫(1x104) +(5x104)iiB：在重量相同的情况下共混时Tn= =-= 1.67xl04n w wIxlO4 +5xl04一 Z Z wM vv（1x104） + vv（5x104）4Mw=止=- = = 3xl04Z” 2w ii注：式中n指分子数；ni指i分子的摩尔数；w指重量；叫=卯% =i分子的质量=i分子的摩尔数xi分子的分子量5 .在

6、25C。的溶液中测得浓度为736kg/n3的聚氯乙烯溶液渗透压数据为270Pa,求此试样的分子量和第二维利系数A2 （R=8.314J/K mol）,并指出所 得分子量是何种统计平均值。答案：对于高分子溶液，膜渗透压、分子量及溶液浓度之间有如下关系：H = Rr（_L+4C） C M -因为是。溶液，所以A2=0（摄氏温度换算成开尔文温度为：25+273.15=298.15K）因此，分子量 M=MJ3x298.15x7.36xl（）L6.75xl04（g/，。/） n2708 .今有聚甲基丙烯酸甲酯的苯溶液，初始浓度C0=（M190g/100ml,在25C。测 出溶剂的平均流出的时间tO=27

7、L7秒，溶液的流出时间测定如下：.C2 - 3.5.8.7工 工5.8 8 83 3 3C323232试求特性黏度m】，然后用下面公式计算平均分子量 切=4.68x10-5/0。刀答案：将已知条件列表：1C,-c 3lc2ic 3-C, 4453.1385.5354.1325.1311.0453.2385.8354.2325.3311.3453.1385.7354.2325.331L1t（平均）453.1385.7354.2325.231L1t1.6681.4201.3041.1971.1457即=7 T0.6680.4200.3040.1970.145C0.001190.0007930.00

8、05950.0003970.0002975(g/ml) In%429.9442.2446.1452.9455.1C%561.3529.6510.9496.2487.4利用表中数据作图，将上图两条直线推至00处,得出截距m= 465.0zL/g根据公式：77J = 4.68 xlO-5M 077所以：465 = 4.68x10一 5/”因此，粘均分子量 % =1.22x10911 .从高分子溶液的光散射、渗透压和黏度的测定中，分别可以获得哪些有关 高分子结构的信息？答案：_ _光散射法测重均分子量方法可以得到下列参数：而；、&、，、尹、/膜渗透压法测数均分子量方法可以得到下列参数：亚、&、乂、夕

9、 _ 黏度法测黏均分子量方法可以得到下列参数：K、川、例、0、A =。12 .试举出三种热力学参数，用它们对聚合物溶解性能进行判断，在什么情况 下溶剂是良溶剂、一般溶剂、。溶剂、非溶剂。答案：良溶剂溶剂0溶剂非溶剂Z11/21/2&00=06T=6T1=1 Mb)(2)体型酚醛树脂和低硫化度丁二烯橡胶的模量一温度曲线(3)增塑和未增塑高聚物的模量一温度曲线答案态流m粘拈弹态转交区MbM0玻璃态7.写出下列高聚物的结构单元，并比较其玻璃化温度的大小；A.聚氯乙烯聚异丁烯聚偏二氯乙烯聚碳酸酯聚丙烯酸乙酯B.聚丙烯酸 聚丙烯酸甲酯 聚甲基丙烯酸甲酯答案：A、聚氯乙烯（PVC）聚异丁烯（P旧）CH3聚

10、偏二氯乙烯（PVDF）CI聚碳酸酯（PC）CH,CII3所以A组高聚物的玻璃化温度大小比较如下：POPVC PVDF PIBB、 聚丙烷酸COOH聚丙烯酸甲酯coccil3聚甲基丙烯酸甲酯cocai?聚丙烯酸乙酯2匕1cH2一f土-二国一I 11ch3所以B组高聚物的玻璃化温度大小比较如下：聚丙烯酸聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯聚丙烯酸乙酯8 .天然橡胶的松弛活化能近似为1.05KJ/mol （结构单元），试估计一块天然 橡胶由27C。升温到127C。时，其松弛时间缩短了几倍？答案3 二 111 r（400）r（300）-r（400）.300）= 0.1或者r（400）= 0.9r（300）17

11、所以，其松弛时间缩短了。.1倍。T9 .已知增塑聚氯乙烯的玻璃化温度为338K,黏流温度/为418K,流动活化 能 En=8.31KJ/mol, 433K时的黏度为5Pa-S,求此增塑聚氯乙烯在338K和473K时的黏度各为多少？ 答案：根据WLF方程77（433/C）_ -17.44（433-7；） _ -17.44（433-338） _1 11.3U13（乙）51.6 + （433-7；/） 51.6 + （433-338）1gz7（7；） = lg77（433A：） +11.30155 = lg5 +11.3015 = 12.0005所以此聚氯乙烯在338K （Tg）时的黏度为：亿）=1

12、。12尸4”因为 473K 高于 338+100K （Tg+ 100）z A I所以要求473K温度下聚氯乙烯的黏度，要使用阿累尼乌斯公式 = Aexp（Rx473 7?x433产53 = 0.8226（473K）-7 = exp7?（433K） 卜 所以此聚氯乙烯在473K时的黏度为：7(473) = 0.82267;(433) = 0.8226 x 5 = 4.1 l&s第五章晶态高聚物10 .比较下列高聚物熔点之高低：A .聚乙烯、聚氧化乙烯、聚氧化甲烯B,聚己二酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯C .尼龙-1010、尼龙-610D,尼龙-6、尼龙-7答案：熔点从高到低排序

13、为A组：聚氧化甲烯(聚甲醛)聚乙烯聚氧化乙烯B组：聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸丁二酯聚己二酸乙二酯C组：尼龙-610尼龙-1010D组：尼龙-7尼龙-612 .在注射成型聚碳酸酯时，若模具温度较低，则制品很快冷却到100C。以下，试分析所得制品能否结晶，为什么？答案：所得制品通常为非晶态，因为从分子结构上考虑，聚碳酸酯分子结构对 称规整，具有结晶能力，但是由于分子中含有较大的苯环结构及较大的侧基， 分子运动能力较差，结晶条件非常苛刻，所以制品快速冷却的情况下，常得到 非晶态结构。18 .是否容易结晶和结晶度高的聚合物其熔点就一定是高的以下几种高聚物哪 种容易结晶哪种熔点高CHSLIch3OE

14、ih EcHlCH土 干C土CHJ聚乙烯聚丙烯聚碳酸酯尼龙一66答案：容易结晶的聚合物其熔点并不一定高。例如，下列几种高聚物中，聚乙烯很容易结晶、聚碳酸酯则不容易结晶，而聚 乙烯熔点则远低于聚碳酸酯的熔点。这些高聚物中，熔点的比较(由高到低排序)聚碳酸酯尼龙66聚丙烯聚乙烯。第六章 高聚物的力学性能7 .，由聚吊丁烯的时一温等效组合曲线可知，在298K时，其应力松弛到 约需io小时，试计算在253K达到同一数值所需的时间。(已知聚异丁烯的玻璃化温度为203K)答案：根据题中条件，可以使用WLF方程计算I t(T) _-17.44(T-rjg百51.6 + (f)Tg=203K,分别将T=298

15、K和T=253K带入WLF方程，得出lg上述两式相减得：怆需-7侬298)= 10/ir .(253)= 5234/?广=8.582719所以：聚异丁橡胶在253K达到同样的力学松弛需要的时间为：53241】。室温等效原理补充题：以0.1C。/分的升温速度测得PS的Tg=100 C。，试问在升 温速度改为10 C。/分时，PS的Tg=?答案_T7.44(fDgl 51.6 + (T-T)4 0.1 caT =0.01 u 10代入上式解得：7 = 106.5 C即升温速度为10C/分的q =106.5忆已知25。(3时聚异戊二烯的应力松弛模量-时间曲线，求测量时间为1小时， 答案：这个题要转换思考角度，即在252时，测定时间为多少时，测得的模量 与-8CTC、测量时间为1小时所得到的模量值相同！80y时的应力松弛模量。已知聚异戊二烯的Tg=-73f应用WLF方程和题意假定25。(2时，测定时间为t (25)，继续应用WLF方程logr(-80)= log-_ 收)_-17.44(193-198)- 51.6 + (193-198)= 1.87r(Tj = 0.