高分子物理化学课程第六次作业答案解析

高分子物理1. 请列举三种测定取向度的方法。（10分）答：（1）双折射法利用平行于纤维轴和垂直于纤维轴两个方向上折光率之差俩衡量取向度。f=∆n/∆n0其中，f表示取向度；∆n表示纤维的双折射率；∆n0表示理论上双折射最大值。（2）声速法利用声波在分子链方向的传播速度与其垂直方向上传播速度的不同来衡量取向度。cos2Ø=1-2/3(Cu/C)2求得f=1/2(3cos2Ø-1)。Cu为各向同性材料的声速，C为待测样品沿参考方向测定的声速。（3）X衍射法通过X衍射的平板照相图可以定性判断出它的取向度，对于结晶高分子，在没有拉伸的时候，它有一个清晰的同心圆，同心圆的每一个圆环代表着一个组晶面，取向拉伸以后，同心圆环随着取向程度的增加变成了圆弧，最后凝聚成一个点。通过X衍射的强度，方位角，根据衍射峰强的表达式，可以计算出cos2Ø，根据f=1/2(3cos2Ø-1)。可以定量的求出取向度。2. 请按照从高温到低温的顺序列出液晶聚合物可能出现的液晶晶型。（10分）答：（1）热致液晶从高温至低温可能出现的液晶晶型分别为向列相、近晶A相、近晶C相。向列相只有一维的取向序，无平动序；近晶A相有一维的取向序，还有一维的平动序；近晶C相有二维的取向序，还有一维的平动序。（2）溶致液晶只有向列相，只有一维的取向序，无平动序。3. 什么是溶致液晶和热致液晶？这两种液晶分别有几种晶型？（10分）答：溶致液晶和热致液晶都是聚合物液晶的一种，他们都是单体不具有液晶行为，聚合之后表现出液晶性质的聚合物。溶致液晶是指在溶液中达到一定浓度后表现出液晶性的聚合物，主要代表为芳香族尼龙；热致液晶是指熔融后表现出液晶性质的聚合物，主要代表为脂肪族聚酯。溶致液晶只有向列相；热致液晶分为向列相、近晶A相、近晶C相。4. 取向因子等于1时，表示完全的一维取向（A）（4分）A对B错5. 液晶的晶型包括（ABCD）（5分）A向列型B胆甾型C近晶A型D近晶C型6. 请列举6个可以从应力-应变曲线中得到的性能参数。（10分）答：从上图的应力应变曲线，我们可以看出，高分子材料在拉伸的过程中出现了5个阶段，分别对应的是Ⅰ弹性形变，Ⅱ屈服阶段，Ⅲ应变软化，Ⅳ冷拉，Ⅴ应变硬化。弹性形变阶段，应力与应变呈现线性关系，比例系数就是杨氏模量；屈服阶段强度达到了最大值，应力的最大值我们称为屈服强度；应变软化阶段，强度不增反降；冷拉阶段，应力基本保持不变，发生大形变；应变硬化阶段，材料强度随着应变的发展逐渐升高，最后出现断裂，断裂时的强度称为断裂强度（抗张强度），断裂时材料伸长的长度与原样条长度之比称为断裂伸长率。在整个应力应变曲线上，材料处于逐渐拉伸状态，所以可以得出拉伸强度，整个过程中曲线下的面积值为韧性大小。应力应变曲线可以得到的6个性能参数：杨氏模量、屈服强度、断裂强度（抗张强度），断裂伸长率，拉伸强度，韧性大小。7. 下列结构中与取向有关的有：（ABC）（5分）A.纤维晶；B.冷拉；C.银纹；D.断裂；8. 韧性响应的标志是出现（C）（4分）A弯曲B形变C屈服D断裂9. 材料出现韧性的根源是（D）（4分）A材料发生形变B分子链运动C施加外力的影响D塑性流动吸收能量10. 决定材料脆或者硬的因素有（ABC）（5分）A温度B拉伸速度C剪张比D屈服强度11. 无定型聚合物和结晶聚合物在冷拉过程中产生的塑性形变在Tg以上可完全恢复（B）（4分）A对B错12. 银纹是可逆的，可通过退火消除，发生的机理是张力作用下链段被迫伸展。（9分）13. 银纹分为（ABC）（5分）A应力银纹B溶剂银纹C环境银纹D断裂银纹14. 提高材料强度的方法有那些？（10分）答：（1）分子链：刚性增加，适度交联，极性增加（2）凝聚态：提高结晶度（3）纳米材料：增加分子间相互作用（4）纤维增强：帮助机体承担载荷（5）缺陷：尽量避免缺陷，尽可能减少缺陷的形成和缺陷的尺寸。（6）分子量：增加分子量可以提高材料强度，当分子量超过8Me时强度不随分子量增加而增强。15. 橡胶增韧的两大机理（BD）（5分）A伸缩机理B剪切带机理C屈服机理D银纹机理高分子化学第六次作业1（简答题）在下列5种单体中（1）异丁烯；（2）丙烯腈；（3）丁二烯；（4）苯乙烯；（5）烷基乙烯基醚，哪些单体既能进行阳离子聚合，又能进行阴离子聚合，并简述原因。（10分）答案：既能进行阳离子聚合又能进行阴离子聚合的单体有：（3）丁二烯和（4）苯乙烯。原因如下：异丁烯有两个供电子甲基，使碳碳双键电子云密度增加很多，有利于阳离子活性种的进攻，另一方面又使生成的碳阳离子电子云分散而稳定，减弱副反应，因此异丁烯只能进行阳离子聚合；丙烯腈中氰基是吸电子基团并且丙烯腈为π-π共轭的烯类，吸电子基团使双键上的电子云密度减弱，有利于阴离子的进攻，并使所形成的碳阴离子的电子云密度分散而稳定，因此丙烯腈只能进行阴离子聚合；而丁二烯和苯乙烯具有共轭结构，π电子的活动性强，易诱导极化，因此既能进行阳离子聚合，又能进行阴离子聚合；烷基乙烯基醚中烷氧基的诱导效应使双键的电子云密度降低，但氧原子上未共用电子对与双键形成的p-π共轭效应，却使双键电子云密度增加，相比之下，共轭效应占主导地位，因此，烷氧基的共振结构使形成的碳阳离子上的正电荷分散稳定，结果，烷基乙烯基醚更容易进行阳离子聚合。2（简答题）在异丁烯阳离子聚合中，以SnCl4作引发剂，下列物质：硝基乙烷、丙烷、氯化氢为共引发剂，请列出聚合速率随引发剂的增大次序并说明原因。（10分）答案：氯化氢＞硝基乙烷＞丙酮。原因：阳离子聚合中引发剂和共引发剂的不同组合，活性差异很大，主要决定于向单体提供质子的能力。SnCl4引发异丁烯聚合时，聚合速率随共引发剂酸的强度增加而增大。引发剂酸的强度次序为：氯化氢＞醋酸＞硝基乙烷＞苯酚＞水＞甲醇＞丙酮。所以聚合速率随引发剂的增大次序为氯化氢＞硝基乙烷＞丙酮。3（简答题）简述活性聚合的判断依据。（10分）答案：活性聚合有下列四大特征，这些特征可以用做活性聚合的判据。大分子具有活性末端，有再引发单体聚合的能力；聚合度与单体浓度/起始引发剂浓度的比值成正比；聚合物分子量随转化率线性增加；所有大分子链同时增长，增长链数不变，聚合物分子量分布窄。4（简答题）分别简述阴离子聚合和阳离子聚合增长速率常数的影响因素。（10分）答案：（1）阴离子聚合增长速率常数的影响因素：①溶剂的影响②反离子影响③温度的影响阳离子聚合速率常数的影响因素5（计算题）采用萘钠作引发剂，苯乙烯进行阴离子聚合，试求：若苯乙烯的浓度为1.5mol/L，萘钠的浓度为3.2*10-5mol/L，当表观反应速率常数Kp=550mol/(L*S)时，起始聚合速率是多少？转化率100%时的聚合度是多少？（10分）答案：6（填空，5分）阴离子聚合机理的特征，阳离子聚合机理的特征。答案：快引发、慢增长、无终止、无转移；快引发、快增长、易转移、难终止。7（填空，5分）离子聚合的特点：、、、、。答案：单体的选择性高；聚合条件苛刻；聚合速率快，需要在低温下进行、引发体系往往为非均相；反应介质对聚合有很大影响。8（单选，5分）无终止的阴离子聚合，调节聚合物分子量的有效手段是（

）。A.溶剂性质B.引发剂浓度C.链转移剂的量D.温度答案：B。课件第2节阴离子聚合（2）P5869(单选，5分)‏钠萘在四氢呋喃（THF）中引发苯乙烯聚合，形成苯乙烯阴离子时候，反应体系颜色变为（

）。A.绿色B.黄色C.红色D.蓝色答案：C。课本P16910(单选,5分)‍Pka值大小可以指导嵌段共聚单体加入次序，苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的pKa值分别为40和24，若制备嵌段共聚物，加料顺序为（

）。A.先加甲基丙烯酸甲酯，后加苯乙烯B.任意顺序加入C.同时加入D.先加苯乙烯，后加甲基丙烯酸甲酯答案：D。课本P171。‏11(单选,5分)‎阴离子活性聚合的终止方式不包括（

）.A.人为终止B.微量杂质使其终止C.活性端基异构化终止D.双基终止答案：D。课本P172页。12(单选,5分)活性聚合难以实现的是（

）A.合成均一分子量聚合物B.制备遥爪聚合物C.聚合永远不终止D.制备嵌段共聚物答案：C。课本P172页。13(单选，5分)阳离子活性种与反离子所构成的离子对可以处在多种状态，其中活性最高的是（

）A.自由离子B.离子松对C.共价键D