高分子物理習(xí)題集--答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高分子物理習(xí)題集-答案第一章 高聚物的結(jié)構(gòu)4、高分子的構(gòu)型和構(gòu)象有何區(qū)別？如果聚丙烯的規(guī)整度不高，是否可以通過(guò)單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)提高它的規(guī)整度？答：構(gòu)型：分子中由化學(xué)鍵所固定的原子或基團(tuán)在空間的幾何排列。這種排列是穩(wěn)定的，要改變構(gòu)型必須經(jīng)過(guò)化學(xué)鍵的斷裂和重組。 構(gòu)象：由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子在空間的不同形態(tài)。構(gòu)象的改變速率很快，構(gòu)象時(shí)刻在變，很不穩(wěn)定，一般不能用化學(xué)方法來(lái)分離。不能。提高聚丙烯的等規(guī)度須改變構(gòu)型，而改變構(gòu)型與改變構(gòu)象的方法根本不同。構(gòu)象是圍繞單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)所引起的排列變化，改變構(gòu)象只需克服單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘即可實(shí)現(xiàn)，而且分子中的單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)是隨時(shí)發(fā)生的，構(gòu)象瞬息萬(wàn)變

2、，不會(huì)出現(xiàn)因構(gòu)象改變而使間同PP（全同PP）變成全同PP（間同PP）；而改變構(gòu)型必須經(jīng)過(guò)化學(xué)鍵的斷裂才能實(shí)現(xiàn)。5、試寫出線型聚異戊二烯加聚產(chǎn)物可能有那些不同的構(gòu)型。答： 按照IUPAC有機(jī)命名法中的最小原則，CH3在2位上，而不是3位上，即異戊二烯應(yīng)寫成（一）鍵接異構(gòu)：主要包括1，4-加成、1，2-加成、3，4-加成三種鍵接異構(gòu)體。 （二）不同的鍵接異構(gòu)體可能還存在下列6中有規(guī)立構(gòu)體。順式1，4-加成反式1，4-加成1，2-加成全同立構(gòu)1，2-加成間同立構(gòu)3，4-加成全同立構(gòu)3，4-加成間同立構(gòu)6分子間作用力的本質(zhì)是什么？影響分子間作用力的因素有哪些？試比較聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼

3、龍-66）、聚丙烯酸各有那些分子間作用力？答：分子間作用力的本質(zhì)是：非鍵合力、次價(jià)力、物理力。影響因素有：化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)、分子量、溫度、分子間距離。PE、PP是非極性聚合物，其分子間作用力為：色散力；PVC是極性分子，其分子間作用力為：靜電力、誘導(dǎo)力、色散力；尼龍-66是極性分子，結(jié)構(gòu)為其分子間作用力為：靜電力、誘導(dǎo)力、色散力，氫鍵；聚丙烯酸是極性分子，結(jié)構(gòu)為其分子間作用力為：靜電力、誘導(dǎo)力、色散力，氫鍵。8何謂大分子鏈的柔順性？試比較下列高聚物大分子鏈的柔順性，并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。答：高分子鏈能夠改變其構(gòu)象的性質(zhì)稱為柔順性。這些大分子鏈的柔順性排序（按柔順性依次減小排列）：(2)>(1

4、)>(3) > (4) > (5)理由：聚異戊二烯分子中含有孤立雙鍵，孤立雙鍵相鄰的單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘較小，分子柔順性最好，因?yàn)殒I角較大（120o）且雙鍵上只有一個(gè)取代基或一個(gè)H。 聚乙烯是結(jié)構(gòu)規(guī)整的分子，氫原子體積小，分子柔順性也較好 聚氯乙烯含有極性側(cè)基Cl，分子間相互作用力較大，分子柔順性變差 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯主鏈中含有苯環(huán)，使分子鏈柔順性更差 聚丙烯腈含有強(qiáng)極性側(cè)基，分子間作用力非常大，內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘高，分子鏈柔順性最差。13假定聚丙烯中鍵長(zhǎng)為0.154nm，鍵角109.5o，無(wú)擾尺寸A=，剛性因子（空間位阻參數(shù)），求其等效自由結(jié)合鏈的鏈段長(zhǎng)度b。答：已知聚丙烯的無(wú)擾尺

5、寸A，且 所以，聚丙烯的分子量.設(shè)聚丙烯的鍵數(shù)為n，則 所以，聚丙烯的等效自由結(jié)合鏈的鏈段長(zhǎng)度b 所以，聚丙烯的等效自由結(jié)合鏈長(zhǎng)度b=1.164nm。18今有三種嵌段共聚物M-S-M，實(shí)驗(yàn)中測(cè)定，當(dāng)聚苯乙烯嵌段（S）的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%時(shí)，在苯溶劑中S段的均方根長(zhǎng)度為10.2nm。當(dāng)C-C鍵角為109°28、鍵長(zhǎng)為0.15nm，假定內(nèi)旋轉(zhuǎn)不受位壘限制時(shí)，求出共聚物中S段和M段（PMMA）的聚合度。答：題中條件提示：鍵角一定，內(nèi)旋轉(zhuǎn)不受位壘限制，那么可以按自由旋轉(zhuǎn)鏈來(lái)處理。所以，有公式（N鍵數(shù)，L鍵長(zhǎng)）=180°109°28=70°32 cos=1/3(1

6、+cos)/(1-cos)=2有所以S段的聚合度苯乙烯St 的化學(xué)式量為104；甲基丙烯酸甲酯 MMA 的化學(xué)式量為100若設(shè)M段的聚合度為有 M段的聚合度第二章 高分子溶液8在室溫下，有無(wú)溶劑可以使下列各高聚物溶解？為什么？ A聚乙烯 B聚丙烯 C聚酰胺（尼龍-6） D聚苯乙烯E聚對(duì)苯二甲酸乙二酯 F硫化橡膠答：A聚乙烯，結(jié)晶聚合物，非極性，在室溫下無(wú)溶劑可溶 B聚丙烯，同上C聚酰胺（尼龍-6），結(jié)晶聚合物，極性，在室溫下有溶劑可溶D聚苯乙烯，非晶聚合物，非極性，在室溫下有溶劑可溶E聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，同CF硫化橡膠，分子間交聯(lián)，無(wú)溶劑可溶，可溶脹11用磷酸三苯酯（=19.6）作PVC（19

7、.4）的增塑劑，為了增加相溶性，尚需加入一種稀釋劑（=16.3，分子量M=350），試問(wèn)這種稀釋劑的最適量是多少？答：所以，可加入的這種稀釋劑的體積分?jǐn)?shù)為0.061。第三章 高聚物的分子量及其分子量分布4今有分子量為1×104和5×104的兩種高聚物，試計(jì)算：A在分子數(shù)相同的情況下共混時(shí)的和。B在重量相同的情況下共混時(shí)的和。答案：A：在分子數(shù)相同的的情況下共混時(shí)B：在重量相同的情況下共混時(shí)注：式中N指分子數(shù)； 指i分子的摩爾數(shù)；w指重量；5在25的溶液中測(cè)得濃度為7.36kg/m3的聚氯乙烯溶液滲透壓數(shù)據(jù)為270Pa，求此試樣的分子量和第二維利系數(shù)A2（R=8.314J/K

8、·mol），并指出所得分子量是何種統(tǒng)計(jì)平均值。答案：對(duì)于高分子溶液，膜滲透壓、分子量及溶液濃度之間有如下關(guān)系：因?yàn)槭侨芤?，所以A2=0 （攝氏溫度換算成開爾文溫度為：25+273.15=298.15K）因此，分子量8今有聚甲基丙烯酸甲酯的苯溶液，初始濃度C0=0.1190g/100ml，在25測(cè)出溶劑的平均流出的時(shí)間t0=271.7秒，溶液的流出時(shí)間測(cè)定如下：1C453.1453.2453.1385.5385.8385.7354.1354.2354.2325.1325.3325.3311.0311.3311.1試求特性黏度，然后用下面公式計(jì)算平均分子量 答案：將已知條件列表：1C45

9、3.1453.2453.1385.5385.8385.7354.1354.2354.2325.1325.3325.3311.0311.3311.1t(平均)453.1385.7354.2325.2311.11.6681.4201.3041.1971.1450.6680.4200.3040.1970.145C（g/ml）0.001190.0.0.0.429.9442.2446.1452.9455.1561.3529.6510.9496.2487.4利用表中數(shù)據(jù)作圖，將上圖兩條直線推至C=0處，得出截距根據(jù)公式：所以：因此，粘均分子量11從高分子溶液的光散射、滲透壓和黏度的測(cè)定中，分別可以獲得哪些

10、有關(guān)高分子結(jié)構(gòu)的信息？答案：光散射法測(cè)重均分子量方法可以得到下列參數(shù)：、膜滲透壓法測(cè)數(shù)均分子量方法可以得到下列參數(shù)：、黏度法測(cè)黏均分子量方法可以得到下列參數(shù)：、12試舉出三種熱力學(xué)參數(shù)，用它們對(duì)聚合物溶解性能進(jìn)行判斷，在什么情況下溶劑是良溶劑、一般溶劑、溶劑、非溶劑。答案：良溶劑溶劑溶劑非溶劑<<1/2<1/2=1/2>1/2>>0>0=0<0T>>T>T=T<(擴(kuò)張因子)>>1>1=1 <1注：擴(kuò)張因子是沒(méi)講的內(nèi)容！第四章 非晶態(tài)高聚物4按要求繪制示意圖（1）兩個(gè)不同分子量的線型非晶高聚物的形變溫

11、度曲線和模量溫度曲線（試樣MAMB）（2）體型酚醛樹脂和低硫化度丁二烯橡膠的模量溫度曲線（3）增塑和未增塑高聚物的模量溫度曲線答案：（1）（2）（3）7寫出下列高聚物的結(jié)構(gòu)單元，并比較其玻璃化溫度的大?。籄聚氯乙烯 聚異丁烯 聚偏二氯乙烯 聚碳酸酯B聚丙烯酸 聚丙烯酸甲酯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯酸乙酯答案：A、所以A組高聚物的玻璃化溫度大小比較如下：PC>PVC > PVDF > PIB B、所以B組高聚物的玻璃化溫度大小比較如下：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天然橡膠的松弛活化能近似為1.05KJ/mol（結(jié)構(gòu)單元），試估計(jì)一

12、塊天然橡膠由27升溫到127時(shí)，其松弛時(shí)間縮短了幾倍？答案：或者：所以，其松弛時(shí)間縮短了0.1倍。9已知增塑聚氯乙烯的玻璃化溫度為338K，黏流溫度為418K，流動(dòng)活化能E=8.31KJ/mol，433K時(shí)的黏度為5Pa·S，求此增塑聚氯乙烯在338K和473K時(shí)的黏度各為多少？答案：根據(jù)WLF方程 所以此聚氯乙烯在338K（Tg）時(shí)的黏度為：因?yàn)?73K高于338100K（Tg100）所以要求473K溫度下聚氯乙烯的黏度，要使用阿累尼烏斯公式 所以此聚氯乙烯在473K時(shí)的黏度為： 第五章 晶態(tài)高聚物10比較下列高聚物熔點(diǎn)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、聚對(duì)

13、苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯C尼龍1010、尼龍610D尼龍6、尼龍7答案：熔點(diǎn)從高到低排序?yàn)锳組：聚氧化甲烯（聚甲醛）>聚乙烯>聚氧化乙烯B組：聚對(duì)苯二甲酸乙二酯>聚對(duì)苯二甲酸丁二酯>聚己二酸乙二酯C組：尼龍610>尼龍1010D組：尼龍7>尼龍612在注射成型聚碳酸酯時(shí)，若模具溫度較低，則制品很快冷卻到100以下，試分析所得制品能否結(jié)晶，為什么？答案：所得制品通常為非晶態(tài)，因?yàn)閺姆肿咏Y(jié)構(gòu)上考慮，聚碳酸酯分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱規(guī)整，具有結(jié)晶能力，但是由于分子中含有較大的苯環(huán)結(jié)構(gòu)及較大的側(cè)基，分子運(yùn)動(dòng)能力較差，結(jié)晶條件非?？量?，所以制品快速冷卻的情況下，常得到非

14、晶態(tài)結(jié)構(gòu)。18是否容易結(jié)晶和結(jié)晶度高的聚合物其熔點(diǎn)就一定是高的？以下幾種高聚物哪種容易結(jié)晶？哪種熔點(diǎn)高？答案：容易結(jié)晶的聚合物其熔點(diǎn)并不一定高。例如，下列幾種高聚物中，聚乙烯很容易結(jié)晶、聚碳酸酯則不容易結(jié)晶，而聚乙烯熔點(diǎn)則遠(yuǎn)低于聚碳酸酯的熔點(diǎn)。這些高聚物中，熔點(diǎn)的比較（由高到低排序）聚碳酸酯>尼龍66>聚丙烯>聚乙烯。第六章 高聚物的力學(xué)性能7由聚異丁烯的時(shí)溫等效組合曲線可知，在298K時(shí)，其應(yīng)力松弛到約需10小時(shí)，試計(jì)算在253K達(dá)到同一數(shù)值所需的時(shí)間。（已知聚異丁烯的玻璃化溫度為203K）答案：根據(jù)題中條件，可以使用WLF方程計(jì)算Tg=203K，分別將T=298K和T=253K帶入WLF方程，得出 上述兩式相減得：所以：聚異丁橡膠在253K達(dá)到同樣的力學(xué)松弛需要的時(shí)間為：5324h。室溫等效原理補(bǔ)充題：以0.1/分的升溫速度測(cè)得PS的Tg=100 ，試問(wèn)在升溫速度改為10 /分時(shí)，PS的Tg=?答案：已知25oC時(shí)聚異戊二烯的應(yīng)力松弛模量-時(shí)間曲線，求測(cè)量時(shí)間為1小時(shí)，-80oC時(shí)的應(yīng)力松弛模量。答案：這個(gè)題要轉(zhuǎn)換思考角度，即在25oC時(shí)，測(cè)定時(shí)間為多少時(shí)，測(cè)得的模量與-80oC、測(cè)量時(shí)間為1小時(shí)所得到的模量值相同！已知聚異戊二烯的Tg=-73oC，應(yīng)用WLF方程和題意假定25oC時(shí)，測(cè)定時(shí)間為t（25oC），繼續(xù)應(yīng)用WLF方程在25oC時(shí)，測(cè)定時(shí)間為1.