華東理工大學(xué)高分子科學(xué)教程課后答案 高分子物理部分

1、習(xí)題解答 第一章（P235） 1.簡述聚合物的結(jié)構(gòu)層次 答：高分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)容可分為鏈結(jié)構(gòu)與聚集態(tài)結(jié)構(gòu)兩個組成部分。鏈結(jié)構(gòu)又分為近程結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)。近程結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造與構(gòu)型，構(gòu)造是指鏈中原子的種類和排列、取代基和端基的種類、單體單元的排列順序、支鏈的類型和長度等。構(gòu)型是指某一原子的取代基在空間的排列。近程結(jié)構(gòu)屬于化學(xué)結(jié)構(gòu)，又稱一級結(jié)構(gòu)。遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)包括分子的大小與形態(tài)、鏈的柔順性及分子在各種環(huán)境中所采取的構(gòu)象。遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)又稱二級結(jié)構(gòu)。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是指高分子材料整體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、取向態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶態(tài)結(jié)構(gòu)以及織態(tài)結(jié)構(gòu)。前四者是描述高分子聚集體中的分子之間是如何堆砌的，又稱三級結(jié)構(gòu)?？棏B(tài)結(jié)

2、構(gòu)則屬于更高級的結(jié)構(gòu)。 2寫出聚異戊二稀的各種可能的構(gòu)型和名稱（只考慮頭尾鍵接方式）。 解： （1）1，2聚合：全同立構(gòu)1，2聚異戊二??；間同立構(gòu)1，2聚異戊二?。粺o規(guī)立構(gòu)1，2聚異戊二稀。 （2）3，4聚合：全同（間同，無規(guī)）立構(gòu)聚3，4聚異戊二稀。 （3）1，4聚合：順式（反式）1，4聚異戊二稀。 注意：一般來說，順式、反式聚合都是在特定的催化劑下進(jìn)行的，當(dāng)催化劑一定時，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)就一定，所以不存在無規(guī)的幾何異構(gòu)體。 4，C-C鍵長為0.154nm，鍵角為109.5?3已知聚乙烯試樣的聚合度為，試求： 105?（1）若把聚乙烯看作自由旋轉(zhuǎn)鏈時的聚乙烯試樣的均方末端距； （2）若聚乙烯的末端距

3、符合高斯分布時聚乙烯試樣的平均末端距和最可幾末端距。 解：45； ?nml?0.1545109.5?10?10n?2?1?coscos109.5?1 2222252 nm.24743).(102nl?2?nl?nlr?0154?）1（ ?cos1?5cos?1.109（2）由于聚乙烯的末端距符合高斯分布，因此它應(yīng)該是自由結(jié)合鏈 1 510?n88 )nm87(154?44.r?l?0. ?1415933?3.510?22?)(nm?39.76r?n?l?0.154 33 末端距復(fù)合高斯分布的鏈為高斯鏈，自由結(jié)合鏈和等效自由結(jié)合鏈都是高斯鏈。注意： 高分子的構(gòu)型和構(gòu)象有什么不同？等規(guī)聚丙烯晶體中

4、的螺旋鏈屬于構(gòu)型范疇還是構(gòu)象范4 疇？如果聚丙烯的規(guī)整度不高，能否通過單健內(nèi)旋轉(zhuǎn)來改變構(gòu)象而提高其規(guī)整度？為什么？答：高分子的構(gòu)型是指分子中由化學(xué)健固定的原子在空間的幾何排列；高分子的構(gòu)象是指由于單健內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子在空間的不同形態(tài)。高分子的構(gòu)型屬于高分子 鏈的近程結(jié)構(gòu)；而高分子的構(gòu)象屬于高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)。等規(guī)聚丙烯晶體中的螺旋鏈?zhǔn)峭ㄟ^單健內(nèi)旋轉(zhuǎn)形成的而由晶格固定的形態(tài)，當(dāng)晶 體受熱融化后，螺旋鏈會發(fā)生變化，因此屬于構(gòu)象范疇。聚丙烯的規(guī)整度不高，不能通過單健內(nèi)旋轉(zhuǎn)來改變其構(gòu)象而提高其規(guī)整度，因?yàn)?規(guī)整度是由構(gòu)型決定的，因此要改變規(guī)整度，必須通過化學(xué)健的斷裂和重組。 65 108?.M?11

5、0M?2.0，在溶液中測得其均方末，已知，A和B5假定有兩種聚合物BA 224223?3?2?nm1?r?46.?1010nm?r8.。試由以上數(shù)；端距分別為：；，擴(kuò)展因子BABA 據(jù)判斷哪一種聚合物鏈的柔順性好？ 解法一： 22rr2 r2?r?0?A 02?2rM ；0160023nm4?106. ?08940.A?22)(nm(r)?1600A 50A1002.?2 2；900024nm8.?101 0707?A?0.22)?9000(?(r)nmB 6B010?81.2 3； ，所以B的柔順性較好。因?yàn)锳A?BA 2 解法二：2)(rA0222M36?M)?(r?)(rMA108?1.

6、4?10.?96ABA00ABBA?1.26 45MA8.1?10?4?2?10222?M(r)(r)2)(rABA0BA0BB0M B 45的兩組分，試求以下兩種情況下的、和：6已知一聚合物試樣中含有分子量為 MM1010wn（1） 兩組分的分子數(shù)相同； （2） 兩組分的重量相同。 解：已知：54 ；10M?10M?211N?N?N?NN? （1） 212124MMWN1101111W? 15411MM?M?NMWW?N1010? 2111222110W? 2 1111?454 ?10MN?MN?MN?M?10.?55?10? 2i1in122i101?454 10?.MM?WM?MW?W?

7、10?1018?9 212iwi11111 i 1 W?WW?W?（2）； 21212W1 5MM101011N? 1WW5411?MM10?1021?21 MM 21101N?1? 2 1111101?544 10?8210?1?10.?N?MMNMNM? 21i1in21111 i101?445 ?MW10?WM?W?M105510?.?M 212iwi11111 i 3 7.試從分子結(jié)構(gòu)分析比較下列各組聚合物的柔順性大小： （1）聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯腈； （2）聚氯乙稀，1，4聚2氯丁二烯，1，4聚丁二烯； （3）聚苯，聚苯醚，聚環(huán)氧戊烷； （4）聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯。 解： （1）

8、聚乙烯聚丙烯聚丙烯腈 （2）1，4聚丁二烯聚1，4聚2氯丁二烯氯乙?。?（3）聚環(huán)氧戊烷聚苯醚聚苯； （4）聚偏二氯乙烯聚氯乙烯。 8.分別敘述球晶和單晶的形成條件和特點(diǎn)。 答：當(dāng)結(jié)晶性的聚合物從濃溶液中析出，或從熔體冷卻結(jié)晶時，在不存在應(yīng)力或流動的情況下，都傾向于生成球晶。而單晶一般是在極稀的溶液中緩慢結(jié)晶時生成。 球晶的外形呈球形，在球晶中分子鏈通?？偸茄卮怪庇诎霃降姆较蚺帕械?，在偏光顯微鏡的兩正交偏整器之間，球晶呈現(xiàn)特有的黑十字（即Maltese Cross）消光圖像。 單晶則是一種薄片狀晶體，在單晶中分子的取向與片狀單晶的表面相垂直。其 X-射線衍射圖案由規(guī)則排列的衍射點(diǎn)組成。 33?

9、，非晶密度9由文獻(xiàn)查得滌綸（聚對苯二甲酸乙二酯）樹脂的結(jié)晶密度m?10/kg?1.50c33?E?66.67kJ/mol（重復(fù)單元，內(nèi)聚能）?，F(xiàn)有一塊尺寸為mkg33?10/?1.a?33?6kg92?102.，試由以上數(shù)據(jù)計(jì)算：的滌綸試樣，重量為 m1051.96?0.?421.?2（1）該滌綸樹脂試樣的密度和結(jié)晶度； （2）該滌綸樹脂試樣的內(nèi)聚能密度。 ?31092?2.解：33? mkg/.36?10?1 ） （1 ?610?0.511.42?2.963?10?.33)(1.36?1af?0.176?17.6% v3?10)?1.33(1.50 ac11? ?)?(ccaa?f?0.19

10、4?19?f.?4% vw11?)(?ac ? ca 4 3? mol10kg?192?M?192g/mol重復(fù)單元的分子量） （2則單位體積內(nèi)重復(fù)單元的摩爾數(shù)為： 33mkg?10/1.3633?7.08?10mol/m ?3kg/?10mol192 則內(nèi)聚能密度（單位體積的內(nèi)聚能）為： 3533 cm473JkJ/m/7.08?10?4.73?10CED?66.67?1M 或者： ?V ? M3?10E?1.36?35 m?10kJ/73?66.67?4.ECED? 3?M10192?V ?H?8.37kJ/mol。若在此，其重復(fù)單元的摩爾融化熱為?C10某結(jié)晶聚合物的熔點(diǎn)為200u聚合物

11、中分別加入8體積分?jǐn)?shù)的兩種增塑劑，兩種增塑劑與該聚合物的相互作用參數(shù)分別?0.3.3?0V/V?0.5，試求加入和為，且令聚合物重復(fù)單元與增塑劑的摩爾體積比211u不同增塑劑后聚合物的熔點(diǎn)分別為多少？對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較討論。 解： VR112u? )V?V?( 1110T?HTVumm10T?200?273?473K m118.312?5? )081?0.?)?3.9710?(.5?0.?(0.08?008 1130TT8.37?10mm11?5?5? )0.08?(110.080)?.002114?3.97?.?397?10?(10 11T473m?0.3時 1）當(dāng)（11?5(1?0.08?

12、0.3)?0.002114?0.00003875?0.002153?.?.?000211439710 T m? K.T?46447C.?T1915；mm 5 ?0.3時2）當(dāng) （11?5(1?0.08?0.3)?0.002114002114?0.?3.97?10?0.00003875?0.002153 T mT?464.12K? C191.0T?；mm從上面的結(jié)果可以看出，聚合物加入增塑劑后，其熔點(diǎn)會下降，增塑劑與聚合物之間的相互作用參數(shù)越?。ㄏ嗳菪栽胶茫?，則熔點(diǎn)下降越多。 11試比較聚乙烯、脂肪族聚酰胺和脂肪族聚酯這三類結(jié)晶聚合物的熔點(diǎn)大小。 答：脂肪族聚酰胺的熔點(diǎn)最高；脂肪族聚酯的熔點(diǎn)最低

13、；聚乙烯的熔點(diǎn)介于兩者之間。這是因?yàn)榫埘０返姆肿又g有氫鍵形成；而聚酯中酯鍵的存在增加了分子的柔性。 12簡述兩種測量結(jié)晶聚合物結(jié)晶度的方法。為什么同一結(jié)晶聚合物試樣用不同的方法測得的結(jié)晶度數(shù)值是不相同的？ 答：密度法和DSC法均可用來測定結(jié)晶度。其中密度法是根據(jù)晶區(qū)和非晶區(qū)比度上的差別來計(jì)算結(jié)晶度的，在測得晶區(qū)、非晶區(qū)和樣品的密度、之后，按?ca下式計(jì)算結(jié)晶度： ?a?f V? ac視差掃描量熱法是根據(jù)結(jié)晶聚合物在熔融過程中吸收的熱量來測定其結(jié)晶度的。0如果待測樣品的熔融熱焓為，完全結(jié)晶的聚合物的熔融熱焓為，則按下式計(jì)H?H?mm算用重量分?jǐn)?shù)表示的結(jié)晶度： ?Hm?100?f% W0?H m

14、結(jié)晶度的概念雖然很明確，但由于高聚物的晶區(qū)與非晶區(qū)的界限并不明確，在同一聚合物樣品中，同時存在著不同程度的有序狀態(tài)，這自然要給準(zhǔn)確確定結(jié)晶部分的含量帶來困難，由于各種測定測定結(jié)晶度的方法涉及不同的有序狀態(tài)，或者說，各種方法對晶區(qū)和非晶區(qū)的理解不同。因此同一結(jié)晶聚合物試樣用不同的方法測得的結(jié)晶度數(shù)值是不相同的。 6 13何謂聚合物的取向？取向?qū)酆衔锏男阅苡泻斡绊?？如何測定聚合物的取向度？ 聚合物在外力作用下，分子鏈、鏈段和結(jié)晶聚合物中的晶粒等結(jié)構(gòu)單元沿著答：外力方向擇優(yōu)排列，稱為取向。 聚合物沿取向方向的拉伸強(qiáng)度、模量、沖擊強(qiáng)度都顯著增加，而與取向方向垂直的方向上則降低。取向高分子材料發(fā)生光的

15、雙折射現(xiàn)象。取向通常還使材料的玻璃化溫度升高，對結(jié)晶性的高聚物，則密度和結(jié)晶度也會升高，因而提高了高分子材料的使用溫度。 14何謂聚合物液晶？聚合物液晶分為哪幾類？ 能夠形成液晶態(tài)的聚合物稱為聚合物液晶。根據(jù)液晶基元在高分子鏈中的位答：置，可以將聚合物液晶分為主鏈型液晶和側(cè)鏈型液晶兩類。 第二章（P255） 1簡述聚合物的分子運(yùn)動特點(diǎn)。 聚合物的分子運(yùn)動的特點(diǎn)是： 答：運(yùn)動單元的多重性：聚合物的運(yùn)動單元可以是側(cè)基、支鏈、鏈節(jié)、鏈段和整個分子等。 高分子熱運(yùn)動是一個松弛過程：在一定的外界條件下，聚合物從一種平衡狀態(tài)通過熱運(yùn)動達(dá)到與外界條件相適應(yīng)的新的平衡態(tài)，這個過程不是瞬間完成的，需要一定的時間

16、。 高分子熱運(yùn)動與溫度有關(guān)：隨著溫度的升高，高分子熱運(yùn)動的松弛時間縮短。 2試用自由體積理論解釋聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變。 根據(jù)自由體積理論，液體或固體物質(zhì)的體積是由兩部分組成的：一部分是被答：分子占據(jù)的體積，稱為已占體積，另一部分是未被占據(jù)的以“孔穴”形式分散于整個物質(zhì)之中的自由體積。正是由于自由體積的存在，分子鏈才可能通過轉(zhuǎn)動和位移而調(diào)整構(gòu)象。自由體積理論認(rèn)為，當(dāng)高聚物冷卻時，起先自由體積逐漸減少，到某一溫度 7 時，自由體積將達(dá)到最低值，這時高聚物進(jìn)入玻璃態(tài)。在玻璃態(tài)下，由于鏈段運(yùn)動被凍結(jié)，自由體積也被凍結(jié)，并保持一恒定值。因此，對任何高聚物，玻璃化溫度就是自由體積達(dá)到某一臨界值時的溫度，高聚

17、物的玻璃態(tài)可視為等自由體積狀態(tài)。 3何謂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度？簡述一種測量聚合物玻璃化溫度的方法。 聚合物玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變稱為玻璃化轉(zhuǎn)變，對應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度為玻璃答：化轉(zhuǎn)變溫度。 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以用膨脹計(jì)法測定，即直接測量高聚物的體積或比容隨溫度的變化。從體積或比容對溫度曲線兩端的直線部分外推，其交點(diǎn)對應(yīng)的溫度作為； Tg 也可以用差熱分析測量，其基本原理是在等速升溫的條件下，連續(xù)測定被測試Tg樣與惰性基準(zhǔn)物之間的溫度差T，并以T對試樣T作圖，即得差熱曲線，曲線上出現(xiàn)一臺階，臺階處所對應(yīng)的溫度即為。 Tg 4試從分子運(yùn)動的觀點(diǎn)說明非晶聚合物的三種力學(xué)狀態(tài)和兩種轉(zhuǎn)變。 在玻璃態(tài)下（T），鏈段可以

18、通過單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)和鏈段的TTg運(yùn)動不斷地改變構(gòu)象，但整個分子不能運(yùn)動。當(dāng)受到外力時，分子鏈可以從蜷曲狀態(tài)變?yōu)樯熘睜顟B(tài)，因而可發(fā)生較大形變。 溫度繼續(xù)升高（），整個分子鏈也開始運(yùn)動，聚合物進(jìn)入粘流態(tài)。這時高聚TTf物在外力作用下便發(fā)生粘性流動，它是整個分子鏈互相滑動的宏觀表現(xiàn)。外力除去后，形變不能自發(fā)回復(fù)。 玻璃化轉(zhuǎn)變就是鏈段由運(yùn)動到凍結(jié)的轉(zhuǎn)變；流動轉(zhuǎn)變是整個分子鏈由凍結(jié)到運(yùn)動的轉(zhuǎn)變。 5試解釋下列各組聚合物玻璃化溫度差異的原因。 （1）聚乙烯（約150）和聚丙烯（約250）； KK（2）聚氯乙?。?54）和聚偏二氯乙烯（227）； KK 8 （3）聚丙烯酸甲酯（約280）和聚丙烯酸乙酯（249

19、）； KK（4）順式1,4-聚丁二烯（165）和1,2-聚丁二烯（全同269） KK答： （1）聚乙烯主鏈上不帶側(cè)基，單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位壘低，聚丙烯帶有側(cè)基（CH3），分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)位阻增加，Tg升高。 （2）聚氯乙烯是單取代，分子極性大，分子間作用力強(qiáng)，內(nèi)旋轉(zhuǎn)困難；而聚偏氯乙烯是對稱雙取代，分子極性減小，主鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘降低，Tg下降。 （3）由于聚丙烯酸酯類的側(cè)基是柔性的，側(cè)基越大，則柔性也越大，故前者Tg高。 （4）順式1，4聚丁二烯含有孤立雙鍵，主鏈單鍵旋轉(zhuǎn)位壘很低，Tg較低。 而1，2聚丁二烯的主鏈由飽和單鍵組成，且?guī)в休^大的側(cè)基，柔性下降，Tg升高。 6試述升降、溫速率對聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

20、的影響。 升溫（或降溫）速率加快，測得Tg 向高溫方向移動；反之，升溫（或降溫）答：速率減慢，測得聚合物Tg 向低溫方向移動。 7試述溫度和剪切速率對聚合物剪切粘度的影響。并討論不同柔性的聚合物的剪切粘度對溫度和剪切速率的依賴性差異。 聚合物的剪切粘度隨溫度的升高而下降，在通常的剪切速率范圍內(nèi)，聚合物答：的剪切粘度也是隨剪切速率的增大而降低的。只有在極低（接近于零）及極高（趨于無窮大）的剪切速率下，聚合物的粘度才不隨剪切速率的變化而變化。 不同柔性的聚合物的剪切粘度對溫度和剪切速率的依賴性是不同的： 柔性的高分子鏈在剪切力的作用下容易沿外力方向取向，使粘度明顯下降。而剛性高分子則下降得很不明顯

21、。 剛性高分子的粘流活化能大，其剪切粘度對溫度極為敏感，隨著溫度的升高，剪切粘度明顯下降，而柔性高分子的粘流活化能小，其剪切粘度隨溫度的變化較小。 8試述影響聚合物粘流溫度的結(jié)構(gòu)因素 結(jié)構(gòu)因素： 答：高分子鏈的柔性：高分子鏈的柔性越好，鏈的單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)越容易進(jìn)行，運(yùn)動單元鏈段就越小，流動活化能也越低，聚合物在較低的溫度下就能實(shí)現(xiàn)粘性流動。因此， 9 分子鏈的柔性越好，其粘流溫度越低。 高分子的極性：高分子的極性越大，分子間的相互作用越大，其粘流溫度也越高。 分子量：分子量愈大，高分子鏈越長，整個分子鏈相對滑動時摩檫阻力就愈大，需在更高的溫度下才能發(fā)生粘性流動，即粘流溫度越高。 ( 注意外界因素：

22、外力大小和外力作用時間長短不屬于結(jié)構(gòu)因素)。 9試述聚合物分子量對其零切粘度的影響。 總的說來，聚合物的零切粘度隨分子量的增大而增大。但在不同的分子量范答： 與分子量圍，其影響的程度不一樣。在零切粘度的關(guān)系中，存在一個臨界分子?Mw0量： Mc1-1.5，? = lgK + (11.5) lgMlg M ，當(dāng)M M Mlg 當(dāng)Mw00wwc2 第三章（P287） 1試述聚合物的溶解特點(diǎn) 答：聚合物的溶解過程一般比較緩慢，需經(jīng)歷溶脹和溶解兩個階段，先是溶劑分子滲入高聚物內(nèi)部，使高聚物體積膨脹，稱為“溶脹”。然后才是高分子均勻分散在溶劑中，形成完全溶解的分子分散的均相體系。但交聯(lián)聚合物只能溶脹，不

23、能溶解。 分子量大的聚合物溶解度小，分子量小的溶解度大。 非晶態(tài)聚合物容易溶解，晶態(tài)聚合物的溶解則要困難得多。 2何謂溶度參數(shù)？簡述一種測定聚合物溶度參數(shù)的方法 答：溶度參數(shù)定義為內(nèi)聚能密度的平方根。 溶度參數(shù)可用平衡溶脹法（溶脹度法）測定，即將交聯(lián)高聚物置于一系列溶度參數(shù)不同的溶劑中，在一定溫度下測其平衡溶脹比，然后用對溶劑的溶度參數(shù)作圖，其中的極QQQ 10 大值所對應(yīng)的溶劑的溶度參數(shù)作為聚合物的溶度參數(shù)。 3Huggins參數(shù)的物理意義是什么？它與高分子溶液的溶劑性質(zhì)和溫度有什么關(guān)系？ ?表示將一個溶劑分子放參數(shù)反映高分子與溶劑混合時作用能的變化。答：HugginsKT1到高聚物中去時所

24、引起的能量變化。 Huggins參數(shù)與溶劑性質(zhì)和溫度的關(guān)系是： 1?時，當(dāng)：T，溶劑為聚合物的良溶劑； ? 121? T=時，溶劑；，溶劑為聚合物的? 121? ，溶劑為聚合物的劣溶劑。時， T? 12 ?溫度的方法。 條件？簡述一種測定4何謂E?條件下，高分子鏈段之聚合物溶液的過量化學(xué)位 條件。時的條件稱為答：0?1間以及高分子鏈段與溶劑之間的相互作用能相等，高分子處于無擾狀態(tài)。 ?溫度可用膜滲透壓法測定：即用膜滲透壓法測定一系列不同溫度下高分子溶液的第二?0A?AA的直線的交點(diǎn)所對應(yīng)的溫度即是作圖，得一曲線，此曲線與維利系數(shù)對，用T222溫度。 535?10M?cmg/1.20?10）溶于

25、摩爾的聚甲級丙烯酸甲酯（，氯仿5在25 ?C時將g150n3?H?GS?cm49g/?1.0.377已知：和混合自由能。）中，試計(jì)算混合熵（ ，混合熱。mmm15?510?10?5?8333V?0.moln?10，： 解：PMMA 2221.150150?1.255mo?lV?100.6711n ，氯仿： 11119.51.490.833100.6711V?0.0082V?0.9918 ， 120.833?100.67110.833?100.6711?VlnV?n?S?Rlnn 21m12?5?0080?ln2550.99210.ln.?.?83141 2?K10428?.?/J 11 ?Vn

26、?H?RT 2m11 008?0.0.377?1.255?8.314?298.15?J383?9. S?T?G?Hmmm2? 10?8.42?383?9.?298.15J.715? 測定數(shù)均分子量和重均分子量分別有哪些主要方法？它們測量的分子量范圍通常是多少？6 答： 測定重均分子量的主要方法有：測定數(shù)均分子量的方法有：7444 端基分析法：上限為（光散射法：測定范圍為）102?10103?104 沸點(diǎn)升高和冰點(diǎn)下降法：上限可達(dá)10?34 ，；下限可到（氣相）蒸汽壓滲透法：上限為40103?64 膜滲透壓法：測定范圍為10101.5? GPC可同時測得數(shù)均和重均分子量。的丁酮C7用光散射法測定

27、某聚合物試樣的分子量和第二維利系數(shù)。已知：該聚合物在25 ? 溶液中無內(nèi)干涉效應(yīng)，測得的散射光強(qiáng)數(shù)據(jù)如下： 2.9 2.2 0.7 1.4 3310C? ）厘米（克/ 52 37 24 46 I （相對標(biāo)度）90 5?-1RI104.85?3761.)丁酮n)n(苯1(，苯，苯用苯作標(biāo)準(zhǔn)，()15()1.4979，厘米，9090?230.?dndc0 /克，波長納米，計(jì)算此試樣的重均分子量和第二維利系數(shù)。毫升436? 解： 12 1KC C?2?A 2MR20.0000209022?n4?2nK? 0.0000154?C?N?21222?3g234?3.14?1.3761cm?0.0?9R?

28、44cmmol?/723?106.02?10436? 0.0000102/C2?62gmolcm?1.81610K Y=0.00000699558+0.00408X 0.000005R=0.999782I?n?90?R苯R? 90900.000000苯苯In?900.0040.0000.0010.0020.00323I3761.1?)C (g/cm 5?90?1085?4. ? 4979151.?15?)cmI?0.2710(90CKC?33630.? I2R909015 10?1.43?M? w6?1099558?6. 004080.23?3 gcm?2.04?10/molA? 22 ，溶劑

29、為苯。溶液濃度為C8用稀溶液粘度法測定聚苯乙烯試樣的分子量，溫度為30 ?5?ttmlg2.75?10/秒，已知該條為秒，溶液流出時間，純?nèi)軇┑牧鞒鰰r間為166.0為106.80?lnsp22?2?r? C?k?M10?0.99?和和中的,式子方程為件下的MHSC?k ?CC? ，計(jì)算此試樣的粘均分子量。之和為1/23?5?dl75?10/g75C?2.?10?g/ml2. 解：1?k 2?ln2?rsp? ?C 13 0.t166?5543?.?1 其中： r8106.t0?5543.?1?0 rsp?5543.5543?ln120.? 5?100?102.752)g173(dl?1.73?

30、10/?742?0.a? 173M?10?KM?0.99 733.lgM?524240.74lgM?4.5 105.41?M? 需知道用凝膠滲透色譜法測定聚合物分子量為什么要用標(biāo)樣進(jìn)行標(biāo)定？若進(jìn)行普適標(biāo)定，9 標(biāo)樣和試樣的哪些參數(shù)？ 用凝膠滲透色譜法測定聚合物分子量依據(jù)的原理是：答：BV?M?Aln e為常數(shù)，其值與溶質(zhì)、溶劑、溫度、載體及儀器結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此，在測定分A、B其中 B值。子量之前，必須用已知分子量的標(biāo)樣進(jìn)行標(biāo)定，以得到特定條件下的A、KMHS若要進(jìn)行普適標(biāo)定，需知道標(biāo)樣的分子量，標(biāo)樣和待測樣品的方程中的常數(shù)a 的值。 第四章（P318） 解釋下列名詞：柔量；理想網(wǎng)絡(luò)；松弛時間；時

31、溫等效；零切粘度；銀紋；脆性斷裂；滯1 后環(huán)。 答： 1）柔量：模量的倒數(shù)稱為柔量，可用來表示形變的難易程度。（）理想網(wǎng)絡(luò)：每個交聯(lián)點(diǎn)由四個鏈組成，交聯(lián)點(diǎn)是無規(guī)分布的；兩交聯(lián)點(diǎn)之間的鏈（2 14 網(wǎng)鏈?zhǔn)歉咚规?，其末端距符合高斯分布；由這些高斯鏈組成的各向同性的交聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)象總數(shù)是各個單獨(dú)網(wǎng)鏈的構(gòu)象數(shù)的乘積，也就是網(wǎng)絡(luò)的熵是各個網(wǎng)絡(luò)鏈的熵的總和；交聯(lián)網(wǎng)中的交聯(lián)點(diǎn)在形變前和形變后都是固定在其平均位置上的，形變時，這些交聯(lián)點(diǎn)按與橡膠試樣的宏觀變形相同的比例移動，即符合所謂“仿射”變形的假定。 （3）松弛時間譜：由于高分子運(yùn)動單元的多重性，其運(yùn)動單元的大小不同，相應(yīng)的松弛時間的長短也不一致，短的可以幾秒

32、鐘，長的可達(dá)幾天、甚至幾年。松弛時間的分布是很寬的，在一定范圍內(nèi)可以認(rèn)為是一個連續(xù)的分布，稱為松弛時間譜。 （4）時溫等效：同一個力學(xué)松弛現(xiàn)象，既可以在較高的溫度下，在較短的時間內(nèi)觀察到，也可以在較低的溫度下，在較長的時間內(nèi)觀察到。因此，升高溫度與延長觀察時間對分子運(yùn)a來實(shí)動是等效的，對高聚物的粘彈行為也是等效的，這個等效性可以借助于一個轉(zhuǎn)換因子T現(xiàn)，即借助于轉(zhuǎn)換因子可以將在某一溫度下測定的力學(xué)數(shù)據(jù)變成另一溫度下的力學(xué)數(shù)據(jù)，這就是時溫等效。 （5）零剪切粘度：即剪切速率趨近于零的粘度。 （6）銀紋：某些聚合物在受到拉伸應(yīng)力時，會產(chǎn)生許多微小的裂紋，這些裂紋由于光的折射，看上去是發(fā)亮的，所以稱為

33、銀紋。 （7）脆性斷裂：在材料出現(xiàn)屈服之前發(fā)生的斷裂。 （8）滯后環(huán)：由橡膠的拉伸壓縮循環(huán)的應(yīng)力應(yīng)變曲線所構(gòu)成的閉合的曲線常稱為“滯后圈”。 2試述橡膠的熱力學(xué)方程的意義，并解釋其拉伸過程中的放熱效應(yīng)和具有負(fù)的膨脹系數(shù)。 ?U?S?答：橡膠的熱力學(xué)方程是，其物理意義是：橡膠的張力是由于形T?f? ?l?l?T,V,TV變時內(nèi)能發(fā)生變化和熵發(fā)生變化所引起的。 因?yàn)橄鹉z的高彈形變是可回復(fù)的，即其形變過程是可逆的。根據(jù)恒溫可逆過程，TdS?dQ而橡膠在拉伸過程中的熵變是減小的，故，即橡膠在拉伸過程中放熱。 0dQ?由熱力學(xué)第一定律可知，而橡膠在形變過程中內(nèi)能和體積幾乎不發(fā)生變dW?dU?dQ化，即，

34、故，當(dāng)體系受熱時，則，即體系受熱升溫時，0?fdldQ?dQdW0dl?dU0橡膠收縮，故其具有負(fù)的膨脹系數(shù)。 15 3試舉例說明聚合物的蠕變、應(yīng)力松弛、滯后及內(nèi)耗及其對高分子材料的使用存在的利弊。 答：蠕變就是指一定的溫度和較小的恒定外力作用下，材料的形變隨時間的增加而逐漸增大的現(xiàn)象，對于工程塑料，要求蠕變越小越好。對于蠕變較嚴(yán)重的材料，使用時需采取必要補(bǔ)救措施。如硬PVC有良好的抗腐蝕性能，可以用于加工化工管道、容器或塔等設(shè)備，但它容易蠕變，使用時必須增加支架以防止蠕變。聚四氟乙烯是塑料中摩擦系數(shù)最小的，由于其蠕變現(xiàn)象嚴(yán)重，卻是很好的密封材料。 所謂應(yīng)力松弛，就是在恒定溫度和形變保持不變的

35、情況下，高聚物內(nèi)部的應(yīng)力隨時間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象。 高分子材料在交變應(yīng)力作用下，形變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象稱為滯后。 高分子材料在交變應(yīng)力作用下，如果形變的變化落后于應(yīng)力的變化，發(fā)生滯后現(xiàn)象，則每一循環(huán)變化中就要消耗功，稱為力學(xué)損耗，有時也稱為內(nèi)耗。 研究高分子的力學(xué)損耗有重要的實(shí)際意義。例如，對于在交變應(yīng)力作用下進(jìn)行工作的輪胎和傳動帶等橡膠制品來說，希望內(nèi)耗越小越好，這樣可以延長使用壽命。 4試討論聚合物力學(xué)損耗對溫度與外力作用頻率的依賴關(guān)系。并舉例說明它們在研究聚合物結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系上的應(yīng)用。 答：在T以下，高聚物受外力作用形變很小，這種形變主要是由鍵長和鍵角的改變引起，g?很小，所以內(nèi)耗很小。

36、溫度升高，在向高彈態(tài)過速度很快，幾乎完全跟得上應(yīng)力的變化，渡時，由于鏈段開始運(yùn)動，而體系的粘度還很大，鏈段運(yùn)動時受到摩擦阻力比較大，因此高?較大，內(nèi)耗也大。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時，雖然形變大，但彈形變顯著落后于應(yīng)力的變化，鏈段運(yùn)動比較自由，內(nèi)耗也小了。因此，在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)一個內(nèi)耗的極大值，稱為內(nèi)耗峰。向粘流態(tài)過渡時，由于分子之間相互滑移，因而內(nèi)耗急劇增加。 頻率很低時，高分子的鏈段運(yùn)動完全跟得上外力的變化，內(nèi)耗很小，高聚物表現(xiàn)出橡膠的高彈性；在頻率很高時，鏈段運(yùn)動完全跟不上外力的變化，內(nèi)耗也很小，高聚物顯得剛性，表現(xiàn)出玻璃態(tài)的力學(xué)性質(zhì)。只有在中間區(qū)域，鏈段運(yùn)動跟不上外力的變化，內(nèi)耗在一定的

37、頻率范圍內(nèi)將出現(xiàn)一個極大值，這個區(qū)域中材料的粘彈性表現(xiàn)得很明顯。 5試討論提高高分子材料抗張強(qiáng)度及沖擊強(qiáng)度的途徑。 答：提高高分子抗張強(qiáng)度的途徑有： （1）從高分子的結(jié)構(gòu)入手：在主鏈引入芳雜環(huán)；增加分子之間的相互作用；交聯(lián)；增大 16 聚合物的分子量等，都有利于提高抗張強(qiáng)度。 （2）對于結(jié)晶性的聚合物，提高結(jié)晶度可以提高抗張強(qiáng)度。 （3）通過取向 （4）加入填料進(jìn)行增強(qiáng) （5）通過與高抗張強(qiáng)度的其它聚合物共混。 提高聚合物沖擊強(qiáng)度的途徑有：提高聚合物的分子量；取向；適度交聯(lián)；增塑；共混等。 62時的伸長比為2.5，試計(jì)算：?C、應(yīng)力為 6一橡膠試樣在25 m/N1.5?10（1）每立方厘米中的

38、網(wǎng)絡(luò)鏈數(shù)目，假定橡膠為理想網(wǎng)絡(luò)； （2）在25 ?C伸長比為1.5時所需要的力； （3）在100 ?C伸長比為2.5時所需的應(yīng)力。 1? 解： ? ?NkT? 02?6?110.5?263 （1）m10/N?1.558? 011?23?15?521.38?10.?298kT.? 22?5.2?11?2326?51?298.15?kT?N?1.558?10?1.38?10.? 0 （2）22?5.1?25mN.676?10/?11?23?26?5.23810?1.?1015?373.?.?1?kT?N558? 0 ）（322?5.2?26m/?.?18810N 17 ?3?，交聯(lián)點(diǎn)之間的平均分子量為28,000為0.94，試計(jì)算7一交聯(lián)聚合物的密度cmg?C25在25 ?C下將該聚合物拉伸至100形變時的熵值變化。 1212?解： ?22? 3?3?S?Nk?nR? ?22?63m10/g940.?3N?mol/m?33.57 28000g/mol12?