高分子物理習(xí)題集--答案

1、高分子物理習(xí)題集-答案高分子物理習(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)象瞬息萬變，

2、 不會出現(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1234ch2= C ch=ch2ch3（-）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。1,4-加成1, 2-加成3, 4-加成（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132 H c- H c =反式1. 4-加成3 1. 2-加成全同立構(gòu)CH=CH2 ch=ch41.

3、 2-加成間同立構(gòu)3, 4-加成間同立構(gòu)5 4-加成全同立構(gòu)HH=CH2 ）ch36.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HH OO-N一 Cf 廠C十一n其分子間作用力為：靜電力、誘導(dǎo)力、色散力，氣鍵; 聚丙烯酸是極性分子，結(jié)構(gòu)為其分子間作用力為：

4、靜電力、誘導(dǎo)力、色散力，氣鍵。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，并簡要說明一恍C1理由。N（1）-fcH2CH2土（ 2）-ch2 c=chCH2土 ch35）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)(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(120)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)基一。，分子間相互作用力較大，分子柔順性變差聚對苯二甲酸乙二醇酯主鏈中

5、含有苯環(huán)，使分子鏈柔順性更差聚丙烯睛含有強(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 .假定聚丙烯中鍵長為0.154nm,鍵角109.5,無擾尺寸A=835xl()T?, 剛性因子(空間位阻參數(shù))(5xio)24“工叫(1x104) +(5x104)iiB：在重量相同的情況下共混時(shí)Tn= =-= 1.67xl04n w wIxlO4 +5xl04一 Z Z wM vv（1x104） + vv（5x104）4Mw=止=- = = 3xl04Z” 2w ii注：式中n指分子數(shù)；ni指i分子的摩爾數(shù)；w指重量；叫=卯% =i分子的質(zhì)量=i分子的摩爾數(shù)xi分子的分子量5 .在

6、25C。的溶液中測得濃度為736kg/n3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 mol）,并指出所 得分子量是何種統(tǒng)計(jì)平均值。答案：對于高分子溶液，膜滲透壓、分子量及溶液濃度之間有如下關(guān)系：H = Rr（_L+4C） C M -因?yàn)槭?。溶液，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 M=MJ3x298.15x7.36xl（）L6.75xl04（g/，。/） n2708 .今有聚甲基丙烯酸甲酯的苯溶液，初始濃度C0=（M190g/100ml,在25C。測 出溶劑的平均流出的時(shí)間tO=27

7、L7秒，溶液的流出時(shí)間測定如下：.C2 - 3.5.8.7工 工5.8 8 83 3 3C323232試求特性黏度m】，然后用下面公式計(jì)算平均分子量 切=4.68x10-5/0。刀答案：將已知條件列表：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利用表中數(shù)據(jù)作圖，將上圖兩條直線推至00處,得出截距m= 465.0zL/g根據(jù)公式：77J = 4.68 xlO-5M 077所以：465 = 4.68x10一 5/”因此，粘均分子量 % =1.22x10911 .從高分子溶液的光散射、滲透壓和黏度的測定中，分別可以獲得哪些有關(guān) 高分子結(jié)構(gòu)的信息？答案：_ _光散射法測重均分子量方法可以得到下列參數(shù)：而；、&、，、尹、/膜滲透壓法測數(shù)均分子量方法可以得到下列參數(shù)：亞、&、乂、夕

9、 _ 黏度法測黏均分子量方法可以得到下列參數(shù)：K、川、例、0、A =。12 .試舉出三種熱力學(xué)參數(shù)，用它們對聚合物溶解性能進(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0溶劑非溶劑Z11/21/2&00=06T=6T1=1 Mb)(2)體型酚醛樹脂和低硫化度丁二烯橡膠的模量一溫度曲線(3)增塑和未增塑高聚物的模量一溫度曲線答案態(tài)流m粘拈彈態(tài)轉(zhuǎn)交區(qū)MbM0玻璃態(tài)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）聚異丁烯（P舊）CH3聚

10、偏二氯乙烯（PVDF）CI聚碳酸酯（PC）CH,CII3所以A組高聚物的玻璃化溫度大小比較如下：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-二國一I 11ch3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)一塊天然 橡膠由27C。升溫到127C。時(shí)，其松弛時(shí)間縮短了幾倍？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，其松弛時(shí)間縮短了。.1倍。T9 .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 En=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）時(shí)的黏度為：億）=1

12、。12尸4”因?yàn)?473K 高于 338+100K （Tg+ 100）z A I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 = Aexp（Rx473 7?x433產(chǎn)53 = 0.8226（473K）-7 = exp7?（433K） 卜 所以此聚氯乙烯在473K時(shí)的黏度為：7(473) = 0.82267;(433) = 0.8226 x 5 = 4.1 l&s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、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯C .尼龍-1010、尼龍-610D,尼龍-6、尼龍-7答案：熔點(diǎn)從高到低排序

13、為A組：聚氧化甲烯(聚甲醛)聚乙烯聚氧化乙烯B組：聚對苯二甲酸乙二酯聚對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100C。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 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?？量蹋灾破房焖倮鋮s的情況下，常得到 非晶態(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CHSLIch3OE

14、ih EcHlCH土 干C土CHJ聚乙烯聚丙烯聚碳酸酯尼龍一66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 .，由聚吊丁烯的時(shí)一溫等效組合曲線可知，在298K時(shí)，其應(yīng)力松弛到 約需io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I t(T) _-17.44(T-rjg百51.6 + (f)Tg=203K,分別將T=298

15、K和T=253K帶入WLF方程，得出lg上述兩式相減得：愴需-7儂298)= 10/ir .(253)= 5234/?廣=8.582719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：53241】。室溫等效原理補(bǔ)充題：以0.1C。/分的升溫速度測得PS的Tg=100 C。，試問在升 溫速度改為10 C。/分時(shí)，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即升溫速度為10C/分的q =106.5憶已知25。(3時(shí)聚異戊二烯的應(yīng)力松弛模量-時(shí)間曲線，求測量時(shí)間為1小時(shí)， 答案：這個(gè)題要轉(zhuǎn)換思考角度，即在252時(shí)，測定時(shí)間為多少時(shí)，測得的模量 與-8CTC、測量時(shí)間為1小時(shí)所得到的模量值相同！80y時(shí)的應(yīng)力松弛模量。已知聚異戊二烯的Tg=-73f應(yīng)用WLF方程和題意假定25。(2時(shí)，測定時(shí)間為t (25)，繼續(xù)應(yīng)用WLF方程logr(-80)= log-_ 收)_-17.44(193-198)- 51.6 + (193-198)= 1.87r(Tj = 0.