高分子物理第四版第1章鏈結(jié)構(gòu)習(xí)題答案

1、第1章鏈結(jié)構(gòu)習(xí)題答案2.什么叫構(gòu)型和構(gòu)造？寫出聚氯丁二烯的各種可能構(gòu)型，舉例說明高分子鏈的構(gòu)造。答：(1)構(gòu)型：分子中由化學(xué)鍵所固定的原子或基團(tuán)在空間的幾何排布。(2)構(gòu)造：聚合物分子的各種幾何形狀。(3)聚氯丁二烯的各種可能構(gòu)型：氯丁二烯可以通過不同的聚合方式聚合，得到構(gòu)造不同的線型聚合物,即可以有1,2-加聚、1,44口聚、3,4-加聚三種不同的加成聚合方式，其結(jié)構(gòu)式如下：Cl1 2|34CH2=CCH=CH21.2- 加聚全同立構(gòu)：1.3- 聚問同立構(gòu)：CEI上CH2|.|ClClCl廠H：IH21H21H2I比|小Ilh|H?wrCCCCCCjjd.匚cCC<?-IIlliCHC

2、HCH.-IIIIIIIIIICH2CH2CH2£0竽N1.4- 加聚無規(guī)立構(gòu)：結(jié)構(gòu)式略1.5- 加聚順式：H2Cl.XH2ClCC=CCk1,4-加聚反式：.CC. CH2H-H2c'HCH2L 3,4-加聚全同立構(gòu):3,4加聚問同立構(gòu):整理文檔HHH一 y -CH2 - C-CH2 -C-CH2-CClCClCClCH2ch2ch2CH2CH2IICClCClHHCCH2一CCH2一C-CH2-CH-CH2'HCClCClIIIIch2ch23,4-加聚無規(guī)立構(gòu)：結(jié)構(gòu)式略(4)高分子鏈的構(gòu)造實(shí)例：線性高分子，支化高分子，交聯(lián)或網(wǎng)狀高分子，星型高分，環(huán)狀高分子，樹枝

3、狀高分子等等。3 .構(gòu)象與構(gòu)型有什么區(qū)別？聚丙烯分子鏈中碳-碳單鍵是可以旋轉(zhuǎn)的，通過單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)是否可以使全同立構(gòu)聚丙烯變?yōu)殚g同立構(gòu)聚丙烯？為什么？答：構(gòu)型是對分子中的最近鄰原子間的相對位置的表征，也可以說，構(gòu)型是分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間的幾何排列。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)型不同的異構(gòu)體有旋光異構(gòu)和幾何異構(gòu)。特點(diǎn)：穩(wěn)定、可分離。構(gòu)象是由高分子鏈單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而造成分子在空間的各種不同形態(tài)。由于熱運(yùn)動(dòng)，分子的構(gòu)象在時(shí)刻改變著，高分子鏈的構(gòu)象是統(tǒng)計(jì)性的。特點(diǎn)：不分離、不穩(wěn)定；構(gòu)象數(shù)很大，3N-30單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)不能將i-PP變成s-PP。因?yàn)閕-PP和s-PP是

4、構(gòu)型異構(gòu)體，要將i-PP變成s-PP,必須改變PP分子鏈的構(gòu)型，而改變構(gòu)型則要經(jīng)過化學(xué)鍵的斷裂與重組，單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)只能改變分子鏈的構(gòu)象而不能改變其構(gòu)型。5 .哪些參數(shù)可以表征高分子鏈的柔順性？如何表征？%12答：(1定間位阻參數(shù)(或稱為剛性因子)，/hf,r,其值越大，高分子鏈的柔順性越差.hClim2(2極限特征比，nnl,其值越大，分子鏈的柔順性越差.(3凝段長度b,其值越大，分子鏈的柔順性越差.9 .從結(jié)構(gòu)出發(fā)，簡述下列各組聚合物的性能差異？(1)聚丙烯晴與碳纖維答：聚丙烯晴取代基的極性大，相互作用力大，分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)受阻嚴(yán)重，柔順性很差，硬度和剛性較高；碳纖維是由PAN高溫環(huán)化、芳構(gòu)化制得

5、，分子呈梯型結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致分子鏈剛性更大，可作為耐高溫的聚合物的增強(qiáng)填料。(2)無規(guī)立構(gòu)聚丙烯與等規(guī)立構(gòu)聚丙烯；答：前者APP分子鏈結(jié)構(gòu)不規(guī)整，不易結(jié)晶，用作彈性體；后者IPP分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，容易結(jié)晶，作為塑料。(3)順式聚1,4身戊二烯(天然橡膠)與反式聚1,4品戊二烯(杜仲橡膠)答：天然橡膠為順式結(jié)構(gòu)，分子鏈間距離較大，不易結(jié)晶，柔韌與彈性好，交聯(lián)后做橡膠材料；杜仲橡膠為反式結(jié)構(gòu)，分子鏈的結(jié)構(gòu)規(guī)整性好，易結(jié)晶，是一種比較特殊塑料(比通用塑料軟，比橡膠硬)(4)高密度聚乙烯、低密度聚乙烯與交聯(lián)聚乙烯答：高密度聚乙烯是線性分子結(jié)構(gòu)，易結(jié)晶，密度、熔點(diǎn)、結(jié)晶度和硬度等方面均低于低密度聚乙烯；低密度聚

6、乙烯的分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整度破壞，支化度高，結(jié)晶度大大降低；交聯(lián)聚乙烯是經(jīng)適度交聯(lián)，剛性增加，抗形變性好，耐溫性和耐溶劑性相應(yīng)提高7.比較下列四組高分子鏈的柔順性并簡要加以解釋HCH2C-CN取代基的極性大?。簶O性越大，-CN極性比-Cl大，鏈的柔順性越差ch2kO>.O一；n主鏈含有芳雜環(huán)，柔順性下降；主鏈存在共鈍雙鍵，分子鏈呈剛性，主鏈中存在-O-鍵，柔順卜t增加；.（3）CH2-CHCH2CCHCH2CH2CHCHCH?ClnCin式子1內(nèi)旋轉(zhuǎn)困難（因氯原子基團(tuán)大），主鏈含有孤立雙鍵，柔順性增加.式子1對稱取代基（分子偶極矩極小，易內(nèi)旋轉(zhuǎn)），分子鏈柔順性增加；極性增加（極性基團(tuán)密度增加）

7、，柔性下降.11.某單烯類聚合物的聚合度為10000,試估算分子鏈完全伸展時(shí)的長度是其均方根末端距的多少倍？假設(shè)該分子鏈為自由旋轉(zhuǎn)鏈）.解:單烯類聚合物的主鏈為碳鏈，碳-碳鍵長為l=0.154nm,鍵角為1096當(dāng)聚n =20000.其完全伸展時(shí)的長度為2514.5nm22 948.6 nm合度為10000時(shí)，其主鏈上的化學(xué)鍵數(shù)目Lmaxnlcos/20.15420000A其自由旋轉(zhuǎn)鏈的均方末端距為：-2-21cos2hfrnl200000.1541cosLmax英上包m81.6.：h2,r30.8nm12 .無規(guī)聚丙烯在環(huán)已烷或甲苯中30c時(shí)測得的空間位阻參數(shù)為1.76,試計(jì)算其等效自由結(jié)合

8、鏈的鏈段長度.解:根據(jù)空間位阻參數(shù)的定義可知：h（22h2r2nl21一cosZb2,其伸直鏈長度為：Lmaxnlcos2Zb,1cos2因止匕，b正2l-c°s-11.7620.154nm3-21.168nmLmax1cos1cosV2213 .某聚苯乙烯試樣的分子量為416000，試估算其無擾鏈的均方末端距.（已知特征比cn=12）解:聚苯乙烯試樣的分子量為416000，則其聚合度為：4160004000104即主鏈上的化學(xué)鍵的數(shù)目為：n=8000.f一，一一，F(xiàn)y-c17c2由特征比的定乂可知：h2Cnh2,jnl2Cn,h280000.1542122277nm14聚乙烯主鏈C-C鍵長l為0.154nm鍵角9為109.S，極限特征比C8=7.4.試計(jì)算其鏈段長度b.