高分子物理課后習(xí)題答案(詳解)第三版

4.4.高分子物理答案（第三版）第1章高分子的鏈結(jié)構(gòu)1.寫出聚氯丁二烯的各種可能構(gòu)型。-^ch2-ch=chClCH=CH-CH2--^ch2-ch=chClCH=CH-CH2-CH—CH=CH-CH2HC=CH—CI等。2．構(gòu)象與構(gòu)型有何區(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)是否可以同立構(gòu)聚丙烯？為什么？答：1（）區(qū)別：構(gòu)象是由于單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中原子在空間位置上的變化，而構(gòu)型則是定的原子在空間的排列；構(gòu)象的改變不需打破化學(xué)鍵，而構(gòu)型的改變必須斷裂化學(xué)鍵。（2）不能，-碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)只能改變構(gòu)象，卻沒有斷裂化學(xué)鍵，所以不能改變構(gòu)型，而全同立構(gòu)聚丙烯是不同的構(gòu)型。3.為什么等規(guī)立構(gòu)聚丙乙烯分子3鏈1螺在旋晶構(gòu)體象中，呈而間規(guī)立構(gòu)聚氯乙烯分子鏈在晶體中呈平面鋸齒構(gòu)象答（1）由于等歸立構(gòu)聚苯乙烯的兩個苯環(huán)距離比其范德華半徑總和小，產(chǎn)生排斥作用，使平面鋸極不穩(wěn)定，必須-通的旋轉(zhuǎn)，3形成旋構(gòu)象，才能滿足晶體分子鏈構(gòu)象能最低原則。（2）由于間規(guī)聚氯乙烯的氯取代基分得較開，相互間距離比范德華半徑大，所以平面鋸齒形構(gòu)

哪些參數(shù)可以表征高分子鏈的柔順性？如何表征？答：1）空間位阻參數(shù)（或稱剛性值子大，柔順性愈差；（2）特征比Cr值越小，鏈的柔順性越好；8）連段長度值愈小，鏈愈柔順。5．聚乙烯分子鏈上沒有側(cè)基，內(nèi)旋轉(zhuǎn)位能不大，柔順性好。該聚合物為什么室溫下為塑料而不是答：這是由于聚乙烯分子對稱性好，容易結(jié)晶，從而失去彈性，因而在室溫下為塑料而不是橡6.從結(jié)構(gòu)出發(fā)，簡述下列各組聚合物的性能差異：（1）聚丙烯睛與碳纖維；（2）無規(guī)立構(gòu)聚丙烯與等規(guī)立構(gòu)聚丙烯；（3）順式1聚，4-異戊二烯（天然橡膠）1，與4-異反戊式二聚烯（杜仲橡膠）。（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯與交聯(lián)聚乙烯。比較下列四組高分子鏈的柔順性并簡要加以解釋。acIDH-acIDH-2H￡IJn

2H

C-N3C4_解：（1）￡ch^ch2J>￡ch3由于極性取式象極性越大射明性越工主建中含有覆性取傳基.翻盟較主.取代基相篇越近，案蟠越差CH-CH?-->~^CH口解：（1）￡ch^ch2J>￡ch3由于極性取式象極性越大射明性越工主建中含有覆性取傳基.翻盟較主.取代基相篇越近，案蟠越差CH-CH?-->~^CH口"Jn—CH不,口c\cIFfH>FIc F1HCIF主能中含極性取林基越多，題性越差：極性取代基對稱分孟信皴加選小?柔順性好某單烯類聚合物的聚10合4，度試為估算分子鏈完全伸展時的長度是其均方根末端距的多少倍？（假定該旋轉(zhuǎn)鏈。）答：81.倍6無規(guī)聚丙烯在環(huán)己烷30℃時測得的空間位即參數(shù)因子）.76,試計算其等效自由連已接鏈長度知碳一碳鍵長為4鍵角為09.5°）。解:b=1.17nm某聚苯乙烯試樣的分和量0為估算其無擾鏈的均方末端距!（已知特征比答：均方末端距為8nm2第2章聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu).名詞解釋凝聚態(tài)，內(nèi)聚能密度，晶系，結(jié)晶度，取向，高分子合金的相容性。凝聚態(tài)：為物質(zhì)的物理狀態(tài)，是根據(jù)物質(zhì)的分子運動在宏觀力學(xué)性能上的表現(xiàn)來區(qū)分的，通常內(nèi)聚能密度定義為單位體積凝聚體汽化時所需要的能量，單位：晶系：根據(jù)晶體的特征對稱元素所進行的分類。結(jié)晶度：試樣中的結(jié)晶部分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或者質(zhì)量分?jǐn)?shù)度（體積結(jié)晶度取向：聚合物的取向是指在某種外力作用下，分子鏈或其他結(jié)構(gòu)單元沿著外力作用方向的擇優(yōu)高分子合金的相容性：兩種或兩種以上高分子，通過共混形成微觀結(jié)構(gòu)均一程度不等的共混物.什么叫內(nèi)聚能密度？它與分子間作用力的關(guān)系如何？如何測定聚合物的內(nèi)聚能密度？答：1）內(nèi)聚能密度定義為單位體積凝聚體汽化時所需要的能量，單位：（2）內(nèi)聚能密3度在匚以下的聚合物，分子間作用力主要是色散力；內(nèi)聚能密度在物分子鏈上有強的極性基團或者分子間能形成氫-400內(nèi)之'能密度合物，分子間相互作用居中。.聚合物在不同條件下結(jié)晶時，可能得到哪幾種主要的結(jié)晶形態(tài)？各種結(jié)晶形態(tài)的特征是什么？答：1（）可能得到的結(jié)晶形態(tài)：單晶、樹枝晶、球晶、纖維狀晶、串晶、柱晶、伸直鏈晶體；（2）形態(tài)特征：單晶：分子鏈垂直于片晶平面排列，晶片厚度一般只有樹枝晶：許多單晶片在特定方向上的擇優(yōu)生長與堆積形成樹枝狀；球晶：呈圓球狀，在正交偏光顯微鏡下呈現(xiàn)特有的黑十字消光，有些出現(xiàn)同心環(huán)；纖維狀晶：晶體呈纖維狀，長度大大超過高分子鏈的長度；串晶：在電子顯微鏡下，串晶形如串珠；柱晶：中心貫穿有伸直鏈晶體的扁球晶，呈柱狀；伸直鏈晶體：高分子鏈伸展排列晶片厚度與分子鏈長度相當(dāng)。.測定聚合物的結(jié)晶度的方法有哪幾種？簡述其基本原理。不同方法測得的結(jié)晶度是否相同？為答：1）密度法,線衍射法，量熱濡度法的依據(jù)：分子鏈在晶區(qū)規(guī)整堆砌，故晶區(qū)密度大于非晶X射線衍射法的依據(jù)：總的相干散射強度等于晶區(qū)和非晶區(qū)相干散射強度之和；量熱法的依據(jù)：的熱效應(yīng)來測定結(jié)晶度3的）方不法同。，（因為結(jié)晶度的概念缺乏明確的物理意義，晶區(qū)和非晶區(qū)的界限無法準(zhǔn)確測定結(jié)晶部分的量，所以其數(shù)值隨測定方法不同而不同。.高分子液晶的分子結(jié)構(gòu)有何特點？根據(jù)分子排列有序性的不同，液晶可以分為哪幾種晶型？如答：1（）高分子液晶分子結(jié)構(gòu)特點：.分子主干部分是棒狀（筷形），平面狀（碟形）或曲面片狀（碗形）的剛性結(jié)構(gòu)，以細」分子中含有對位苯撐，強極性基團，可高度極化或可形成氫鍵的基團，因而在液態(tài)下具序排列所需要的凝聚力上可能含有一定的柔性結(jié)構(gòu)。（2）液晶晶完全沒有平移有序—即相列相單位表示反一維平移有序（層狀液晶）—近晶和近感D；。手征性液晶，包括膽甾相手征性近（晶盤狀液晶相。⑶液晶態(tài)的表征一般為顯微鏡下用平行光系統(tǒng)觀析法騏寸線衍射；d電子衍射核磁共振電子自旋共振變學(xué)1流變光學(xué)。.簡述液晶高分子的研究現(xiàn)狀，舉例說明其應(yīng)用價值。答：液晶高分子被用于制造防彈衣，纜繩及航空航天器大型結(jié)構(gòu)部件，可用于新型的分子及原纖維的被覆，微波爐件，顯示器件信息傳遞變電檢測.取向度的測定方法有哪幾種？舉例說明聚合物取向的實際意義。（1）用光學(xué)顯微鏡測定雙折用1聲速法測定;廣角射線衍射法）紅外二向色5）偏正熒光法。厚，度將如何變化？8某結(jié)晶聚合物的注射制近模具，的皮層具有雙折射現(xiàn)象部用偏光顯微鏡觀&舞黑十字,并且越靠近制品芯部果十字越大解釋產(chǎn)生上述現(xiàn)如原降低。模具的答：1（）由于形成球晶，球晶具有雙折射現(xiàn)象，自然光經(jīng)過偏振片變?yōu)槠窆?，通過球晶發(fā)生雙方向垂直的偏振光，兩束偏振光在與檢偏鏡平行方向上存在分量，分量速度不同，產(chǎn)生相位差光圖像，制品外部與模具接觸，冷卻速度快，球晶來不及生長而成多層片晶或小球晶，而制品分，生長為大球晶，因此消光圖像更大。厚，度將如何變化？（2）降低溫度會增加過冷度，縮短結(jié)晶時間，因而皮層厚度增加。9.采用“共聚”和“共混”方法進行聚合物改性有何異同點？解：略。10簡.述提高高分子合金相容性的手段答：提高高分子合金的相容性一般用加入第三組分增溶劑的方法。增溶劑可以是兩種高分子化學(xué)組成相同的嵌段或接枝共聚物化學(xué)組成是同但能分別與之相容的嵌段或接枝共聚物。11某一聚合物完全結(jié)晶時的密度為全非晶態(tài)的密度強/現(xiàn)知該聚合物的實際密度為0.900g/試問其體積結(jié)晶度應(yīng)為多少？（體積結(jié)晶0度.5為6）112已知聚乙烯晶體屬斜方晶系a=其晶胞參數(shù)0.495nm,c=0.254nm.（1根）據(jù)晶胞,參驗數(shù)證聚乙烯分子鏈在晶體中為平;面鋸齒形構(gòu)象（2若聚乙烯無定形部分的密度g/cm3,試計算密度/聚乙烯試樣的質(zhì)量結(jié)晶度。13用聲波傳播測定拉伸滌綸纖維的取向度。若試驗得到分子鏈為3纖維試問該試樣的取向角向度為多少？第3章高分子溶液.溶度參數(shù)的含義是什么？“溶度參數(shù)相近原理”判斷溶劑對聚合物溶解能力的依據(jù)是什么？答：1（）溶度參數(shù)：是指內(nèi)聚能密度的平方根；（2）依據(jù)是：="山廠TAS%因為溶解過程0要使班＜0，%越小越好，又因為,三：：二，二二一一三二?所以與二越相近;就越小，所以可用“溶度參數(shù)相近原理”判斷溶劑對］合物的溶解能力。2什么叫高分子液？它與理想溶液有何本質(zhì)區(qū)別？答：1）高分子溶液：是指高分子稀溶度下nor溫度），分子鏈段間的作用力，分子鏈段與溶劑分二間的作用力，溶劑分子間的作用力恰好相互抵消，此形時成高無分?jǐn)_子狀—態(tài)溶的劑溶相液互。1作/2用內(nèi),參聚數(shù)為能密度0為2）理想溶液三個作用力都溶液三個作用力都不是合力為3/1。0小口晶格模型理論推導(dǎo)高分子溶液混合熵時作了哪些假定羲混合物表達式是什么？答：1）假窟：溶液中分子排列也像晶體中一樣，為一種晶格排列性的，所有構(gòu)象具有相同的能量;c.溶液中高分子“鏈段”是均勻分布的，即“鏈段”占有任一格子的幾率相同。（2）物理意義：反映高分子與溶劑混合時相互作用能的變化。.什么叫排斥體積效。應(yīng)■-KingbWamS理論較之晶格模型理論有何進展？答：1（）排斥體積效應(yīng)：在高分子稀溶液中，“鏈段”的分布實際上是不均勻的，高分子鏈以一的鏈球散布在純?nèi)軇┲?，每個鏈球都占有一定的體積，它不能被其他分子的“鏈段”占有。（2）進展：把“鏈段”間的排斥體積考慮進去，更符合實際。.高分子合金相分離機理有哪兩種？比較其異同點。解：略。6苯乙-丁二烯共聚物（6=16.7）難溶于戊烷（6=14.4）和醋酸乙烯（6=17.8）。若選用上述什么配比時對共聚物的溶解能力最佳？解：，；二，:二:或二三）7.計算下列三種情況下溶液的混合熵，討論所得結(jié)果的意義。（1）9901個小分與*個小分€相混合（假定為理想溶液）；（2）99?1個小分與10個小分琛設(shè)每個大分子"鏈=段）4相混合（假定符合均勻場理論）；8）99?1個小分與161個小分端混合（假定為理想溶液）。答："及=204處0一5￡2）凡=1'於"左⑶773W/笈.結(jié)果說明，絕大多數(shù)高分子溶液，即使在濃度小時，性質(zhì)也不服從理想溶液的規(guī)律，混合熵比小分子要大十幾倍到數(shù)十倍，一個高分子在溶液中可以起到許多個小分子的作用，高分子溶差的原因在于分子量大，分子鏈具有柔順性，但一個高分子中X1個轆段數(shù)是相互連分子的起不到作用，混合熵個小、分子來得小。8在20℃峰-5山的聚甲基丙烯酸甲酯1（5,P=1.20g/c179iOF（P=1.49g/cm3）中，試計算溶液的混合熵、混合熱和混合自由能。37（已知答：%=0.087J/；心出=§皿2=-16.1479.假定共混體系中，兩組分聚合物（非極性或弱極性）的分子量不同但出計為單分散的溶溫度下組成關(guān)系的方程分別為小于等于和大于時該體系的旋節(jié)線示意圖。第4章 聚合物的分子量和分子量分布.什么叫分子量微分分布曲線和體積分布曲線？兩者如何相互轉(zhuǎn)換？（1微分分布曲線：表示聚合物中分的各個級分所占的質(zhì)量分摩爾分?jǐn)?shù)此］；積分分布曲線：表示聚合物中分子量小于和等于某一值的：所有級分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或摩爾分?jǐn)?shù)。轉(zhuǎn)換：.測定聚合物數(shù)均和重均分子量的方法有哪幾種？每種方法適用的分子量范圍如何？答：（1測定數(shù)均分子量的方法：端基分析法、沸點升高、冰點下降）氣相滲透壓（范圍（2測量重均分子量的方法：光散射法二一）3.證明滲透壓法測得的分子量為數(shù)均分子量。答：滲透法測定分子量依據(jù)時為，Jt。 汕即滲透壓法測得分子量為數(shù)均分子量。4采用滲透壓法測得試樣摩爾質(zhì)量分別為5g/和1l25e5g/m試計期兩種試樣等質(zhì)量混合物的數(shù)均分子量和重均分子量。答回=1.嵬7共1喙/冽叫正夫.您XI。*/坂5.35℃時，環(huán)己烷為聚苯乙烯0溶劑立現(xiàn)將]?苯乙烯（0=1.051/±1：^5于5℃溶于150n環(huán)己烷中，試計算二維利系2數(shù)溶液的滲透壓。答：1）4二口；2）^=0.34Sg/?36.某聚苯乙烯試樣經(jīng)分5級個后級得分到。用光散射法測定了各級分的重均分子量，用粘度法（22℃、二測定了各級分的特征粘度，結(jié)果如下所示：府e-4 0.308 1.55 48.0 56.8 157[n],dl/g0.0405 0.122 1.38 1.42 2.78試計算ark-Houw^nk[n]=硼的兩個參參1a。7.推導(dǎo)一點法測定特性粘度的公式：(2)[n]=4"匚？其中二肥信證明：1)(,-1%=l+H]c+KrL『M4及『舊(J+I又