高分子物理習題

高分子物理習題第一章緒論一、選擇題1．GPC對高聚物進行分級的依據是（B）A．高聚物分子量的大小B．高分子流體力學體積大小C．高分子末端距大小D．高分子分子量分布寬度2．下列哪些方法獲得的是數均分子量（BCD）A．粘度法B．冰點下降C．沸點升高D．滲透壓E．超離心沉降F．光散射法3．聚合物分子量越大，則熔體粘度（A）對相同分子量聚合物而言，分子量分布越寬，則熔體粘度（B）A．增大B．降低C．相等D．不變4．某一高聚物試樣A的分子量約為3×104，試樣B的分子量約為7×105，測定試樣A的分子量應采用（A）（B）等方法。測出的分別是（C）（D）分子量。測定試樣B的分子量則宜采用（E）（F）等方法，測出的分別是（G）（各H）分子量。A．膜滲透壓B．粘度法降低C．數均D．粘均E．光散射F．凝膠滲透色譜法G．重均H．各種平均5．分子量相同的線形聚乙烯和支化聚乙烯的混合試樣，當采用的溶解度分級時不能將它們分開，這是由于（AB）而采用GPC法則能將它們分開，這是由于（CD）首先被淋洗出來的是（E）A．兩者分子量相同B．溶解度相同C．它們的分子尺寸不一樣D．流體力立體積不同E．線性聚乙烯高分子物理習題全文共167頁，當前為第1頁。6．聚合物沒有氣態(tài)是因為（B）高分子物理習題全文共167頁，當前為第1頁。A．聚合物不耐高溫B．聚合物分子間力很大C．聚合物的結構具多分散性D．聚合物的分子量具多分散性7．下列哪些方法獲得的是數均分子量（BCD）A．粘度法B．冰點下降C．沸點升高D．滲透壓E．超離心沉降F．光散射法8．不同用途和不同成型方法對聚合物分子量的大小有不同的要求。通常是（C）A．合成纖維分子量最高，塑料最低B．塑料分子量最高，合成纖維最低C．合成橡膠分子量最高，合成纖維最低9.下列那種方法可測定聚合物的數均分子量（B）A．超速離心沉降；B．膜滲透壓C．黏度D．光散射二、問答與計算題1.某高聚物，已知Mark-Houwink方程中，α=0.8Huggins方程中常數κ=0.33（1）計算c=0.0030g/ml時，溶液的相對粘度。（2）如α=1，已知值，能否得到有關該高聚物分子量多分散性的信息，為什么？2.在25℃、θ溶液中測得濃度7.36×-3g/cm3的PVC溶液的滲透壓力0.248g/cm2，求該試樣的分子量和A2。（R=8.48×104g·cm/K·mol）3.假定某一高聚物含分子量分別為10000、20000、30000三個級份，若由滲透壓法和光散射法測出該樣品分子量分別為20000及30000，計算該樣品中三種級分的重量分數。高分子物理習題全文共167頁，當前為第2頁。4.1）根據高分子鏈構象統(tǒng)計理論，如何計算高分子的鏈段長度？實驗上如何獲得計算中所需的各參數？2）何謂高分子的臨界分子量？列舉至少3種測定高聚物臨界分子量的原理與實驗方法？高分子物理習題全文共167頁，當前為第2頁。5.說明測定高聚物粘均分子的基本原理、主要儀器和測試方法。6.同低分子物相比，高聚物的分子量有什么不同？一般有幾種表示方法？寫出對應的表達式，如何用分子量表達聚合物的多分散性？7.下列聚合物在常溫下能否找到溶劑溶解并說明理由。無規(guī)PP、全同PS、HDPE、PAN、PMMA、NBR8.證明：Mz≥Mw≥Mn，說明為什么Mw/Mn可表征分子量分布寬度。（8%）9.GPC是測定高聚物分子量和分子量分布的主要工具之一，試簡述GPC測定高聚物分子量分布的原理。10.寫出高聚物分子量與分子量分布的數學表達方式。11.簡述GPC的分離機理，用該技術可以測得聚合物哪些結構參數？說明測得參數對聚合物性能的影響。12.某一PS試樣溶于苯，配成濃度為0.55g/100ml的溶液，用烏氏粘度計于25℃下測得如下數據：試液純溶劑10ml溶劑（Ⅰ）Ⅰ+5ml苯（Ⅱ）Ⅱ+5ml苯（Ⅲ）Ⅲ+5ml苯（Ⅳ）Ⅳ+5ml苯（Ⅴ）流出時間（S）106.8214.6189.7166.0144.4134.2已知在該溫度下，PS-苯體系K=0.99×10-2ml/g，α=0.74，求PS的分子量。13.用粘度法、凝膠滲透色譜法（GPC）測定聚合物分子量時，直接測得的物理量是什么？得到的是何種統(tǒng)計分子量？如何求得分子量？高分子物理習題全文共167頁，當前為第3頁。14.采用GPC技術能否將分子量相同的線形聚乙烯和支化聚乙烯分離開？說明理由。高分子物理習題全文共167頁，當前為第3頁。15.用以四氫呋喃為淋洗液的GPC儀測定聚氯乙烯的分子量分布。若已知該儀器以聚苯乙烯為標樣的校正曲線，如何得到聚氯乙烯的分子量分布？16.現有分子量分別為4.20×105和1.25×105的兩個樣品，試求其等質量混合物的數均分子量、重均分子量及多分散系數。17.分子量=1.0×106和=4.3×105某試樣，由于混入了3%（重量）的分子量為3.0×104其低分子量組分，問混合樣的和各為多少？從計算結果你能得出什么結論？18.某窄分散試樣的分子量為105，當混入了重量分數為1%的第二組份窄分布試樣（M=107）后，混合物的和分別為1.01×105，2.0×105；若混入第二組份的分子量變成103時，則混合物試樣的和分別是多少？比較和變化，你能得出什么結論。19.在25℃、θ溫度下，測得濃度為7.36×10-3克/ml的聚氯乙烯溶液（密度為0.886克/ml）的滲透壓Δh為0.28cm。試求該試樣的數均分子量以及此溶液的第二維里系數，相互作用參數。20.什么叫分子量微分分布曲線和積分分布曲線？兩者如何相互轉換？N(M)稱為分子量的數量微分分布函數．W(M)稱為分于量的重量微分分布函數．有些實驗，不能直接測定重量微分分布面數，直接得到的是其重量積分分布函數，用I(M)表示。二者的關系為：高分子物理習題全文共167頁，當前為第4頁。高分子物理習題全文共167頁，當前為第4頁。21.測定聚合物數均和重均分子量的方法有哪些？每種方法適用的分子量范圍如何？答：數均分子量測試方法：端基分析法、依數法、滲透壓法重均分子量測試方法：光散射法、小角X光衍射法P81表4-122.證明滲透壓測得的分子量為數均分子量。證明：即證.23.采用滲透壓測得試樣A和B的摩爾質量分別為4.20×105g/mol和1.25×105g/mol，試計算A、B兩種試樣等質量混合的數均分子量和重均分子量。24.35℃時，環(huán)已烷為聚苯乙烯(無規(guī)立構)的θ溶劑。現將300mg聚苯已烯(ρ＝1.05g/cm3，＝1.5×105)于35℃溶于環(huán)己烷中，試計算：(1)第二維利系數Az；(2)溶液的滲透壓。解：數均分子量：高分子物理習題全文共167頁，當前為第5頁。重均分子量：高分子物理習題全文共167頁，當前為第5頁。25.某聚苯乙烯試樣經分級后得到5個級分。用光散射法測定了各級分的重均分子量，用粘度法(22℃、二氯乙烷溶劑)測定了各級分的特性粘度，結果如下所示：試計算Mark－Houwink方程[η]＝KMα中的兩個參數K和α。解：由[η]＝KMα得：lg[η]＝lgK＋αlgM，以lg[η]對lgM作圖，斜率即為α，截距為lgK。26推導一點法測定特性粘度的公式：（1）（2），其中γ＝K’/β（1）（2），其中γ＝K’/β解：由，假定，可得（1）式；假定，可得（2）式。高分子物理習題全文共167頁，當前為第6頁。27.三醋酸纖維素－二甲基甲酰胺溶液的Zimm圖如下所示。試計算該聚合物的分子量和旋轉半徑。(λ＝5.461×10－1nm，n（DMF）＝1.429)高分子物理習題全文共167頁，當前為第6頁。28．現有—超高分子量的聚乙烯試樣，欲采用GPC方法測定其分子量和分子量分布，試問：(1)能否選擇GPC法的常用溶劑THF？如果不行，應該選用何種溶劑?(2)常溫下能進行測定嗎?為什么?(3)如何計算該試樣的數均、重均和粘均分子量。答：（1）不能選擇常用溶劑THF，因為THF與超高分子量的聚乙烯極性不同，它們的溶解度參數相差較大；應選擇四氫萘或十氫萘作為溶劑；（2）不能測量，140℃以上超高分子量的聚乙烯才能溶解；29.指出重均分子量和數均分子量最重要的測試方法各一種，它們適用的分子量范圍，可用于測定哪些熱力學參數和分子參數？30.寫出凝膠滲透色譜測定分子量分布的簡要原理？31.寫出最重要的一種測定重均分子量的方法，并指出還可用于測定那些熱力學參數和分子參數？32.寫出重均分之量和數均分之量最重要的測試方法各一種，并指出還可以用于測定那些熱力學參數和分子參數？高分子物理習題全文共167頁，當前為第7頁。33.試說明高分子材料溶解的物理過程？并進一步分析：提高高分子材料的溶解能力從分子結構上應如何考慮？高分子物理習題全文共167頁，當前為第7頁。34.簡述能夠估算高聚物（A）鏈段分子量（B）臨界分子量（C）交聯點間分子量（D）非牛頓分子量的實驗方法（為方便起見，可用圖示法或公式表示）。35.分子量=1.0×106和=4.3×105某試樣，由于混入了3%（重量）的分子量為3.0×104其低分子量組分，問混合樣的和各為多少？從計算結果你能得出什么結論？36.簡述GPC的分離機理，用該技術可以測得聚合物哪些結構參數？說明測得參數對聚合物性能的影響。37.某一PS試樣溶于苯，配成濃度為0.55g/100ml的溶液，用烏氏粘度計于25℃下測得如下數據：試液純溶劑10ml溶劑（Ⅰ）Ⅰ+ml苯（Ⅱ）Ⅱ+5ml苯（Ⅲ）Ⅲ+ml苯苯（Ⅳ）Ⅳ+ml苯苯（Ⅴ）流出時間（S）106.8214.6189.7166.0144.4134.2已知在該溫度下，PS-苯體系K=0.99×10-2ml/g，α=0.74，求PS的分子量。38.聚合物的MnMw與分子量分布有哪些方法可以測定？39.有兩種試樣（1）100g分子量為105的聚合物中，加入1g分子量為103的聚合物（2）100g分子量為105的聚合物中，加入1g分子量為107的聚合物試求兩種試樣的Mn與Mw以及d值，其結果說明了什么？高分子物理習題全文共167頁，當前為第8頁。40.粘度法則定分子量的關系式中，如何實驗測定K及α值?(設計實驗；作圖及計算方法)高分子物理習題全文共167頁，當前為第8頁。41.簡述GPC測定分子量及分子量分布的原理。42.總結討論測定分子量的方法，那些是絕對方法?哪些是相對方法?其優(yōu)缺點如何？43.有兩種尼龍66試樣，用端基分析法測定分子置，二試樣的重量均為0.311g，以0.0259NKOH標準溶液滴定，消耗KOH溶液均為0.38mL。a．若試樣A的結構為H-[NH-(CH2)--NHCO-(CH2)4-CO-]OH，試求試樣A的分子量。b若試樣B的數均分子星為6.32×106，試推測試樣B的分子結構。高分子物理習題全文共167頁，當前為第9頁。高分子物理習題全文共167頁，當前為第9頁。第二章高分子鏈的結構一、選擇題1.X—射線衍射不能直接測定的性質為：（D）A．結晶度B．晶胞尺寸C．取向度D．晶胞密度2.下列哪個聚合物沒有旋光異構（D）A．聚丙烯B．1.4-聚異戊二烯C．拉伸過程完成63.2%的時間D．松弛過程剩余36.8%的時間3.大分子鏈柔性愈好，則鏈段長度（B）A．越長B．越短C．無法預測4.聚合物沒有氣態(tài)是因為（B）A．聚合物不耐高溫B．聚合物分子間力很大C．聚合物的結構具多分散性D．聚合物的分子量具多分散性5.高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的差別在于（A）A．構型B．構象6．NR的中文名稱是（A）A.天然橡膠B.高密度聚乙烯C.丁苯橡膠D.聚丙烯E.聚對苯二甲酸乙二醇酯F.丁基橡膠7．HDPE的中文名稱是（B）A.天然橡膠B.高密度聚乙烯C.丁苯橡膠D.聚丙烯E.聚對苯二甲酸乙二醇酯F.丁基橡膠8．SBR的中文名稱是（C）高分子物理習題全文共167頁，當前為第10頁。A.天然橡膠B.高密度聚乙烯C.丁苯橡膠D.聚丙烯E.聚對苯二甲酸乙二醇酯F.丁基橡膠高分子物理習題全文共167頁，當前為第10頁。9．PP的中文名稱是（D）A.天然橡膠B.高密度聚乙烯C.丁苯橡膠D.聚丙烯E.聚對苯二甲酸乙二醇酯F.丁基橡膠10．PET的中文名稱是（E）A.天然橡膠B.高密度聚乙烯C.丁苯橡膠D.聚丙烯E.聚對苯二甲酸乙二醇酯F.丁基橡膠11．NBR的中文名稱是（F）A.天然橡膠B.高密度聚乙烯C.丁苯橡膠D.聚丙烯E.聚對苯二甲酸乙二醇酯F.丁基橡膠12．自由旋轉鏈的均方末端距比相應的自由聯結鏈的均方末端距（B）A.小B.大C.相等C.無法判斷13．與鏈段運動有關的高聚物性能有（ABCDE）A.TgB.TmC.蠕變D.TfE.應力松馳14．高聚物的結構指組成高分子的不同尺度的結構單元在空間的相對排列，它包括（ABCD）A.高分子的鏈結構B.高分子的分子結構C.高分子的聚集態(tài)結構D.高分子的單體單元結構15.單體單元的鍵合屬于（C）A.高分子的聚集態(tài)結構B.高分之鏈的遠程結構C.高分子的近程結構D.高分子的織態(tài)結構16.按照單體單元的鍵合序列，二元共聚物有下列哪幾種類型（ABCD）A無規(guī)型B交替型C接枝型D嵌段型高分子物理習題全文共167頁，當前為第11頁。17.乙烯類高聚物分子有下列哪幾種立體構型（ACD）高分子物理習題全文共167頁，當前為第11頁。A無規(guī)立構B順式立構C間同立構D全同立構E反式立構18．分子主鏈中除含有碳外，還有氧，氮，硫等原子，這樣的分子叫做（C）A.碳鏈高分子B.元素高分子C.雜鏈高分子D.梯形高分子19.PE是（A）A.碳鏈高分子B.雜鏈高分子C.元素高分子D.梯形高分子20.分子中各原子在空間的相對位置和排列叫做（A）A.構象B.構型C.鍵合方式D.近程結構21.內雙烯聚合物存在（D）有不對稱碳原子的聚合物存在（C）A.幾何異構B.立體異構C.旋光異構D.順反異構22.辛烷具有（B）個可能的穩(wěn)定構象A.38B.37C.36D.3523．下列哪個聚合物沒有旋光異構（D）A．聚丙烯B．1.4—聚異戊二烯C．拉伸過程完成63.2%的時間D．松弛過程剩余36.8%的時間24．下列三種高聚物中，分子鏈柔順性最大的是（B）A．聚苯B．順式1.4—聚丁二烯C．聚苯乙烯25．天然橡膠與杜仲膠在結構上的差異屬（D）A．化學組成不同；B．鍵接結構不同；C．立體構型不同；D．幾何構型不同26.下列聚合物中柔順性最好的是（A）A．聚二甲基硅氧烷B.PEC.PETD.PP高分子物理習題全文共167頁，當前為第12頁。27．下列聚合物中柔順性最差的是（B）高分子物理習題全文共167頁，當前為第12頁。A.PPOB.聚苯C.PMMAD.PP28．下列聚合物中柔順性最好的是（A）A.聚氯丁二烯B.聚偏氯乙烯C.PVCD.PAN29.下列聚合物中柔順性最差的是（D）A.PEB.PPC.PVCD.PAN30．下列高聚物屬于熱塑性的有（BC）A．低硫化度天然橡膠B．PVCC．PMMAD．體型酚醛樹脂二．名詞解釋1．鏈節(jié)和鏈段：高分子鏈中劃分出來的可任意取向（運動）的最小鏈長。2．大分子鏈的末端距、高斯鏈：線形高分子鏈的一端至另一端的直線距離；n個鍵長為l,鍵角固定，旋轉不自由的等效自由連接鏈3．聚合物分子運動的多重性指的是：高聚物分子運動的多樣性；高聚物分子運動的時間依賴性；高聚物分子運動的溫度依賴性4．高分子的構型為：分子中由化學鍵所固定的原子或基團在空間的幾何排列構象定義為：由于單鍵內旋轉而形成的空間排布三、問答題1.聚丙烯于C-C單鍵可以內旋，能否通過其內旋使無規(guī)立構聚丙烯變?yōu)榈纫?guī)立構聚丙烯？為什么？無規(guī)立構聚丙烯與等規(guī)立聚丙烯是兩種不同構型，無規(guī)PP轉變?yōu)榈纫?guī)PP必須有化學鍵的斷裂和重排。高分子物理習題全文共167頁，當前為第13頁。2.簡要指出高分子鏈柔性的含義、原因、種類、表征方法以及鏈結構對其的影響。高分子物理習題全文共167頁，當前為第13頁。3.寫出聚氯丁二烯的各種可能構型。4.構型與構象有何區(qū)別？聚丙烯分子鏈中碳－碳單鍵是可以旋轉的，通過單建的內旋轉是否可以使全同立構的聚丙烯變?yōu)殚g同立構的聚丙烯？為什么?答：構型：是指分子中由化學鍵所固定的原子在空間的幾何排列。構象：由于分子中的單鍵內旋轉而產生的分子在空間的不同形態(tài)。全同立構聚丙烯與間同立聚丙烯是兩種不同構型，全同PP轉變?yōu)殚g同PP必須有化學鍵的斷裂和重排。5.等規(guī)立構聚苯乙烯分子鏈在晶體中呈31螺旋構象，而間規(guī)立構聚氯乙烯分子鏈在晶體中呈平面鋸齒構象？答：因為等規(guī)PS上的苯基基團體積較大，為了使體積較大的側基互不干擾，必須通過C－C鍵的旋轉加大苯基之間的距離，才能滿足晶體中分子鏈構象能量最低原則；對于間規(guī)PVC而言，由于氫原子體積小，原子間二級近程排斥力小，所以，晶體中分子鏈呈全反式平面鋸齒構象時能量最低。6.哪些參數可以表征高分子鏈的柔順性？如何表征？答：空間位阻參數δδ越大,柔順性越差；δ越小，柔順性越好；特征比Cn對于自由連接鏈cn=1對于完全伸直鏈cn=n，當n→∞時，cn可定義為c∞，c∞越小，柔順性越好。鏈段長度b：鏈段逾短，柔順性逾好。7.聚乙烯分子鏈上沒有側基，內旋轉位能不大，柔順型好。該聚合物為什么室溫下為塑料而不是橡膠？高分子物理習題全文共167頁，當前為第14頁。答：因為聚乙烯結構規(guī)整，易結晶，故具備了塑料的性質，室溫下聚乙烯為塑料而不是橡膠。高分子物理習題全文共167頁，當前為第14頁。8.從結構出發(fā)，簡述下列各組聚合物的性能差異：聚丙烯腈與碳纖維；線性高分子梯形高分子9.從結構出發(fā)，簡述下列各組聚合物的性能差異：無規(guī)立構聚丙烯與等規(guī)立構聚丙烯；非晶高分子結晶性高分子10．從結構出發(fā)，簡述下列各組聚合物的性能差異：順式聚1,4-異戊二烯(天然橡膠)與反式聚1,4-異戊二烯;柔性11.從結構出發(fā)，簡述下列各組聚合物的性能差異：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯與交聯聚乙烯。高密度聚乙烯為平面鋸齒狀鏈，為線型分子，模量高，滲透性小，結晶度高，具有好的拉伸強度、耐久性、韌性；低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯（每1000個主鏈C原子中約含15～35個短支鏈），結晶度較低，具有一定的韌性，隔水和隔熱性能較好；交聯聚乙烯形成了立體網狀的結構，因此在韌性、強度、耐熱性等方面都較高密度聚乙烯和低密度聚乙烯要好。12.單烯類聚合物的聚合度為104，試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？(假定該分子鏈為自內旋轉鏈)。單烯類完全伸展鏈自由旋轉鏈高分子物理習題全文共167頁，當前為第15頁。高分子物理習題全文共167頁，當前為第15頁。13.等規(guī)聚丙烯在環(huán)己烷或甲苯中、30℃時測得的空間位阻參數(即剛性因子)σ＝1.76，試計算其等效自由連接鏈的鏈段長度b(已知碳－碳鍵長為0.154nm，鍵角為109.5。)。解：又14.聚苯乙烯試樣的分子量為416000，試計算其無擾鏈的均方末端距(已知特征cn＝12)。解：15.試述高分子的高分子結構對高分子鏈柔順性的影響，并分析討論高分子鏈柔順性對聚合物宏觀性能的影響？（10）解：分子結構對鏈的柔順性有很大的影響。（1）主鏈結構，若主鏈全部由單鍵組成，一般鏈的柔順性較好；（2）取代基的極性大，相互作用大，分子鏈內旋轉受阻嚴重，柔順性變差；（3）若支鏈很長，阻礙鏈的內旋轉起主導作用時，柔順性下降；對于交聯結構，當交聯程度達到一定程度時，則大大影響鏈的柔順性，（4）一般分子鏈越長，構象數目越多，鏈的柔順性越好；（5）分子間作用較大，聚合物中分子鏈所表現出的柔順性越小，（6）分子結構越規(guī)整，結晶能力越強，鏈的柔順性就表現不出來，聚合物呈剛性。微觀柔性≠宏觀柔性高分子物理習題全文共167頁，當前為第16頁。16.何謂高分子鏈的柔性？何謂自由連接鏈和高斯鏈？它們的相互關系是什么？高分子物理習題全文共167頁，當前為第16頁。高分子鏈的柔順性：指高分子鏈能夠改變其構象的性質自由連接鏈：即鏈長固定，鏈角不固定，內旋轉自由的理想化的模型高斯鏈：因為等效自由結合鏈的鏈段分布符合高斯分布函數，又稱等效自由結合鏈兩者的相互關系：高斯鏈的鏈段分布函數與自由連接鏈的分布函數相同，但兩者之間卻有很大的差別。自由連接鏈是不存在的，而高斯鏈卻體現了大量柔性高分子的共性它是確確實實存在的。此外，高斯鏈包括自由連接鏈，后者是前者的一個特例。17.高斯鏈的本質特征是什么？在什么條件下大分子鏈呈現為高斯鏈？鏈段n是一很大的值每一個鍵不占有體積可任意取向18.討論高分子結構對鏈的柔順性的影響，并比較下列高分子鏈的柔順性，說明原因：聚氯乙烯，聚碳酸酯，聚甲醛，聚乙炔聚乙烯，聚二甲基硅氧烷，纖維素，聚甲基丙烯酸甲酯19.高分子鏈具有柔順性的本質是什么?如何表征分子鏈的柔順性?20.影響高分子鏈柔順性的因素有哪些?試簡要討論。21.紅外光譜法與核磁共振法研究高分子鏈結構依據哪些光譜特征？可以研究哪些高分子鏈的近程結構？22.按聚合物熱穩(wěn)定性從小到大排列下列聚合物A聚甲基丙烯酸甲酯B聚α---甲基苯乙烯C聚四氟乙烯D聚苯乙烯高分子物理習題全文共167頁，當前為第17頁。23.為什么高壓聚乙烯比低壓聚乙烯的密度低？聚合物結構有何差異？聚合機理有何不同？低密度聚乙烯的結構是怎樣產生的？高分子物理習題全文共167頁，當前為第17頁。24.高分子長鏈柔性的實質是什么？近程相互作用是怎樣影響高分子鏈柔性的？遠程相互作用又是怎樣影響高分子鏈柔性的？25.試從分子結構分析高聚物的許多性能不同于小分子物質的原因。26.共聚是高聚物改性的一個重要手段，試簡述共聚物的主要類型，并舉例討論不同類型共聚物的分子結構與性能的差異？27.試述分子結構對高分子鏈柔順性的影響，并分析討論高分子鏈柔順性對聚合物宏觀性能。28.試從分子結構與分子間作用能兩個方面討論聚乙烯，聚氯乙烯，聚異丁烯和尼龍66之間性能差異的的原因。30.高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的性能有什么差異？從結構上分析產生的原因。31.提出三種參數定量表征真實高分子鏈的柔性，寫出該參數的名稱與數學表達式，闡述如何表征，提出測定該參數的一種實驗方法。32.已知聚苯乙烯試樣的分子量為104000，其剛性系數為2.17，試求：（1）自由結合鏈的均方末端距（2）真實鏈的均方回轉半徑33.聚丙烯于C-C單鍵可以內旋，能否通過其內旋使無規(guī)立構矛丙烯變?yōu)榈纫?guī)立構聚丙烯？為什么？34.為什么把高分子鏈稱為“高斯鏈”？高斯鏈與自由結合鏈的差別？在什么條件下高分子鏈呈現為高斯鏈？35.為什么把高分子鏈稱為高斯鏈？分別寫出自由結合鏈，自由旋轉鏈和等效自由結合鏈的均方末端距的表達式？高分子的均方末端距是在什么條件下測定的？36.試計算分子量為2．8×105聚乙烯分子在下列情況下的均方末端距：高分子物理習題全文共167頁，當前為第18頁。a．高斯鏈；己知C—C鏈長為0．154nm高分子物理習題全文共167頁，當前為第18頁。b．自由旋轉鏈：已知鍵角為109。28’，c.受阻內旋轉：已知cosα＝0.215；d.伸直鏈。37.己知高分子主鏈中的鍵角大于900，定性地討論自由旋轉鏈的均方末端距與鍵角的關系。自由旋轉鏈θ=180°-鍵角鍵角=90°cosθ=0平均建角是90度的自由旋轉鏈鍵角=180°cosθ=1→∞伸直鏈鍵角=90~180°θ減小cosθ增大變得僵硬38.假定聚乙烯的聚合度為2000，夾角為109.50，求伸直鏈的長度Lmax與自由旋轉鏈的根均方末端距之比值。并從運動觀點解釋某些高分子材料在外力作用下可以產生很大形變的原因。解：伸直鏈的長度Lmax=﹝2/3﹞1/2·nln=2*2000-1=3999根均方末端距(h2f..r)1/2=﹝2﹞1/2·nl

則比值為：36.539.什么叫做高分子的構型?試討論線型聚異戊二烯可能有哪些不同的構型.(不考慮鍵接異構)答：構型是指分子中由化學鍵所固定的原子在空間的排列。這種排列是穩(wěn)定的，要改變構型，必須經過化學鍵的斷裂和重組。構型不同的異構體有旋光異構體、集合異構體和間接異構體。高分子物理習題全文共167頁，當前為第19頁。線形聚異戊二烯可能存在鍵接異構，有1,2－加成、3,4－加成和1,4－加成三種加成方式。高分子物理習題全文共167頁，當前為第19頁。對于1,4－加成，存在幾何異構，有順式構型和合反式構型之分。1,2－或3,4－加成存在旋光異構，包括全同立構、間同立構和無規(guī)立構三種。40.試由分子結構分析高聚物的許多物理面性能與低分子物質不同的主要原因.高聚物的分子結構特點：1）高分子是由很大數目（102~105數量級）的結構單元組成的。2）一般高分子的主鏈都有一定的內旋轉自由度，可以使主鏈彎曲而具有柔性。（由于熱運動而具有許多不同的構象）。3）高分子結構的不均一性。即使是相同的條件下的反應產物，各分子的分子量，鍵接順序，空間構型，支化、交聯以及共聚物的組成及序列結構等存在著或多或少的差異。4）由于一個高分子鏈含有很多結構單元，因此，結構單元間的相互作用對聚集態(tài)結構和物理性能有著十分重要的影響。5）晶態(tài)和非晶態(tài)高聚物的有序度與相應狀態(tài)和低分子的有序度有較大的差別。6）高聚物材料中，常加入填料及各種其它助劑，兩種以上高分子共混改性還存在著所謂織態(tài)結構。41.什么叫做分子構象？假若聚丙烯的等規(guī)度不高，能不能用改變構象的辦法提高其等規(guī)度？說明理由.42.假定聚乙烯的聚合度為2000，鍵角為109.5°。求伸直鏈的長度Lma與自由旋度0.26鏈的根均方木，端距之比值，并由分子運動觀點解釋某些高分子材料在外力作用下可產生很大形變的原因。解：高分子物理習題全文共167頁，當前為第20頁。高分子物理習題全文共167頁，當前為第20頁。在外力作用，分子鏈可設計力方向取向，由上述比值可知，取向能產生很大的形變。43.假定聚丙烯主鏈上的鍵長為1.54?，鍵角為109.5°，根據1-6所列數據，求其等效自由結合鏈的鏈段長主比之值。解：無規(guī)聚丙烯：由表1-6知得A——分子的無擾尺寸θ——空間位阻參數由A得：由θ得：取高分子物理習題全文共167頁，當前為第21頁。（or：）高分子物理習題全文共167頁，當前為第21頁。44.現有苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物。實驗中測定出苯乙烯嵌段-（S）n-的重量百分數為50%時，在溶劑苯中測得S段的均方根長度為100。當C-C鍵角為，鍵長為1.5時,假定內旋轉不受位壘限制時,求出聚物中S段和M段的聚合度.S鏈段中：l=1.5?,θ=109°28?__h2f,r=2nl2即1002=2n1.52n=2193PS=2193/2=1097甲基丙烯酸甲酯的質量=苯乙烯的質量2PMMA*100=1097*104故M段聚合度=57045.紅外研究結果表明，PMA經200℃熱降解后產物大分子鏈中存在五元、六元環(huán)結構，請畫出它們的結構式，并分析其形成的原因。（PMA=聚甲基丙烯酸）46.微弱結晶的聚氯乙烯若其分子鏈呈平面鋸齒形，問此晶體的立體構型屬于何種空間立構？等同期為多長？（己知：氯原子范德華半徑為1.8A，碳-碳鍵長l為1.54A，鍵角Q為109.547.高分子鏈的構型與構象有何不同？舉兩例說明構型對聚合物性能的影響。48.設聚乙烯的分子量為28000，在0溶液中測得其真實鏈的均方旋轉半徑為5.35×10-17m2，試求：（1）聚乙烯的真實鏈的h2（2）剛性因子49.何為聚合物的柔性？它對tg有何影響？50.聚合物為何沒有氣態(tài)？高分子物理習題全文共167頁，當前為第22頁。51．如果C-C鍵長為0.154納米，C-C-C鍵欠為109.5°，試間成片3，螺放構象為全同立構聚丙烯鏈等同周期為多少。高分子物理習題全文共167頁，當前為第22頁。解：H31螺旋構象的全同立構PD：每一個C-C-C結構單元長度為：即設一個結構單元在等同周期上的投影為y，則y上底面見圖高分子物理習題全文共167頁，當前為第23頁。高分子物理習題全文共167頁，當前為第23頁。第三章高分子溶液一．選擇1．用于分級的高分子溶液應選擇(B)A．θ溶液 B．稀溶液 C．濃溶液 D．理想溶液2．高分子-溶劑體系的x1為0.5時，稀溶液中的高分子（BC）A．沉淀析出B．處于無擾狀態(tài)C．沒有沉淀析出D．無法預測3．下列高聚物中，哪些在室溫下可以溶解（ABD）A．尼龍—66B．滌綸C．高密度PED．聚醋酸乙烯酯4．下列參數中，哪些可作為選擇溶劑的依據（CDE）A．均方末端距B．模量E和模量GC．溶度參數δD．相互作用參數x1E．第二維利系數A2F．特性粘度5．在良溶劑中，線型聚合物能夠（A）交聯聚合物不能溶解，只能（B）A．溶解B．溶脹6．通常非極性的結晶聚合的在（加熱）下溶解，而非晶態(tài)聚合物的溶解對（溫度）要求不高。A．加熱B．溫度C．降溫D．壓力7．欲用乙醚（δ=7.4）和乙腈（δ=11.9）溶解氯醋共聚物（δ=10.45），最佳比乙醚占（B）%、乙腈占（A）%。A．67.8B．32.3A．42.3B．23.48．下列在室溫下有溶劑的高聚物是（BCDHI）高分子物理習題全文共167頁，當前為第24頁。A．PEB．PA-66C．PSD．PMMAE．硫化橡膠F．PPG．酚醛塑料H．定向聚合PSI．聚乙酸乙烯酯高分子物理習題全文共167頁，當前為第24頁。9．下列在室溫下無溶劑的高聚物是（AEFG）A．PEB．PA-66C．PSD．PMMAE．硫化橡膠F．PPG．酚醛塑料H．定向聚合PSI．聚乙酸乙烯酯10．反映高分子在溶液中形態(tài)的參數有（A）A．B．11．選擇溶劑的原則是（ABC）A．相似相溶觀則B．內聚內密度或溶度δC．相似規(guī)則溶劑化規(guī)則12．交聯高聚物交聯點間的平均分子量越大，則交聯度（A）溶脹度（B）A．小B．大δC．相等13．高分子一溶劑體系的x1為0.5時，稀溶液中的高分子（BC）A．沉淀析出B．處于無擾狀態(tài)C．沒有沉淀析出D．無法預測14．聚合物分子量趨于無窮大時的臨界共溶溫度Tc為（B）A．脆化溫度TbB．θ溫度C．流動溫度Tf15．Q溶液中，高分子的排斥體積等于（C）A．較大正值；B．較小正值；C．零；D．負值二、問答題1.磷酸-苯酯（δ1=19.6）是聚氯乙烯（δ=19.4）的增塑劑，為了加強它們之間的相溶性，需加入一種稀釋劑（δ2=16.3）求其加入的最佳量。2.高分子在良溶劑、不良溶劑和θ溶劑中各具有什么形態(tài)？在上述三種溶劑中，第二維利系數A2和相互作用參數x1有什么區(qū)別？高分子物理習題全文共167頁，當前為第25頁。3.溶解聚合物的溶劑可根據內聚能密度（δ）相近的經驗規(guī)律來進行選擇，已知聚丙烯腈的δ=15.4，甲醇的δ=14.5，試問聚丙烯腈能否溶解于甲醇中？為什么？從理論上加以解釋。高分子物理習題全文共167頁，當前為第25頁。4.高分子的溶度參數為何不能象低分子那樣采取蒸發(fā)熱的方法獲??？試列舉常用的幾種測定高分子溶度參數的方法，并任選其中一種說明其原理。5.25℃下實驗測得聚苯乙烯試樣在甲苯（Ⅰ）和丁酮（Ⅱ）中的（η）為（η）Ⅰ>（η）Ⅱ,試推測該聚合物試樣的在上述兩溶劑中下列各物理量的大小。（1）比濃滲透壓、（2）第二維里系數、A2（3）均方未端距、（4）流體力學體積、Vn（5）排出體積、U（6）M-H方程中指數、a(7)粘均分子量、（8）線性擴張因子、α（9）數均分子量、（10）柔順性參數、A（11）Huggins參數、x1(12)Huggins常數、k16.溶度參數的含義是什么？“溶度參數相近原則”判定溶劑對聚合物溶解能力的依據是什么？答：溶度參數：內聚能密度的平方根為溶度參數。依據：7.什么叫高分子θ溶液？它與理想溶液有何區(qū)別？θ溶液：△u1E=0，“鏈段”間與“鏈段”和溶劑間相互作用抵消，無擾狀態(tài)，排斥體積為0。區(qū)別：θ溶液：△u1E=0，“鏈段”間與“鏈段”和溶劑間相互作用抵消，無擾狀態(tài)，排斥體積為0高分子物理習題全文共167頁，當前為第26頁。理想溶液：不存在△u1E高分子物理習題全文共167頁，當前為第26頁。8.Flory－Huggins晶格模型理論推導高分子溶液混合熵時作了哪些假定？混合熱表達式中Huggins參數的物理意義是什么？答：假定：①一個格子中只能放一個溶劑分子或一個聚合物鏈段，②高分子可以自由卷曲，所有構象具有相同的能量，③鏈段與溶劑分子可以在晶格上相互取代聚合物鏈段均勻分布，④高分子具有相同的聚合度，⑤配位數Z不依賴于組分反映高分子與溶劑混合時相互作用能的變化。法表示一個溶劑分子放到高分子中去時所引起的能量變化。，；與溶劑性質的關系：溶劑的溶解能力越強，值越??；與溫度的關系：9.什么叫排斥體積效應？Flory－Huggins稀溶液理論較之晶格模型理論有何進展？答：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—個被溶劑化了的松懈的鏈球散布在純溶劑中，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，稱為排斥體積。進展：a.高分子稀溶液中“鏈段”的分布是不均勻的，而是以“鏈段云”形式分布在溶劑中，每一“鏈段云”可近似成球休；b．在“鏈段云”內，以質心為中心，“鏈段”的徑向分布符合高斯分布：c．“鏈段石”彼此接近要引起自由能的變化．每一個高分子“鏈段云”具有排斥體積。高分子物理習題全文共167頁，當前為第27頁。10.苯乙烯－丁二烯共聚物（δ＝16.7）難溶于戊烷（δ＝14.4）和醋酸乙烯（δ＝17.8）。若選用上述兩種溶劑的混合物，什么配比時對共聚物的溶解能力最佳？高分子物理習題全文共167頁，當前為第27頁。解：由溶度參數相近原則可知，當混合物的溶度參數δ為16.7時，溶解能力最佳，設戊烷體積分數為x，則醋酸乙烯為（1－x）根據公式：δ混＝δ1φ1＋δ2φ2，所以：14.4x＋17.8（1－x）＝16.7，x＝0.32故：配比為戊烷比醋酸乙烯約為32/68時溶解能力最佳。11.計算下列三種情況下溶液的混合熵，討論所得結果的意義。99×1012個小分子A與108個大分子B相混合（假定為理想溶液）99×1012個小分子A與108個大分子B相混合（設每個大分子“鏈段”數x＝104）相混合（假定符合均勻場理論）；99×1012個小分子A與1012個大分子B相混合（假定為理想溶液）。解：（1）12.在20℃將10－5mol聚甲基丙烯酸甲酯(＝105，ρ＝1.20g/cm3)溶于179克氯仿（ρ＝1.49g/cm3）中，試汁算溶液的混合熵、混合熱和混合自由能；(已知χ1＝0.377)解：混合熵：高分子物理習題全文共167頁，當前為第28頁。高分子物理習題全文共167頁，當前為第28頁?；旌蠠幔夯旌献杂赡埽?3.試說明高13.高分子材料溶解的物理過程？并進一步分析提高高聚物的溶解性能從分子結構上應如何考慮？14.簡述高聚物的溶解過程。15．選擇高聚物溶劑的三原則是什么？試判斷下列聚合物能溶解在哪些溶劑中，并說明依據。天然橡膠（未硫化），聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈，尼龍。16.已知聚苯乙烯一環(huán)已烷體系（Ⅰ）的溫度（Florg溫度）為35℃,聚苯乙烯一甲苯體系(Ⅱ)的溫度低于35℃,假定于40℃在這兩種溶劑中分別測定同一聚苯乙烯試樣的滲透壓與粘度,比較兩種體系下列各值的大小,說明理由。（1） （2）A2 （3）x1（4） （5）17.在室溫下，能選到溶解聚乙烯、聚苯乙烯、滌綸、硫化橡膠的溶劑嗎？為什么？18.粘度法測定聚合物分子量的誤差可能由哪些方面引起；高分子物理習題全文共167頁，當前為第29頁。19.在相同溫度下，用不同溶解能力的溶劑測定PMMA滲透壓及粘度，討論溶劑優(yōu)良程度對所測PMMA的，A2及[η]值的影響。高分子物理習題全文共167頁，當前為第29頁。20.非晶態(tài)高聚物,非極性晶態(tài)聚合物,極性晶態(tài)聚合物和交聯聚合物的溶解和溶脹有何特點21.試述θ條件下高分子溶液性質的特征？及兩種測定θ溫度的實驗方法及原理？22.聚乙烯醇溶于水中，纖維素與聚乙烯醇的極性相似，問纖維素是否溶于水？為什么？23.同一種高聚物在下列那種溶液中鏈的均方末端距最大？并做簡要說明良溶劑的稀溶液中（2）劣溶劑的稀溶液中良溶劑的濃溶液中（4）劣溶劑的濃溶液中24.實驗測得某窄分散聚苯乙烯試樣在Q溶劑和良溶劑中的特性粘數分別，己知它們的Mark-Houwink常數分別為8.2×10-2，0.97×10-2（mI·moI0.5·g-0.5）。Flory常數分別為2.84×1023，2.1×1023(moI-1)，試計算試樣在該兩種溶劑中的Mark-Houwink指數，均方根末端距（A）以及流體力學擴張因子（aη）和一維擴張因子（a）。25.何謂高分子Q溶液？簡述兩種聚取高分子溶劑結構Q溫度的方法（作圖法）。26.同一種聚苯乙烯試樣在某一溫度下的三種不同溶劑中的比濃滲透壓（）隨溶液濃度（c）的變化如圖所示。指出1、2、3三體系溶液的第二維里系數（A2）、相互作用參數（X1）、溶劑優(yōu)劣性大小及該聚合物在三體系中的數均分子量（）、粘均分子量（）大小的變化趨勢。27.試舉例說明溶解下列高聚物溶劑的原則是什么？1）非極性非結晶；2）非極性結晶；3）極性非結晶；4）極性結晶。高分子物理習題全文共167頁，當前為第30頁。28.已知聚苯乙烯一環(huán)已烷體系（Ⅰ）的溫度（Florg溫度）為35℃,聚苯乙烯一甲苯體系(Ⅱ)的溫度低于35℃,假定于40℃在這兩種溶劑中分別測定同一聚苯乙烯試樣的滲透壓與粘度,比較兩種體系下列各值的大小,說明理由。高分子物理習題全文共167頁，當前為第30頁。（1） （2）A2 （3）x1（4） （5）29.寫出高分子溶液的滲透壓方程，并回答下列問題（1）與理想溶液的滲透壓方程有何區(qū)別（2）據什么理論推導而成該方程在測定聚合物結構與性能上有何應用價值？30.試提出三種參數判斷聚合物溶劑的優(yōu)劣，寫出該參數的數學表達式，指出判斷的標準，提出測定該參數的一種試驗方法。31.已知聚丙烯在0溶劑中的無擾尺寸A為0.0835nm，試求（1）真實鏈的剛性系數（2）等效自由結合鏈的鏈段長度32.寫出溶度參數哈金斯參數第二維里系數排除體積以及擴張因子等參數的數學表達式及物理意義。闡述它們的應用價值，提出測定該參數的一種試驗方法。33.已知非晶態(tài)的聚乙烯的密度為0。85g/cm3，其內聚能為8.58KJ/mol，試計算：（1）聚乙烯的內聚能密度（2）聚乙烯的溶度參數34.寫出兩個判別溶劑優(yōu)劣的參數，它們?yōu)楹沃禃r，該溶劑是高聚物的良溶劑、不良溶劑和θ溶劑?

高聚物在上述溶劑中的形態(tài)如何?35.試提出三種參數判斷聚合物溶劑的優(yōu)劣，寫出該參數的數學表達式，指出判斷的標準，提出測定該參數的一種試驗方法。高分子物理習題全文共167頁，當前為第31頁。36．何謂溶脹與溶解？試從分子運動的觀點說明線型高分子和交聯高分子溶脹的最后結果的區(qū)別。高分子物理習題全文共167頁，當前為第31頁。答：溶解是指溶質分子通過分子擴散與溶劑分子均勻混合成為分子分散的均相體系。溶脹是溶劑分子滲透進入高聚物中，使高聚物體積膨脹，交聯高聚物不能被溶劑溶解，僅能吸收大量溶劑而溶脹，溶脹的條件與線型高聚物形成溶液的條件相同。37.何謂溶度參數？高聚物的溶度參數如何測定？答：定義內聚能密度的平方根δ為溶劑的溶度參數:δ1＝（△E/V）1/2；高聚物的溶度參數只能用間接法測定，對于非極性溶液體系來說，如果我們能找到某種溶劑，它與高聚物能以任何比例互溶，互相不發(fā)生反應或締合，而且溶解過程沒有體積和焓的變化，這種溶劑的δ值就可以作為該高聚物的溶度參數。通常采用的實驗測定方法是粘度法或交聯后的溶脹度法，選擇若干中溶度參數不同的液體作為溶劑，分別測定高聚物在這些溶劑中的極限粘數，極限粘數極大值所對應的溶度參數可作為高聚物的溶度參數。同樣，測定交聯高聚物在不同溶劑中的平衡溶脹比Q值，把Q的極大值所對應的溶劑的溶度參數作為聚合物的溶度參數。還可由結構單元中各基團或原子的摩爾引力常數F直接計算得到：（式中F為高聚物中各基團的摩爾引力常數，為重復單元的摩爾體積）。38.根據選擇溶劑的規(guī)則，各舉一例選擇相應高聚物的適當溶劑。答：對于非晶態(tài)的非極性高聚物，根據公式，等式的左面表示單位體積溶液的混合熱，如果δ1和δ2愈接近，則△HM愈小，兩種液體愈能相互溶解。如聚苯乙烯是弱極性的，δ2＝9.1，因此溶度參數δ1在8.9-10.8的甲苯、苯、氯仿、順二氯乙烯、苯胺等極性不大的液體都是它的溶劑，而極性太強的丙酮（δ1＝10.0）卻不能溶解聚苯乙烯。對于非晶態(tài)的極性高聚物，則按公式：（式中ω是指極性部分的溶度參數，Ω是指非極性部分的溶度參數）高分子物理習題全文共167頁，當前為第32頁。結晶性非極性高聚物的溶劑選擇：由于它的溶解包括兩個過程，其一是結晶部分的熔融，其二是高分子與溶劑的混合，兩者都是吸熱過程，△HM比較大，即使溶度參數與高聚物相近的液體，也很難滿足△HM<T△SM的條件，因此只能提高溫度，使T△SM增大，才能溶解，例如聚乙烯要在120℃以上才能溶于四氫萘、對二甲苯等非極性溶劑中；聚丙烯要在135℃才溶于十氫萘中。結晶性極性高聚物，如果能與溶劑生成氫鍵，即使溫度很低也能溶解。如尼龍在室溫下能溶于甲酸、冰醋酸、濃硫酸和酚類；滌綸樹酯能溶于苯酚、間甲酚與鄰氯苯酚等，聚甲醛能溶于六氟丙酮水合物。高分子物理習題全文共167頁，當前為第32頁。39.根據選擇溶劑的原則，試判斷下列高聚物－溶劑體系在高溫下哪些可以溶解？哪些難溶或不溶？為什么？（括號內數字為其溶度參數）a.有機玻璃（18.8）－苯（18.8）；b.滌綸樹脂（21.8）－二氧六環(huán)（20.8）；c.聚氯乙?。?9.4）－氯仿（19.2）；d.聚四氟乙烯（12.6）－正癸烷（13.1）；e.聚碳酸酯（19.4）－環(huán)己酮（20.2）；f.聚乙酸乙烯酯（19.2）－丙酮（20.2）。答：a.可以；有機玻璃為非極性結晶高聚物，苯為非極性溶劑，兩者溶度參數接近，高溫下可以溶解；b.不溶；因為滌綸樹脂為結晶性極性高聚物，要求溶劑與之形成氫鍵，才利于溶解；c.可以；因為聚氯乙稀為結晶性弱極性高聚物，在高溫下可以溶解在溶度參數相近的弱極性溶劑中；d.不溶；聚四氟乙烯為結晶性極性高聚物，要求溶劑與之形成氫鍵，才利于溶解；e.不溶；聚碳酸酯為結晶性極性高聚物，要求溶劑與之形成氫鍵，才利于溶解；f.不溶。聚乙酸乙烯酯為結晶性極性高聚物，要求溶劑與之形成氫鍵，才利于溶解。40.高分子物理習題全文共167頁，當前為第33頁。答：a.非晶態(tài)高聚物分子的堆砌比較疏松，分子間的相互作用較弱，溶劑分子容易進入高聚物內部，使其溶脹和溶解。b.非極性晶態(tài)高聚物：室溫時幾乎不溶解，只有當升高溫度至熔點附近，使晶態(tài)轉變?yōu)榉蔷B(tài)后，小分子溶劑才能滲入到高聚物內部而逐漸溶解。c.極性的晶態(tài)高聚物能只能溶于強極性溶劑中，最后要求溶劑與聚合物之間能形成氫鍵；d.低交聯度的高聚物：只能達到溶脹平衡而不能溶解。高分子物理習題全文共167頁，當前為第33頁。41.哈金斯參數χ1的物理意義是什么？當高聚物和溫度選定以后，χ1值與溶劑性質有什么關系？當高聚物和溶劑選定后，χ1與溫度有什么關系？答：哈金斯參數χ1反映了高分子與溶劑混合時相互作用能的變化，是一個無因次的量。χ1kT的物理意義是表示一個溶劑分子放入高聚物中引起的能量變化。，當高聚物和溫度選定以后，χ1值與成正比。溶劑與高分子間的結合能越大，χ1值越大。當高聚物和溶劑選定以后，χ1值與開氏溫度成反比。42.用平衡溶脹法測定丁苯橡膠的交聯度，試由下列數據計算該試樣中交聯點的平均分子量。已知：溫度為25℃；干膠重0.1273g，溶脹后重2.116g；干膠密度為0.941g/ml，苯的密度為0.8685g/ml；相互作用參數＝0.398。解：溶脹比Q值可以由下式進行計算：當溶脹平衡時，存在以下關系式：（式中V1是溶劑的摩爾體積，Φ2是高聚物在溶脹體中所占的體積分數，也就是平衡溶脹比的倒數。）對于交聯度不高的聚合物，較大，可得如下近似式：高分子物理習題全文共167頁，當前為第34頁。高分子物理習題全文共167頁，當前為第34頁。將數值代入，得：＝10182343.何謂凝膠與凍膠？試從化學結構和物理性能兩方面加以比較。答：凍膠是由范德華力交聯形成的，加熱可以拆散范德華力交聯，使凍膠溶解。凍膠可分兩種：如果形成分子內的范德華力交聯，成為分子內部交聯的凍膠。高分子鏈為球狀結構，不能伸展，粘度小。若將此溶液真空濃縮成為濃溶液，其中每一個高分子本身是一個凍膠。所以，可以得到粘度小而濃度高達30％-40％的濃溶液。如果形成分子間的范德華力交聯，則得到伸展鏈結構的分子間交聯的凍膠，粘度較大。用加熱的方法可以使分子內交聯的凍膠變成分子間交聯的凍膠，此時溶液的粘度增加。凝膠是高分子鏈之間以化學鍵形成的交聯結構的溶脹體，加熱不能溶解也不能熔融。它既是高分子的濃溶液，又是高彈性的固體，小分子物質能在其中滲透或擴散。交聯結構的高聚物不能為溶劑所溶解，卻能吸收一定量的溶劑而溶脹，形成凝膠。44.第二維利系數A2的物理意義是什么?當A=0時的體系是什么體系?45.試討論利用高聚物稀溶液的性質如何研究高聚物上大分子的形態(tài)？46.說明以下基本概念：（1）沸點升高（2）冰點降低（3）滲透壓（4）相互作用參數（5）θ溫度（6）θ溶劑（7）特性粘數（8）擴張因子（9）流體力學體積（10）散射介質的瑞利比高分子物理習題全文共167頁，當前為第35頁。47.在25℃，測定不同濃度的聚苯乙烯甲苯溶液的滲透壓，結果如下高分子物理習題全文共167頁，當前為第35頁。高分子物理習題全文共167頁，當前為第36頁。高分子物理習題全文共167頁，當前為第36頁。第四章聚合物的凝聚態(tài)結構一、選擇題1．高聚物的球晶（BD）A．一定呈球狀；B．是多晶聚集體C．是在攪拌下生成的D．一般是由熔體冷卻時形成的E．是在稀溶液中形成的2．從分子結構判斷，下列高聚物中具有結晶能力的有：（ACDE）A．等規(guī)PPB．無規(guī)PPC．PVCD．PA-66E．PETF．PMMA3．聚合物熔體在高溫高壓下結晶，生成（A）晶體，A．伸直鏈B．串晶C．片晶4．濃溶液邊攪拌邊結晶生成（B）A．伸直鏈B．串晶C．片晶5．高聚物在稀溶液中極緩慢冷卻結晶時，可以成（C）這種結晶形態(tài)；A．伸直鏈B．串晶C．單晶D．球晶6．從熔體冷卻結晶時，傾向于生成（D）結構；A．伸直鏈B．串晶C．單晶D．球晶7．熔體在應力作用下結晶時，通常形成（B）結構。A．伸直鏈B．串晶C．單晶D．球晶8．高聚物熔體結晶的溫度范圍是從（A）到（B）之間，結晶過程包括（C）A．TgB．TmC．晶核開線和晶粒生長9．高聚物的結晶度增加，則（B）高分子物理習題全文共167頁，當前為第37頁。A．抗沖擊強度增加B．抗張強度增加C．取向度增加D．透明性增加高分子物理習題全文共167頁，當前為第37頁。10．增加高聚物結晶度xc可采取的有效措施有（A）（B）等A．Tmax下長期結晶B．退火處理C．加成檢劑D．降低結晶溫度11．欲減小其環(huán)晶半徑可采?。–）（D）等措施。A．Tmax下長期結晶B．退火處理C．加成檢劑D．降低結晶溫度12．晶體中分子鏈呈平面鋸齒形構象的高聚物有（A）（B）（C）等A．PVA（聚烯醇）B．PEC．PAD．聚四氟乙烯13．呈螺旋形構象的高聚物有（AD）A．等規(guī)聚丙烯B．PEC．PAD．聚四氟乙烯14.下列聚合物中柔順性最好的是（A）A．聚乙烯B．聚丙烯C．聚氯乙烯D．聚苯乙烯15.高分子顯示出柔性，是由于具有運動單元（D）A．分子B．單體單元C．原子D．鏈段16.高分子的聚集態(tài)結構不包括（D）A．晶態(tài)B．非晶態(tài)C．取向態(tài)D．氣態(tài)17.分子間作用力包括（BCD）A．范德華力B．靜電力C．色散力D．氫鍵18.氫鍵有什么性質（CD）A．誘導性B．共軛性C．飽和性D．方向性19．.隨著結晶條件的不同，高聚物可以形成下列哪些形態(tài)的晶體（ABCD）A．單晶B．球晶C．柱晶D．纖維晶20．晶態(tài)高聚物的結構模型包括（BCD）高分子物理習題全文共167頁，當前為第38頁。A．隧道模型B．纓狀微束模型C．折疊鏈模型D．插線板模型高分子物理習題全文共167頁，當前為第38頁。21.由球晶形變成的微纖結構屬于（A）A．取向態(tài)結構B．晶態(tài)結構C．非晶態(tài)結構D．織態(tài)結構22.根據分子排列的形式和有序性的不同，液晶有哪些結構形態(tài)（ABC）A．近晶型B．向列型C．膽緇型D．片尾型23.高分子合金包含哪些組分（B）A．金屬與金屬B．高分子與高分子C．高分子與金屬24.高聚物多相混合材料根據混合組分不同可分為（ABCD）A．高分子合金B(yǎng)．高分子-高分子體系C．高分子-填充劑體系D．高分子-助劑體系25.高分子熱運動的特點包括（ABD）A．運動單元的多重性B．分子運動的時間依賴性C．分子運動的環(huán)境依賴性D．分子運動的溫度依賴性26.高分子中鏈段開始運動發(fā)生在哪個力學狀態(tài)（B）A．玻璃態(tài)B．玻璃化轉變區(qū)C．高彈態(tài)D．粘流轉變區(qū)27.影響玻璃化溫度的內在因素有（ABCD）A．化學結構B．分子量C．交聯D．共聚與共混28.下列聚合物玻璃化溫度最高的是（C）A．聚二甲基硅氧烷B．聚甲醛C．聚乙烯29.下列聚合物玻璃化溫度最低的是（A）A.PEB.PPC.PAND.PVC30.高聚物的熔點是指（C）高分子物理習題全文共167頁，當前為第39頁。A．熔融始點B．熔融中點C．熔融終點高分子物理習題全文共167頁，當前為第39頁。31.下列影響高聚物熔點的因素中，使熔點提高的有（AC）A．分子間形成氫鍵B．減小分子鏈的剛性C．增加分子鏈的對稱性和規(guī)整性D．減小分子量32.下列哪一個結晶總速率最大（C）A．玻璃化溫度附近B．熔點附近C．玻璃化溫度與熔點之間區(qū)域33.下列聚合物中柔順性最差的是（D）A.聚甲基丙烯酸甲酯B.聚甲基丙烯酸乙酯C.聚甲基丙烯酸丙酯D.聚甲基丙烯酸丁酯34.以下（D）力作用能最大，（C）力最小A.靜電力B.誘導力C.色散力D.氫鍵35.高分子晶系中，由于長鍵造成各向異性而不會出現（D）晶系A.單斜B.六方C.三方D.立方36.一個晶面與a,b,c三晶軸交點為（3，2，1），則其晶面指數為（B）A.（2，6，3）B.（3，2，1）C.（2，3，6）D.（1，2，3）37.具有黑十字消光現象的是（C）晶體A.體晶B.樹枝晶C.球晶D.串晶38.球晶尺寸大，透明性（B）A.越好B.越差C.無影響39.高聚物的（C）狀態(tài)在熱力學上是一種非平衡態(tài)A.結晶B.交聯C.取向D.織態(tài)40.液晶顯示技術是利用（A）液晶的特性A.向列型B.膽緇型C.近晶型高分子物理習題全文共167頁，當前為第40頁。41.（B）液晶可以作痕量指示劑高分子物理習題全文共167頁，當前為第40頁。A.向列型B.膽緇型C.近晶型42.高聚物的球晶（BD）A．一定呈球狀；B．是多晶聚集體C．是在攪拌下生成的D．一般是由熔體冷卻時形成的E．是在稀溶液中形成的43．從分子結構判斷，下列高聚物中具有結晶能力的有：（ACDE）A．等規(guī)PPB．無規(guī)PPC．PVCD．PA-66E．PETF．PMMA44．高聚物的球晶（BD）A．一定呈球狀B．是多晶聚集體C．是在稀溶液中生成的D．一般是由熔體冷卻時形成的E．是在攪拌在應力下生成的45．下列高聚物中，從分子結構判斷，具有結晶能力的有（ABDHI）A．等規(guī)PPB．間規(guī)PPC．無規(guī)PPD．PETE．PSF．PMMAG．PVCH．PTEEI．PA-6646．X—射線衍射不能直接測定的性質為：（D）A．結晶度B．晶胞尺寸C．取向度D．晶胞密度47．結晶高聚物Tm的高低和熔程（限）的寬窄主要取決于（D）A．相變熱B．退火處理的時間C．液壓的大小D．結晶溫度和結晶速度二、名詞解釋1．高聚物的取向和取向函數：取向：聚合物取向是指在某種外力作用下，分子鏈或其他結構單元沿著外力作用方向擇優(yōu)排列。高分子物理習題全文共167頁，當前為第41頁。2．液晶態(tài)：兼有部分晶體和液體性質的過渡狀態(tài)。高分子物理習題全文共167頁，當前為第41頁。3．凝聚態(tài)：物質的物理狀態(tài)，是根據物質的分子運動在宏觀力學性能上的表現來區(qū)分的，通常包括固體、液體和氣體。高分子的凝聚態(tài)是指高分子鏈之間的幾何排列和堆砌狀態(tài)，包括固體和液體。4．內聚能密度：單位體積的內聚能，CED=?E/Vm。內聚能是克服分子間作用力，把1mol液體或固體分子移至分子引力范圍之外所需的能量。5．結晶度：試樣中結晶部分所占的質量分數(質量結晶度xcm)或者體積分數(體積結晶度xcv)。6．取向：聚合物取向是指在某種外力作用下，分子鏈或其他結構單元沿著外力作用方向擇優(yōu)排列。7．高分子合金的相容性：高分子共混物中分子間分子水平的互容程度。三、問答題1．什么叫內聚能密度？它與分子間作用力的關系如何？如何測定聚合物的內聚能密度?答：內聚能密度是指單位體積的內聚能；CED=?E/Vm。內聚能是克服分子間作用力，把1mol液體或固體分子移至分子引力范圍之外所需的能量，CED<290J/cm3的高聚物，都是非極性高聚物，由于它們的分子鏈上都不含極性基因，分子間作用力主要是色散力，分子間相互作用力較弱，加上分子鏈的柔性較好，使這些高聚物材料易于變形，富有彈性，可作橡膠，但聚乙烯是個例外，由于它的結構對稱規(guī)整易于結晶而失去彈性，只能作塑料使用。CED>420J/cm3的高聚物，由于分子鏈上有強極性基因，或者分子間能形成氫鍵，分子間作用力大，因而有較好的機械強度和耐熱性，再加上分子結構比較規(guī)整，易于結晶，取向，使強度更高，可成為優(yōu)良的纖維材料或工程塑料。CED∈290~420J/cm3的高聚物，分子間作用力居中，適合于作塑料使用。內聚能密度的測試方法主要有：最大溶脹比法、最大特性粘數法。高分子物理習題全文共167頁，當前為第42頁。2．聚合物在不同條件下結晶時，可能得到哪幾種主要的結晶形態(tài)？各種結晶形態(tài)的特征是什么？高分子物理習題全文共167頁，當前為第42頁。單晶：形成條件：0.01%~0.1%PE溶液中極緩慢冷卻結晶或較高壓力下100MP）熔體結晶而成。結構特點：棱片狀，其鏈長數百納米，厚度為10nm，晶片厚度與分子量無關，分子鏈總是垂直于截面。樹枝晶：形成條件：濃度較高、或溫度較低、或聚合物分子量太大時，高分子不再形成單晶片，而是傾向于生成樹枝晶；結構特點：單晶的聚集體，多晶結構。球晶：形成條件：＞1%的濃溶液熔體冷卻結晶結構特點：球晶分子鏈總是垂直于徑向，單晶片的變形聚集體；有黑十字消光現象，雙折射現象伸展鏈晶：形成條件：高溫高壓熔體附近緩慢結晶高拉伸取向結構特點：分子鏈完全伸展，平行排列單向強度大串晶：形成條件：應力（溶液結晶時邊緩慢攪拌邊結晶）；拉伸擠出時有（雙向）應力場作用。結構特點：折疊鏈與伸直鏈不可分離雙向強度高柱晶：形成條件：應力作用下冷卻結晶。結構特點：沿應力方向成行地形成晶核，再向四周生長成折疊鏈晶片單向強度大。纖維晶：形成條件：溶液流動，攪拌下結晶；熔體拉伸、剪切。結構特點：交錯連接的微晶和韌性分子鏈相連構成。3．測定聚合物結晶度的方法有哪兒種？簡述其基本原理。不同方法測得的結晶度是否相同？為什么？高分子物理習題全文共167頁，當前為第43頁。答：聚合物結晶度的測定方法有以下幾種：高分子物理習題全文共167頁，當前為第43頁。密度法——依據：分子鏈在品區(qū)規(guī)整堆砌，故晶區(qū)密度(ρc)大于非晶區(qū)密度(ρa)，或者說，晶區(qū)比體積(Vc)小于非晶區(qū)比體積(Vc)，部分結晶聚合物的密度介于ρc和ρa之間；X射線衍射法——依據：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——根據聚合物熔融過程中的熱效應來測定結晶度；由于部分結晶聚合物中，晶區(qū)與非晶區(qū)的界限很不明確，無法準確測定結晶部分的量，因此，結晶度的概念缺乏明確的物理意義，其數值隨測定方法不同而不同。4．高分子液晶的分子結構有何特點？根據分子排列有序性的不同，液晶可以分為哪幾種晶型？如何表征？答：結構特點：部分保存著晶態(tài)物質分子的有續(xù)排列；具有較長的長徑比，通常長徑比＞6.4；有一定的分子間作用力。根據分子排列有序性的不同，液晶可以分為三種晶型：向列型（N相）近晶型手征性液晶：靠液晶螺距來表征盤狀液晶相5．簡述液晶高分子的研究現狀，舉例說明其應用價值。（1）液晶顯示技術向列型：靈敏的電響應信號和光學特性電壓的改變引起顏色變化（2）分析測量技術膽甾型：光學性質好，可發(fā)生白光色散，透射光偏振旋轉，可感受＜0.1℃的溫度變化，可以做痕量分析劑、顯色劑等高分子物理習題全文共167頁，當前為第44頁。（3）液晶紡絲技術高分子物理習題全文共167頁，當前為第44頁。晶體的加工能力較差，液晶可紡絲成纖維，較低的牽伸率減少內應力和損傷。（4）原位復合技術與普通熱塑性高分子共混，形成很細的剛性纖維，其細度優(yōu)于加入的纖維，可獲得力學性能很強的材料。6．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。答：取向度的測定方法主要有：聲速傳播法：可反映整個分子鏈的取向，能較好的說明聚合物結構與力學強度的關系光學雙折射：反映非晶區(qū)的鏈段取向廣角X射線衍射：測得晶區(qū)的取向度小角激光光散射法、收縮率表征法等取向結構對材料的力學、光學、熱性能影響顯著。例如：尼龍等合成纖維生產中廣泛采用牽伸工藝來大幅度提高其拉伸強度；攝影膠片片基、錄音錄像磁帶等薄膜材料實際使用強度和耐折性大大提高，存放時不會發(fā)生不均勻收縮。取向通常還使材料的玻璃化溫度提高；對于晶態(tài)聚合物，其密度和結晶度提高，材料的使用溫度提高。7．某結晶聚合物的注射制品中，靠近模具的皮層具有雙折射現象，而制品內部用偏光顯微鏡觀察發(fā)現有Maltese黑十字，并且越靠近制品芯部Maltese黑十字越大。試解釋產生上述現象的原因。如果降低模具的溫度，皮層厚度將如何變化？高分子物理習題全文共167頁，當前為第45頁。答：出現上述現象的原因在于：皮層具有雙折射現象是形成了柱晶；制品內部用偏光顯微鏡觀察發(fā)現有Maltese黑十字，說明有球晶產生；越靠近制品芯部，Maltese黑十字越大，說明越靠近芯部，球晶越完整；若降低模具的溫度，熔體冷卻速度加快，受表層的應力作用增大，皮層厚度將增加。高分子物理習題全文共167頁，當前為第45頁。8.采用“共聚”和“共混”方法進行聚合物改性有何異同點？答：相同點：二者都可形成兩相結構。不同：“共聚”的高分子合金在相界面處，存在化學鍵，“共混”的高分子合金在相界面處幾乎不存在化學鍵