何曼君《高分子物理》（第3版）課后習題和考研真題詳解

第1章概論1.1課后習題詳解1請你列舉出20種日常生活中經(jīng)常接觸到的高分子材料，并寫出其中10種聚合物的名稱和化學式。答：常見的高分子材料：聚乙烯塑料桶、聚丙烯編織袋、滌綸（聚對苯二甲酸乙二醇酯）、EVA熱熔膠（聚乙烯和聚醋酸乙烯酯的共聚物）、順丁橡膠鞋底、尼龍襪、ABS塑料、環(huán)氧樹脂黏合劑、環(huán)氧樹脂泡沫、聚氨酯泡沫、聚氨酯涂料、油改性聚酯清漆、育秧薄膜（聚氯乙烯）、電線包皮（聚氯乙烯）、有機玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、維尼龍（聚乙烯醇縮甲醛）、尼龍66、奶瓶（聚碳酸酯）、聚四氟乙烯、丁苯橡膠、塑料拖鞋（聚氯乙烯）、手機表面的光敏涂料、天然橡膠、復合地板（脲醛樹脂）、涼水塔（不飽和樹脂玻璃鋼）等。2有8本小說，它們的厚度不同，分別為250頁、280頁、300頁、350頁、400頁、450頁、500頁和600頁，請算出它們的數(shù)均頁數(shù)和重均頁數(shù)以及分布寬度指數(shù)。請思考為什么重均頁數(shù)大于數(shù)均頁數(shù)。答：分布寬度指數(shù)＝重均頁數(shù)/數(shù)均頁數(shù)＝423.61/391.25＝1.08；按書頁重量統(tǒng)計平均的頁數(shù)為重均頁數(shù)，其值等于每書的頁數(shù)乘以其重量分數(shù)的總和。數(shù)均頁數(shù)相當于總頁數(shù)除以書本數(shù)。對于重均頁數(shù)，重的分子的權重大，數(shù)均頁數(shù)的話，權重都是1。所以重均頁數(shù)大于數(shù)均頁數(shù)。3試比較聚苯乙烯與苯乙烯在性能上有哪些差別。答：差別：（1）聚苯乙烯是有一定強度的高聚物，在外觀上是固體，在分子結構上沒有雙鍵；苯乙烯是小分子的液體，分子結構上有雙鍵。（2）苯乙烯做出來的產(chǎn)品比聚苯乙烯做出來的產(chǎn)品要脆。另外苯乙烯暴露在空氣中會逐漸被氧化，而聚苯乙烯不會。4為什么說黏度法測得的分子量是相對的分子量，滲透壓法測得的是數(shù)均分子量，光散射法測得的是重均分子量？答：（1）黏度法是由公式得到，而α又是從得到。在測α時所用到的[η]是通過相對黏度和增比黏度計算得到。因此[η]不是溶劑的絕對黏度，那么得到的分子量也是相對的分子量。（2）滲透法測定分子量依據(jù)為時所以即滲透壓法測得分子量為數(shù)均分子量。（3）在光散射法中常用θ＝90°時的瑞利比R90計算溶質(zhì)的分子量。因此測得的是重均分子量。5如果知道聚合物的分子量分布函數(shù)或分布曲線，如何求得和？答：6證明證明：由定義可知：所以，當α＝－1時，而當α＝1時，由于α的值通常在0.5～1之間，所以小于而大于。7今有一混合物，由1g聚合物A和2g同樣類型的聚合物B組成。A的分子量MA＝l×105g/mol；B的分子量MB＝2×105g/mol。計算該混合物的數(shù)均分子量Mn重均分子量Mw和多分散指數(shù)d。解：8利用高分子稀溶液的依數(shù)性質(zhì)測定其分子量時，常常需要將所測的物理量對溶液濃度外推，求取濃度為零時的外推值作為計算的依據(jù)，為什么？在什么條件下不需外推？只需由單一濃度的數(shù)據(jù)即可計算出正確結果？答：（1）因為高分子溶液的熱力學性質(zhì)與理想溶液的偏差很大，只有在無限稀釋的情況下才基本符合理想溶液的規(guī)律，而無限稀釋的溶液不可能配制，只能用外推法取濃度為零時的數(shù)據(jù)。（2）如果選用合適的溫度或合適的溶劑（即θ溫度或θ溶劑下），總會使體系的A2為零，此時相當于理想溶液，不需要外推。因為Π/C＝RT/M，直接帶入測得的Π和C的值就能求出M。9在20℃，100cm3的容量瓶中配制天然橡膠的苯溶液。干膠重1.00g，密度為0.911g/cm，分子量為2×105g/mol，苯的摩爾體積為89.0cm3/mol。假定混合時沒有體積變化，計算此溶液的濃度C（g/cm3），溶質(zhì)的摩爾數(shù)n2，摩爾分數(shù)x2，體積分數(shù)Ф2。解：干膠的體積V1＝m/ρ＝1.097ml，則溶劑的體積V2＝100－1.097＝98.903ml。溶劑苯的物質(zhì)的量n＝98.903/89.0＝1.111mol。所以溶液的濃度C＝0.01g/cm3，溶質(zhì)的摩爾數(shù)n2＝5×10－6，摩爾分數(shù)x2＝0.00045%，體積分數(shù)φ2＝1.097%。10在用稀溶液的依數(shù)性質(zhì)測定聚合物的分子量時，若試樣在測定條件下有締合作用或電離作用，將對測定結果產(chǎn)生什么影響，試分別討論之。答：如果溶質(zhì)分子有締合作用，則測得的表觀分子量將大于其真實分子量；如果溶質(zhì)發(fā)生電離作用，則測得的表觀分子量將小于其真實分子量。11于25℃，測定不同濃度的聚苯乙烯甲苯溶液的滲透壓，結果如下：試求此聚苯乙烯的數(shù)均分子量和第二維利系數(shù)A2。解：將題中的數(shù)據(jù)作圖，橫坐標為濃度C，縱坐標為Π/C，如圖1-1所示。圖1-1得函數(shù)為y＝12.409x＋76.603，由Π/C＝RT（1/M＋A2C），將直線外推，C＝0時，RT/M＝76.603×10－3，Mn＝32300g·mol－1，A2＝12.409。12現(xiàn)有7個陰離子聚合法制備的單分散聚苯乙烯試樣。用光散射法測定了各試樣的分子量，并在30℃的苯溶液中測定了各試樣的特性黏數(shù)[η]，結果如下：根據(jù)上述數(shù)據(jù)求出黏度公式[η]＝KMa中的兩個常數(shù)K和a。解：將黏度公式[η]＝KMα兩端同取對數(shù)得log[η]＝logK＋αlogM，由于題中給出的是單分散試樣，故Mη≈Mω，將題中數(shù)據(jù)取對數(shù)，以log[η]為縱坐標、logM為橫坐標作圖，如圖1-2所示。圖1-2則logK＝0.1334，即K＝1.3596，α＝0.3257。13同樣都是高分子材料，在具體用途分類中為什么有的是纖維，有的是塑料，有的是橡膠？同樣是純的塑料薄膜，為什么有的是全透明的，有的是半透明的？答：（1）高分子材料的用途分類取決于材料的使用溫度和彈性大小。當材料的使用溫度在玻璃化溫度Tg以下時，是塑料；Tg以上則為橡膠，否則會軟化。玻璃化溫度可以理解為高分子材料由軟變硬的一個臨界溫度。塑料拉伸率很小，而有的橡膠可以拉伸10倍以上。纖維是指長徑比大于100以上的高分子材料，纖維常用PA（聚酰胺）等材料，這類材料有分子間和分子內(nèi)氫鍵，結晶度大，所以模量和拉伸