第二章+高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)課件

第二章高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)1.根據(jù)高聚物的分子結(jié)構(gòu)和分子間作用能，定性地討論表2-2中所列各高聚物的性能。解：線形高聚物內(nèi)聚能密度小于290兆焦/米3的高聚物，都是非極性高聚物，由于它們的分子鏈上不含極性基團(tuán)，分子間作用力較弱，加上鏈的柔順性較好，這些高聚物材料易于變形，富有彈性，可用作橡膠；內(nèi)聚能密度大于420兆焦/米3的高聚物，由于分子鏈上有強(qiáng)極性基團(tuán)，或鏈間形成氫鍵，分子間作用力大，因而有較好的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性，再加上分子鏈結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，易于結(jié)晶、取向，使強(qiáng)度更高，成為優(yōu)良的纖維材料；內(nèi)聚能密度在290-420兆焦/米3之間的高聚物，分子間作用力居中，適于作塑料。1可編輯課件PPT2.完全非晶的聚乙烯的密度ρa(bǔ)＝0.85克/厘米3，如果其內(nèi)聚能為8.55千焦/摩爾重復(fù)單元，試計(jì)算它的內(nèi)聚能密度。解：完全非晶的聚乙烯：

其內(nèi)聚能密度為：2可編輯課件PPT4.試從等規(guī)聚丙烯結(jié)晶(

型)的晶胞參數(shù)出發(fā),計(jì)算完全結(jié)晶聚丙烯的比容和密度。解：完全結(jié)晶聚丙烯的密度為：比容為：3可編輯課件PPT5.用差示掃描量熱法研究聚對(duì)苯二甲酸乙二酯在232.4℃的等溫結(jié)晶過程,由結(jié)晶放熱峰原始曲線獲得如下數(shù)據(jù):結(jié)晶時(shí)間t(分)7.611.417.421.625.627.631.635.636.638.1fc(t)/fc(∞)(%)3.4111.534.754.972.780.091.097.398.299.3其中fc(t)和fc(∞)分別表示t時(shí)間的結(jié)晶度和平衡結(jié)晶度。試以Avrami作圖法求出Avrami指數(shù)n，結(jié)晶速率常數(shù)K，半結(jié)晶期t1/2和結(jié)晶總速度。解：由4可編輯課件PPT以對(duì)logt作圖:由圖知：截距為-4.225,即logk=-4.225,k=5.96×10-5,斜率為(0.5+1.875)/(1.525-0.75)=3.06,即n=3.06。t1/2=(ln2/k)1/n=(ln2/5.96×10-5)1/3.06=21.31分。結(jié)晶總速度為1/t1/2=0.047/分5可編輯課件PPT7.有全同立構(gòu)聚丙烯式樣一塊,體積為1.42

2.96

0.51厘米3,重量為1.94克,試計(jì)算其比容和結(jié)晶度。解：查表得ρc，則νc＝1.053cm3/g，ρa(bǔ)=0.85,則νa=1.176cm3/g所以，6可編輯課件PPT8.用密度梯度管測(cè)得某聚對(duì)苯二甲酸乙二酯式樣的密度為=1.40克/厘米3，試計(jì)算其重量結(jié)晶度fcw和體積結(jié)晶度fcv。解：查表得：聚對(duì)苯二甲酸乙二酯

c=1.46g/cm3,a=1.33g/cm3所以其重量結(jié)晶度：

體積結(jié)晶度為：7可編輯課件PPT9.有大量高聚物的

a和

c數(shù)據(jù)歸納得到

c/

a=1.13，如果晶區(qū)和非晶區(qū)的密度存在加和性，是證明可用來粗略估計(jì)高聚物結(jié)晶度的關(guān)系式

/

a=1+0.13fcv。證明：因?yàn)榫^(qū)和非晶區(qū)存在加和性，

所以

即8可編輯課件PPT10.根據(jù)表2－21列出得聚乙烯晶片厚度和熔點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，試求晶片厚度趨于無限大時(shí)的熔點(diǎn)Tm0。如果聚乙烯結(jié)晶的單位體積熔融熱為Δh＝280焦耳/厘米3，問表面能是多少？解：以Tm對(duì)1/l作圖：截距為416.4k，即Tmo=143.25℃斜率為即－2σe/Δh=－342.8所以σe=342.86×（280/2）×107

=4.8×10-3KJ/cm29可編輯課件PPT12.有兩種乙烯和丙烯的共聚物，其組成相同，但其中一種室溫時(shí)是橡膠狀的，一直到溫度降至約-70℃時(shí)才變硬，另一種室溫時(shí)卻是硬而韌又不透明的材料。試解釋它們內(nèi)在結(jié)構(gòu)上的差別。解：從結(jié)構(gòu)上分析其性質(zhì)差別的原因：室溫時(shí)橡膠狀的材料是無規(guī)共聚非晶的，具有較好的彈性；而另一種則為晶態(tài)，硬度好。非晶態(tài)的高聚物內(nèi)分子呈無規(guī)排列，分子伸展余地大，因而彈性較好；與之相反，等規(guī)度高的晶態(tài)高聚物分子排列規(guī)整，分子間作用力大，硬性、可拉伸性都提高，但由于晶體具有折光性，因此，晶態(tài)高聚物通常是不透明的，而非晶態(tài)透射性好，既具有透明性。10可編輯課件PPT13.均聚物A的熔點(diǎn)為200℃，其熔融熱為8368焦耳/摩爾重復(fù)單元，如果在結(jié)晶的AB無規(guī)共聚物中，單體B不能進(jìn)入晶格，試預(yù)測(cè)含單體B10.0%摩爾分?jǐn)?shù)的AB無規(guī)共聚物的熔點(diǎn)。所以AB無規(guī)共聚物熔點(diǎn)為Tm=450.82K=17.67℃解：11可編輯課件PPT14.如果在上題中的均聚物A中分別引入10.0%體積分?jǐn)?shù)的增塑劑,假定這兩種增速劑的χ1值分別為0.200和－0.200，Vu＝V1，試計(jì)算這兩種情況下高聚物的熔點(diǎn)，并與上題結(jié)果比較，討論共聚和增塑對(duì)熔點(diǎn)影響的大小，以及不同增塑劑降低聚合物熔點(diǎn)的效應(yīng)大小。Tm=452.31K=179.16℃

Tm=451.50K=178.35℃共聚比增塑能使熔點(diǎn)下降的更多，而溶解能力很好的稀釋劑即良溶劑比不良溶劑能使高聚物熔點(diǎn)降低的效應(yīng)更大。解：12可編輯課件PPT15．已知聚環(huán)氧乙烯的結(jié)晶密度為1.33克/厘米3,熔點(diǎn)為80℃,熔融熱為8.29千焦/摩爾重復(fù)單元,它與水的相互作用參數(shù)為0.45，問含水體積分?jǐn)?shù)分別為0.01，0.02和0.05時(shí)，其熔點(diǎn)分別是多少?Tm＝351K水體積分?jǐn)?shù)為0.02時(shí)Tm＝349K水體積分?jǐn)?shù)為0.05時(shí)Tm＝342K解：水體積分?jǐn)?shù)為0.01時(shí)

13可編輯課件PPT18.聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的平衡熔點(diǎn)Tm0＝280℃，熔融熱ΔHu＝26.9千焦/摩爾重復(fù)單元。試預(yù)測(cè)分子量從10000增大到20000時(shí)，熔點(diǎn)將升高多少度？

Tm1＝549K

解：由Tm2