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高分子物理习题集-答案第一章 高聚物的构造４、高分子的构型和构象有何区别？如果聚丙烯的规整度不高，与否可以通过单键的内旋转提高它的规整度?答:构型：分子中由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排列这种排列是稳定的，要变化构型必须通过化学键的断裂和重组 　 构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态构象的变化速率不久,构象时刻在变，很不稳定,一般不能用化学措施来分离提高聚丙烯的等规度须变化构型,而变化构型与变化构象的措施主线不同构象是环绕单键内旋转所引起的排列变化,变化构象只需克服单键内旋转位垒即可实现,并且分子中的单键内旋转是随时发生的,构象瞬息万变,不会浮现因构象变化而使间同PＰ(全同PP)变成全同PP（间同PP);而变化构型必须通过化学键的断裂才干实现5、试写出线型聚异戊二烯加聚产物也许有那些不同的构型答:　 按照IUＰAC有机命名法中的最小原则，CH3在2位上,而不是3位上，即异戊二烯应写成(一)键接异构：重要涉及1,4-加成、１，2-加成、３，4-加成三种键接异构体 　　 (二)不同的键接异构体也许还存在下列6中有规立构体①顺式1,4-加成②反式1，4－加成③1，2-加成全同立构④１,2-加成间同立构⑤3，4－加成全同立构⑥3，4-加成间同立构6．分子间作用力的本质是什么?影响分子间作用力的因素有哪些?试比较聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龙-６6）、聚丙烯酸各有那些分子间作用力？答：分子间作用力的本质是:非键合力、次价力、物理力。

影响因素有：化学构成、分子构造、分子量、温度、分子间距离ＰE、PP是非极性聚合物，其分子间作用力为:色散力；PＶC是极性分子，其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力；尼龙-66是极性分子，构造为其分子间作用力为:静电力、诱导力、色散力，氢键;聚丙烯酸是极性分子，构造为其分子间作用力为:静电力、诱导力、色散力，氢键7.下列那些聚合物没有旋光异构，并解释因素A．聚乙烯 　 　 　 B.聚丙烯 C．1，４-聚异戊二烯 　 　 D．3，4-聚丁二烯E．聚甲基丙烯酸甲酯 　　 　 F.硫化橡胶答:A)聚乙烯, 　 　　 　 ，每个C原子上对称取代两个氢原子，分子内无手性碳原子(或称不对称碳原子）因此聚乙烯没有旋光异构体存在B)聚丙烯,构造单元为-CH2-CHCH3-，每个构造单元存在一种手性碳原子,因此聚丙烯具有旋光异构Ｃ）１,4-聚异戊二烯,分子中存在孤立双键，有顺反异构，无旋光异构Ｄ）3,４-聚丁二烯,有旋光异构性E)聚甲基丙烯酸甲酯,有旋光异构性Ｆ)硫化橡胶，无手性碳原子，无旋光异构8.何谓大分子链的柔顺性?试比较下列高聚物大分子链的柔顺性,并简要阐明理由。

答:高分子链可以变化其构象的性质称为柔顺性这些大分子链的柔顺性排序（按柔顺性依次减小排列):（2)>(1)>(3)　> （4） >　(5)理由:聚异戊二烯分子中具有孤立双键，孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较小，分子柔顺性最佳,由于键角较大（120o)且双键上只有一种取代基或一种Ｈ 　 聚乙烯是构造规整的分子,氢原子体积小，分子柔顺性也较好　 　　　 聚氯乙烯具有极性侧基—Cl,分子间互相作用力较大，分子柔顺性变差 　　 聚对苯二甲酸乙二醇酯主链中具有苯环,使分子链柔顺性更差 　　 聚丙烯腈具有强极性侧基，分子间作用力非常大,内旋转位垒高，分子链柔顺性最差9、写出下列各组高聚物的构造单元，比较各组内几种高分子链的柔性大小，并阐明因素1）聚乙烯，聚丙烯,聚苯乙烯2）聚乙烯，聚乙炔,顺式１，4聚丁二烯3）聚丙烯,聚氯乙烯,聚丙烯腈4）聚丙烯，聚异丁烯5）聚氯乙烯，聚偏氯乙烯6）聚乙烯，聚乙烯咔唑，聚乙烯基叔丁烷7)聚丙烯酸甲酯,聚丙烯酸丙酯，聚丙烯酸戊酯8）聚酰胺66，聚对苯二甲酸对苯二胺９）聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯答:1)构造单元分别为:柔顺性比较如下：柔性由大到小：聚乙烯＞聚丙烯>聚苯乙烯因素:三种高聚物主链构造相似,侧基取代基体积越大，分子链柔性越小。

2)构造单元分别为:柔顺性比较如下:柔性由大到小:顺式1,4聚丁二烯>聚乙烯>聚乙炔因素:顺式1，4聚丁二烯主链中具有孤立双键，柔性较大,而聚乙炔分子主链上则是共轭双键,分子刚性很大3)构造单元分别为: 柔顺性比较如下：柔性由大到小：聚丙烯>聚氯乙烯>聚丙烯腈因素:主链构造相似，侧基取代基极性-ＣN>-Cｌ>-CH3，取代基极性越大,分子间互相作用力越大，分子链柔顺性越差,刚性越大4）构造单元分别为:柔顺性比较：柔性由大到小：聚异丁烯＞聚丙烯因素:聚异丁烯两个甲基对称双取代，使分子链柔性增长5）构造单元分别为：柔性：聚氯乙烯<聚偏氯乙烯因素同上６）构造单元分别为：柔顺性:聚乙烯>聚乙烯基叔丁烷＞聚乙烯咔唑因素：主链构造相似,侧基取代基的体积大的分子链柔性差７）构造单元分别为:柔顺性:聚丙烯酸甲酯<聚丙烯酸丙酯＜聚丙烯酸戊酯因素：侧链为脂肪族时,侧链越长,分子总的构象数就越多,分子链越柔顺８）构造单元分别为：柔顺性:聚酰胺６6>聚对苯二甲酸对苯二胺因素:ＰPTA主链中具有苯环,分子链刚性大９）构造单元分别为：柔顺性：聚对苯二甲酸乙二醇酯<聚对苯二甲酸丁二醇酯因素:PBＴ主链中具有4个亚甲基，使其分子链柔性较大。

14、一种高分子链的聚合度增大１00倍，其链的尺寸扩大了多少倍?答:链的尺寸用根均方末端距表达（以自由连接链为例)：其中Ｎ为键数,为键长，为键角的补角当分子链的聚合的增大100倍,也就意味着分子链中键数增大100倍因此链的根均方末端距增大了１0倍15．假定聚丙烯中键长为0.154ｎm，键角１09.5ｏ，无扰尺寸A＝,刚性因子（空间位阻参数），求其等效自由结合链的链段长度b答：已知聚丙烯的无扰尺寸A,且 　 因此，聚丙烯的分子量.设聚丙烯的键数为n,则　 　 　 　　 　 因此,聚丙烯的等效自由结合链的链段长度b 　 　 因此，聚丙烯的等效自由结合链长度b=１.１6４nm１６．聚乙烯是塑料,全同立构的聚丙烯也是塑料,为什么乙烯和少量丙烯的共聚物却是乙丙橡胶?答案：聚乙烯分子链柔顺且规整性好,因此容易结晶，得到的是结晶态的PＥ，虽然其玻璃化温度低于室温,却可以作为塑料使用全同立构聚丙烯分子柔顺性也较好，并且分子链规整性好,也是容易结晶的高聚物，常温下作为塑料使用而乙丙橡胶由于是无规共聚,分子链上甲基的位置是完全无规的，因此分子整体规整性被破坏，难以形成结晶构造,其Ｔｇ低于室温，常作为橡胶使用。

２0．今有三种嵌段共聚物Ｍ-S－M,实验中测定,当聚苯乙烯嵌段(S）的质量百分数为50%时，在苯溶剂中S段的均方根长度为1０.2ｎm当Ｃ-C键角为１09°28′、键长为0.15nm,假定内旋转不受位垒限制时，求出共聚物中Ｓ段和M段（PＭMA）的聚合度答:题中条件提示：键角一定，内旋转不受位垒限制，那么可以按自由旋转链来解决因此，有公式（N—键数，L—键长）θ＝180°－１0９°28′＝７0°３2′ cｏsθ=1/3(１+cosθ）/(１-ｃｏsθ)=２有因此S段的聚合度苯乙烯Sｔ　的化学式量为104；甲基丙烯酸甲酯 MMA 的化学式量为１00若设Ｍ段的聚合度为有 M段的聚合度２6、某单烯类聚合物的聚合度为１０4，试计算分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的多少倍?(假定该分子链为自由旋转链)并由分子运动观点解释某些高分子材料在外力作用下可以产生很大形变的因素答:单烯类聚合物,主链为Ｃ链,聚合度为104时,主链中键数N=208-1=2０７分子链完全伸展时的长度均方根末端距因此即分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的8.３1倍第二章　高分子溶液８.在室温下，有无溶剂可以使下列各高聚物溶解?为什么？ A.聚乙烯 　　 　 　　 　 B．聚丙烯 　 　C． 聚丙烯腈 D.聚酰胺（尼龙-６） 　 　E.聚苯乙烯 　 F.PMMAG.聚对苯二甲酸乙二酯 　　 　H.硫化橡胶 　 I．固化的环氧树脂答：A．聚乙烯,结晶聚合物,非极性,在室温下无溶剂可溶B．聚丙烯，同上Ｃ.聚丙烯腈:极性结晶高聚物，室温下可溶于极性溶剂D．聚酰胺（尼龙-6)，结晶聚合物，极性，在室温下有溶剂可溶E．聚苯乙烯，非晶聚合物,非极性，分子堆砌松散，在室温下有溶剂可溶Ｆ.PMMＡ，极性非晶聚合物，分子堆砌松散，室温下可溶于极性溶剂Ｇ.聚对苯二甲酸乙二酯，同CH.硫化橡胶,分子间交联,无溶剂可溶，可溶胀Ｉ．固化的环氧树脂,分子间交联，无溶剂可溶，可溶胀1１.用磷酸三苯酯(=19.6)作PＶＣ(＝19.４)的增塑剂,为了增长相溶性,尚需加入一种稀释剂(=16.3,分子量M＝３50）,试问这种稀释剂的最适量是多少？答：因此,可加入的这种稀释剂的体积分数为0．06１。

12．由于乙烯醇单体不稳定，聚乙烯醇由聚醋酸乙烯酯水解制得纯的聚醋酸乙烯酯(0%水解)是不溶于水的，然而随着水解度的增长（直至87％水解度）聚合物变得更易溶于水但是,进一步提高水解度却减少了室温下的水溶性简要解释之并对下列三种物质的耐水性进行排序:聚醋酸乙烯酯,PVA，维尼纶答:纯的聚醋酸乙烯酯是不溶于水的，可以在酸或碱催化时发生醇(水)解随着水解的进行,分子链上的醋酸根逐渐转变成羟基,羟基的亲水性使聚合物变得更易溶于水但是水解度增长到87%后来，大量的羟基易形成分子间氢键，使分子间作用力不小于水与聚合物之间的互相作用力,此时聚合物在室温下的水溶性下降耐水性：聚醋酸乙烯酯　＞维尼纶 ＞PVＡ要进行PVA缩甲醛反映：是将水解制备的PVA溶解于热水中,通过纺丝、拉伸形成部分结晶的纤维（晶区不溶于水，但是无定型区亲水，且能溶胀），在酸做催化剂，使纤维与甲醛缩合反映由于几率效应,缩醛化并不完全，尚有孤立的羟基存在第三章 高聚物的分子量及其分子量分布4.今有分子量为1×1０4和5×１04的两种高聚物,试计算：A．在分子数相似的状况下共混时的和B.在重量相似的状况下共混时的和答案：A：在分子数相似的的状况下共混时Ｂ:在重量相似的状况下共混时注：式中N指分子数; 指i分子的摩尔数；w指重量；5．在25℃的溶液中测得浓度为7．36ｋg/m3的聚氯乙烯溶液渗入压数据为27０Ｐa,求此试样的分子量和第二维利系数Ａ2（R=8.３１4J/K·moｌ），并指出所得分子量是何种记录平均值。

答案:对于高分子溶液,膜渗入压、分子量及溶液浓度之间有如下关系：由于是溶液，因此A２=0　 （摄氏温度换算成开尔文温度为：25+27３.15=２98．1５Ｋ)因此,分子量为,是数均分子量８.今有聚甲基丙烯酸甲。