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何曼君高分子物理第三版课后习题答案

第一章高分子链的结构

1 写出由取代的二烯（1，3丁二烯衍生物）

CH 3CH CH CH CH COOCH 3

经加聚反应得到的聚合物，若只考虑单体的1，4-加成，和单体头-尾相接，则理论上可有几种立体异构体？

解：该单体经1，4-加聚后，且只考虑单体的头-尾相接，可得到下面在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物：

CH CH CH CH CH 3

COOCH 3n

即含有两种不对称碳原子和一个碳-碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。

2 今有一种聚乙烯醇，若经缩醛化处理后，发现有14%左右的羟基未反应，若用HIO 4氧化，可得到丙酮和乙酸。由以上实验事实，则关于此种聚乙烯醇中单体的键接方式可得到什么结论？

解：若单体是头-尾连接，经缩醛化处理后，大分子链中可形成稳定的六元环，因而只留下少量未反应的羟基：

CH 2

CH CH 2

CH CH 2O

CH 2

CH O

CH 2

O CH CH 2

CH 2

CH OH

同时若用HIO 4氧化处理时，可得到乙酸和丙酮：

CH 2

CH CH 2

CH OH

HIO 4

CH 3C

CH 3

若单体为头-头或尾-尾连接，则缩醛化时不易形成较不稳定的五元环，因之未反应的OH 基数应更多（>14%），而且经HIO 4氧化处理时，也得不到丙酮：

CH 2

CH CH OH

CH 2

CH OH

CH 2O

CH 2

CH CH OH

CH 2CH 2

CH OH

CH 3C

OH C

CH 2CH 2C

可见聚乙烯醇高分子链中，单体主要为头-尾键接方式。

3 氯乙烯（

CH 2

）和偏氯乙烯（

CH 2CCl 2

）的共聚物，经脱除HCl 和裂解后，产物有：

，Cl

，

Cl Cl

等，其比例大致为10：1：1：10（重量），由以上

事实，则对这两种单体在共聚物的序列分布可得到什么结论？

解：这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况（为简化起见只考虑三单元）：

Cl +

(V)(D) V V V

V V D

D D V

D D D

这四种排列方式的裂解产物分别应为：，Cl

，

Cl Cl

而实验得到这四种裂解产物的组成是10：1：1：10，可见原共聚物中主要为：

V V V、D D D的序列分布，而其余两种情况的无规链节很少。

4 异戊二烯聚合时，主要有1，4-加聚和3，4-加聚方式，实验证明，主要裂解产物的组成与聚合时的加成方法有线形关系。今已证明天然橡胶的裂解产物中

C H 3C

(A)(B)

和

的比例为96.6：3.4，据以上事实，则从天然橡胶中异戊二烯的加成方式，可得到什么结论？解：若异戊二烯为1，4-加成，则裂解产物为：

CH CH

(裂解)

若为3，4-加成，则裂解产物为：

CH 2

H 3CH

CH 2

H 3CH

CH 2

H 3

H 3CH

CH 2

(裂解)

H 3CH

H 3CH 2

现由实验事实知道，（A ）：（B ）=96.6：3.4，可见在天然橡胶中，异戊二烯单体主要是以1，4-加成方式连接而成。

5 若把聚乙烯看作自由旋转链，其末端距服从Gauss 分布函数，且已知C-C 键长为1.54?，键角为109.5o，试求：

⑴ 聚合度为4

105?的聚乙烯的平均末端距、均方末端距和最可几末端距； ⑵ 末端距在+10 ?和+100 ?处出现的几率。解：⑴

)(3983

)(448382)(107.4cos 1cos 12

2A ==

A =∏=∏=A ?=+-=*l N h l N h nl

h fr β

θθ

⑵

4162223)(1037.3)100()(105.3)10(4)exp()(

)(----A ?=A ±A ?=A ±∏-∏

=ωωββ

ω，得

由dh h h dh h

即在±100?处的几率比在±10?处的几率大。

6 某碳碳聚α-烯烃，平均分子量为1000M 。（M 。为链节分子量），试计算： ⑴完全伸直时大分子链的理论长度； ⑵若为全反式构象时链的长度； ⑶看作Gauss 链时的均方末端距； ⑷看作自由旋转链时的均方末端距；

⑸当内旋转受阻时（受阻函数438.0cos =）的均方末端距；

⑹说明为什么高分子链在自然状态下总是卷曲的，并指出此种聚合物的弹性限度。解：设此高分子链为：

CH 2CH X

()n

键长l=1.54?,键角θ=109.5o

⑴nm M M Nl L 308308054.1)1000(20

max =A =?==?

⑵nm Nl L 5.2512

.109sin

54.120002

sin

=??==θ

反 ⑶2

)(35.47)(4735nm Nl h =A ==?

⑷222

2)(86.94)(9486cos 1cos 1nm Nl

h fr

=A =+-=?θ

⑸222

)(72.242)(24272cos 1cos 1cos 1cos 1nm Nl h =A =-+?+-=???

θθ

nm h 6.152

=）或（

⑹因为max L >反L >>21

)(2h ，所以大分子链处于自然状态下是卷曲的，它的理论弹性限度是

25)/(2

≈h L 反倍

7 某高分子链的内旋转势能与旋转角之间的关系如下图所示：

以知邻位重叠式（e ）的能量U e =12kJ/mol ，顺式（c ）的能量U c =25kJ/mol ，邻位交叉式（g 与g ˊ）的能量U g =U g ˊ=2kJ/mol ，试由Boltzmann 统计理论计算：（1）温度为140℃条件下的旋转受阻函数?cos ；

（2）若该高分子链中，键角为112°，计算刚性比值K 为多大？解：（1）

)

(0025,0002,012,0)

(180,120,60,01

-?=±±±=mol kJ U i i 度?

设)(?N =旋转次数，T=413K ，R=8.31J/(K ?mol) 由Boltzmann 统计理论：)/exp(RT U N i i -=

分别计算得 1)0

exp()0(==RT

N 0303.0)41331.81000

12exp()60(=??-=±N

5584.0)41331.81000

2exp()120(=??-=±N

410862.6)413

31.81000

25exp()180(-?=??-=±N

4521

.0)4~1(cos ))(exp(cos ))

(exp()(cos )(cos 20

2020

===

∑∑??

?i N

N d RT U d RT U d N d N i

i ?

??????

???ππ

ππ

（2）以知键角θ=112°，cos θ=-0.3746

83.5)4521

.014521.01)(3746.013746.01()

cos 1cos 1)(cos 1cos 1(

222

=-+-+=-++-=

=∴Nl Nl Nl h K ??

θθ

8 假定聚丙烯于30℃的甲苯溶液中，测得无扰尺寸()

nm M

h 42

010835/-?=，而刚性因子

(

)

76.1/21220

==fr h

h σ，试求：

(1)此聚丙烯的等效自由取向链的链段长； (2)当聚合度为1000时的链段数。解：

CH 2CH CH 3

()n

的全反式构象如下图所示：

已知.5.109,54.1,420?=A ==θ

l M

解法一 []

M nm h 2

2010835-?=

M nm l M M nl L )(1099.52

sin 2

sin

30-?===θ

反

（1）[]

nm M

nm M nm L h l 17.1)(1099.5108353

4200=??==--反（2）[][])(16210835)(1099.52

0个反=??=

--M

nm M nm h

L N )421000(?=M

解法二 )(9.2933

1131

1154.01000276.12222220nm h h fr

=-+

???==σ )(5.2512

.109sin 154.0100022sin nm nl L =??==θ反

（1）nm L h l 17.15

.2519.293200===

反（2）)(1529

.2935.25122

0个反===h L N

第二章高分子的聚集态结构

1 下表列出了一些聚合物的某些结构参数，试结合链的化学结构，分析比较它们的柔顺性好坏，并指出在室温下各适于做何种材料（塑料、纤维、橡胶）使用。

适于做纤维用的是 EC 、PAN ；适于做塑料用的是 PS 、(EC)；

适于做橡胶用的是 PIB 、PIP 、PDMS 。

2 由X 射线衍射法测得规整聚丙烯的晶胞参数为a=6.666

A ,b=20.87

A ,c=6.488

A ，交角β=98.12 ，

为单斜晶系，每个晶胞含有四条H 31螺旋链（如图所示）。试根据以上数据，预测完全结晶的规整聚丙烯的比容和密度。解：比容 A

N M abc M V v /)43(sin 0?=

)(067.1)

1002.6/(42)43(12.98sin 488.687.20666.61

323

-=??????=

g cm 密度)(1094.0067

.1101333

-??==

=m kg v ρ 文献值)(1095.033-??=m kg c ρ

3 由文献查得涤纶树脂的密度)(1050.13

-??=m kg c ρ和)(10335.13

-??=m kg a ρ，内聚能

)(67.661单元-?=?mol kJ E 。今有一块的涤纶试样361051.096.242.1m -???，重量为kg 31092.2-?，试由以上数据计算：

（1）涤纶树脂试样的密度和结晶度；（2）涤纶树脂的内聚能密度。

解：（1）密度)(10362.1)

1051.096.242.1(1092.2336

---??=????==m kg V W ρ 结晶度%36.16335

.150.1335

.1362.10=--=--=

a c a v

f ρρρρ

或%180=--?=

c a

c W

f ρρρρρρ （2）内聚能密度)(473192

)10362.1/1(1067.663

30-?=???=??=cm J M V E CED 文献值CED=476)(3-?cm J

4 已知聚丙烯的熔点C T m 176=，结构单元融化热136.8-?=?mol kJ H u ，试计算：

（1）平均聚合度分别为DP =6、10、30、1000的情况下，由于链段效应引起的m T 下降为多大？（2）若用第二组分和它共聚，且第二组分不进入晶格，试估计第二组分占10%摩尔分数时共聚物的熔点为多少？解：（1）

H R

T T u m m ??=

-2110 式中，K C T m 4491760

== ，1

31.8--?=K mol J R ，用不同DP 值代入公式计算得到：

C K T m 1043371==，降低值176-104=72C

C K T m 1304032==，降低值176-130=46C C K T m 1594323==，降低值176-159=17C

C K T m 1754484==，降低值176-175=1C

可见，当DP >1000时，端链效应开始可以忽略。（2）由于10.0=A X ，90.0=B X

A u m m X H R T T ln 110?-=-

1.0ln 36

.831.844911-=m T C K T m 1568.428==∴

5 某结晶聚合物熔点为200C

，结构单元的摩尔融化热136.8-?=?mol kJ H u 。若在次聚合物中分

别加入10%体积分数的两种增塑剂，它们与聚合物的相互作用参数分别为1χ=0.2和-0.2，且令聚合物链节与增塑剂的摩尔体积比1/V V u =0.5，试求：（1）加入增塑剂后聚合物熔点各为多少度？（2）对计算结果加以比较讨论。解：（1）

)(112

1111

0φχφ-??=-V V H R T T u u m m 式中，10.0=φ，对于2.01=χ时

K T T m m 5.1896.462)10.02.010.0(5.036.831.847311121==∴?-?+= 对于2.01-=χ同样计算可得：

C K T m 18918.4622==

（2）C T T m m 5.105.1892000

1=-=-

C T T m m 111892000

2=-=-

可见二者的影响差别不大，良溶剂的影响大于不良溶剂的影响。

6 聚乙烯有较高的结晶度（一般为70%），当它被氯化时，链上的氢原子被氯原子无规取代，发现当少量的氢（10~50%）被取代时，其软化点下降，而大量的氢（>70%）被取代时则软化点又上升，如图示意，试解释之。

解：PE 氯化反应可简化表示为：

CH 2CH 2CH 2CH 2

CH 2CH 2CH 2CH

（Cl=10%）

CH 2CH 2CH CH 2Cl

CH 2

（Cl ≈50%）

CH 2CH CH CH Cl CH

CH Cl Cl Cl

（Cl ≥70%）

由于Cl=35.5，CHCl=48.5，CH 2=14，当Cl=10%时，225

.48145

.35%10=?+=

x x

即相当于 CH 2()CH

当Cl ≈50%时，同样解得6.1=x

即相当于

CH 2()CH

1.6

当Cl ≥70%时，解得1.1=x

即相当于

CH 2()CH

1.1

从分子的对称性和链的规整性来比较，PE 链的规整性最好，结晶度最高；链中氢被氯取代后，在%50≤Cl 前，分子对称性破坏，使结晶度和软化点都下降；当%70≥Cl 时，分子的对称性又有恢复，因此产物软化温度又有些上升，但不会高于原PE 的软化温度。

第三章高分子的溶液性质

1 高分子溶液的特征是什么？把它与胶体溶液或低分子真溶液作比较，如何证明它是一种真溶液。解：从下表的比较项目中，可看出它们的不同以及高分子溶液的特征：

主要从热力学性质上，可以判断高分子溶液为真溶液。

2 293K 时于0.1L 的容量瓶中配制天然胶的苯溶液，已知天然胶重10-3kg ，密度为991kg·m -3，分子量为2×105。假定混合时无体积效应。试计算：（1）溶液的浓度c(kg·L -1)；（2）溶质的摩尔数（n 2）和摩尔分数（x 2）；（3）溶质和溶剂的体积分数（Φ1,Φ2）为多少？解：（1）浓度)(1011.0/10/1232---??===L kg V W c （2）溶质摩尔数

21222111111231332226

53222105.410

5109.1105)

(109.1078

.0874

.010899.9//)

(10899.910009.11.0)

(10009.1991.0/10/)(10510

10210/-----------?=?+?=+=∴=??===?=?-=?===?=??==n n n x m ol M V M W n L V L W V m ol M W n ρρ

（3）体积分数

998

.0012.011012.010

009.110899.910009.1213

2122=-=-==?+??=+=---φφφV V V

3 计算聚乙烯酸乙烯酯的溶度参数。已知摩尔原子吸引常数为：

摩尔原子/)(23

21-?cm J G i

C H

O(酯)

（298K ）

139.7

255

聚合物密度331025.1-??=m kg ρ，溶度参数的实验值)(4.22~9.1823

21-?=cm J δ。

10086.0-?=mol kg M

解： PVA C

∑?+?+???==)25527.139604(10

086.01025.16

0i i G n M ρ

δ )(6.1923

21-?=cm J

4 上题中若已知基团吸引常数分别为：

CH 2

271，

57，

COO

310，

CH 3

436，

求聚乙烯酸乙烯酯的溶度参数，并与上题的结果相比较。解：基团

)(2321-?cm J F i )(23

21-?cm J F n i i

CH 2

271 271 CH

57 57 COO

632 632 CH 3

436

∑+++??==∴)43663257271(10086.01025.163

i i F n M ρ

)(3.2023

21-?=cm J

5 用磷酸三苯酯（6.191=δ）做PVC （4.19=P δ）的增塑剂，为了加强它们的相容性，尚须加入一种稀释剂（3.16'

1=δ，分子量为350）。试问这种稀释剂加入的最适量为多少？

(CH 2CH 3

解：设加入稀释剂的体积分数为1φ，重量为1W ，由溶剂混合法则：

)1(111'1φδφδδ-+=P

113.16)1(6.194.19φφ+-=

解出06.01=φ，94.0112=-=φφ，若取磷酸三苯酯100份，其分子量=326，

350

/326/100350

/06.011W W +=

85.61=∴W （份）

6 （1）应用半经验的“相似相溶原则”，选择下列聚合物的适当溶剂：天然橡胶，醇酸树脂，有机玻璃，聚丙烯腈；（2）根据“溶剂化原则”选择下列聚合物的适当溶剂：硝化纤维，聚氯乙烯，尼龙6，聚碳酸酯；（3）根据溶度参数相近原则选择下列聚合物的适当溶剂：顺丁橡胶，聚丙烯，聚苯乙烯，涤纶树脂。解：（1）相似相溶原则：

(CH 2C

CH 2)n

溶剂：

C 7H 1

，，CH 3

)O R

C R'O

C O

(

CH 3C OC 2H 5

n )

(CH 2C CH 3

COOCH 3

CH 3C CH 3

O ，

CH 3C OC 2H 5

n )

(CH 2CH CH 2CN

，

H C O

CH 3CH 3

（2）溶剂化原则：

ONO 2

Cell

溶剂：

-，

O C

CH 3CH 3

CH 2CH Cl

()

，O C

CH 3CH 3

()n

CH 2C NH O

5[]

-OH

n []

C CH 33

O C

（3）溶度参数相近原则：

CH 2CH CH CH 2()

溶剂：

()

n CH 2CH CH 3

，

CH 3

()

CH 2CH

CH 3

()n

OCH 2CH 2O C C O

C 2H 2Cl 4

7 由高分子的混合自由能（m G ?），导出其中溶剂的化学位变化（1μ?），并说明在什么条件下高分子溶液中溶剂的化学位变化，等于理想溶液中溶剂的化学位变化。解：由)ln ln (212211φχφφn n n RT G m ++=? 则2

,,11)(n

P T m n G ?

?????=?μ

???+-+=???

??????? ??+++++??=221212121212221111)11(ln ln ln φχφφχx RT xn n xn n xn n xn n xn n n n n RT

当溶液浓度很稀时，

12<<φ，222212

1)1ln(ln φφφφ--≈-=

???

?????? ?

?-+-=?∴2212121φχφμx RT

当2

χ，且高分子与溶剂分子体积相等时， 3

.16=p δ7

.161=δ3.16=p δ

.191=δ2

.181=δ5

.17=p δ8.21=p δ2.18

1=δ3.241=δ5

.91=δ9

.21=m δ

1/12==V V x ，则有：

2212

212211RTx n n n RT xn n xn x RT x RT

-=+-=??

????+?-=-=?φμ 而理想溶液 []2211ln ln x n x n RT G i

m +=?

2,,11

)(n P T i

m i

n G ?

?????=?μ

212221111)1ln(ln ln

ln ln RTx x RT x RT n n n RT n n n n n n n n n RT

≈-==+=???

???+++??=

则此时 i

11μμ?=?

8 Huggins 参数1χ的物理意义如何？在一定温度下1χ值与溶剂性质（良溶剂、不良溶剂、非溶剂）的关系如何？在一定溶剂中1χ值与混合热及温度的关系如何？解：由kT Z 121)2(εχ?-=

及2

2111)(δδχ-=RT

在一定温度下，当01<χ即012

当01>χ即012>?ε，视1χ数值的大小，

其中5.01<χ可溶解，5.01=χ为θ溶剂，5.01>χ难溶解。由211φχRTn H m =?

当01<χ，0

当01>χ，0>?m H ，则m G ?视m S ?与m H ?的数值而定。

9 一种聚合物溶液由分子量M 2=106的溶质（聚合度x=104）和分子量M 1=102的溶剂组成，构成溶液的浓度为1%（重量百分数），试计算：（1）此聚合物溶液的混合熵m S ?（高分子）；

（2）依照理想溶液计算的混合熵

m S ?（理想）；（3）若把聚合物切成104

个单体小分子，并假定此小分子与溶剂构成理想溶液时的混合熵

'm S ?；（4）由上述三种混合熵的计算结果可得出什么结论？为什么？

解：由题意，浓度c=1%可知

%1212=+W W W 和%992

=+W W W

设此溶液为0.1kg ，相当于高分子0.001kg ，溶剂0.099kg ，则摩尔数 99.01.0/099.0/111===M W n

632221010/001.0/-===M W n

体积分数99.0101099.099

.06

42111=?+=+=

-xn n n φ

01.0112=-=φφ

（1）)ln ln ()(2211φφn n R S m +-=?高分子 )01.0ln 1099.0ln 99.0(31.86-+-=

)(1027.812--??=K J

（2）摩尔分数： 110

99.099

.06

2111≈+=+=

-n n n x

621221010

99.010---≈+=+=n n n x

)ln ln ()(2211'x n x n R S m +-=?理想

)

(1015.1)10ln 101ln 99.0(31.81

66----??=+-=K J

（3）切成104

个小分子时，

摩尔数 99.01=n ， 01.010/10//16

402====M X M n n 摩尔分数

99.001

.099.099

.01=+=

x ，

01.02=x

)ln ln (2211''x n x n R S m +-=?

)01.0ln 01.099.0ln 99.0(31.8+-=

)(465.01-?=K J

（4）由计算结果可见：

个小分子）

（（高分子）理想4

'''10)(m m m S S S ?

比按一个小分子计算时的理想溶液混合熵大得多，但小于按104

个完全独立的小分子的构象数。

10 在308kPS-环己烷的θ溶剂中，溶液浓度为c=7.36×10-3kg·L -1，测得其渗透压为24.3Pa ，试根据Flory-Huggins 溶液理论，求此溶液的2A 、1χ和PS 的2δ和n M 。解：由

???

??++= c A M RT c n 21π

对于θ溶剂，02=A

M RT

∴

或 5

1075.73.24/)101036.7(30831.8/?=???==-πRTc M n 由 01

)

(22

112=-=ρχV A 即

1=-χ

11=

∴χ 由 RT

V 2

2111)(δδχ-=

从手册查到)(7.1623

1-?=cm J δ和)(108131-?=mol cm V

21)1085.030831.8(7.16)(

112??-=-=∴V RT χδδ

)(3.1323

-?=cm J

文献值为)(5.1723

-?cm J

。

11 用平衡溶胀法测定硫化天然胶的交联度，得到如下的实验数据：橡胶试样重为W p =2.034×10-3kg ，在298K 恒温水浴中于苯里浸泡7—10d ，达到溶胀平衡后称重W p +W s =10.023×10-3kg ，从手册查到298K 苯的密度

3310868.0-??=m kg s ρ，摩尔体积1361103.89--??=mol m V ，天然橡胶密度

33109971.0-??=m kg p ρ，天然橡胶与苯的相互作用参数437.01=χ，由以上数据求交联分子量

（c M ）。解：s

s p p p

p s

p p W W W V V V ρρρφ///2+=

1815

.0868/10)034.2023.10(1.997/10034.21

.997/10034.2333=?-+??=

--- 在0)1ln(3

2122=+

++-φρφχφφc

M V

式中由于2φ很小，可略去)1ln(2φ-展开式中的高次项，

55)1815.0()437.0(101093.81.99721

212

112--??=???? ??-≈∴---φχρV M c

180,24=

12 写出三个判别溶剂优劣的参数；并讨论它们分别取何值时，该溶剂分别为聚合物的良溶剂、不良溶剂、θ溶剂；高分子在上述三种溶液中的热力学特征以及形态又如何？解：1,2

,012><>a A χ为良溶剂，此时0,0

1,21

,012<>

?m H ，溶液发生相分离，高分子在溶液中紧缩沉淀； 1,21

,012===a A χ为θ溶剂，此时与理想溶液的偏差消失，高分子链不胀不缩，处于一种自然

状态。

第四、五章高聚物的分子量及分子量分布

1 已知某聚合物的特性粘度与分子量符合5.003.0M =η式，并有4110=M 和5210=M 两单分散级分。现将两种级分混合，欲分别获得000,55=n M 和000,55=w M 及000,55=ηM 的三种试样。试求每种试样中两个级分的重量分数应取多少？

解：设需104

级分的重量分数为x W ，则105

级分的重量分数为x W -1 第一种试样：

91.0,09.0)10()10(54=≈=∴==x x x W W W

第二种试样： ∑=i

i w M W M

即

5410)1(1055000?-+?=x x W W

5.0=∴x W ，即104与105各取一半重量。

25.055.04]10)1(10[55000???-+?=x x W W

65.0,35.0)10()10(54==∴==x x W W

2 有一个二聚的蛋白质，它是一个有20%解离成单体的平衡体系，当此体系的数均分子量80000时，求它的单体分子量（0M ）和平衡体系的重均分子量（w M ）各为多少？解：

.02.0000,80M M M M M M +

.02.0M M M M M M M M M N M N M i i i i w i

i ?+??+?==∑∑

400,868

.02.0000

,4828.0000,482.0=+??+?=

3 将分子量分别为105和104的同种聚合物的两个级分混合时，试求：

（1）10g 分子量为104的级分与1g 分子量为105的级分相混合时，计算n M 、w M 、z M ；（2）10g 分子量为105的级分与1g 分子量为104的级分相混合时，计算n M 、w M 、z M ；（3）比较上述两种计算结果，可得出什么结论？解：（1）890,101011

000,55101101010110105

高分子物理课后答案何曼君第三版

高分子物理课后答案,何曼君,第三版第三章高分子的溶解过程与小分子相比有什么不同？高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊，两者运动分子运动速度差别很大，现是溶剂分子渗入高聚物内部，是高聚体膨胀，称为“溶胀”，然后高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系。对于交联的高分子只停留在溶胀阶段，不会溶解。第二维里系数A2的物理意义？第二维利系数的物理意义是高分子链段和链段间的内排斥与高分子链段和溶剂分子间能量上相互作用、两者相互竞争的一个量度。它与溶剂化作用和高分子在溶液里的形态有密切关系。良溶剂中，高分子链由于溶剂化作业而扩张，高分子线团伸展，A2是正值；温度下降或在非良溶剂，高分子线团收缩，A2是负值；当链段与链段、溶剂与高分子链段相互作业想等时，高分子溶液符合理想溶液的性质，A2为零，相当于高分子链处于无扰状态。高分子的理想链和真实链有哪些区别？ ①理想链是一种理论模型，认为化学键不占体积，自由旋转，没有键角和位垒的限制，而真实链有键角限制和位垒的限制。 ②理想链没有考虑远程相互作用和近程相互作用，而真实链要考虑链节与链节之间的体积排除和链与周围环境的相互作用以及链与链之间的相互作用等。高分子的稀溶液、亚浓溶液、浓溶液有哪些本质的区别？三种溶液最本质的区别体现在溶液中和高分子无规线团之间的相互作用和无规线团的形态结构不同： ① 稀溶液：高分子线团是相互分离的，溶液中高分子链段的分布也是不均一的；线团之间的相互作用可以忽略。 ②浓溶液：大分子链之间发生相互穿插和缠结，溶液中链段的空间密度分布趋于均一。 ② 亚浓溶液：亚浓溶液介于稀溶液和浓溶液之间，高分子线团开始相互穿插交叠，整个溶液中链段的分布趋于均一；高分子线团与临近线团开始相互作用。第四章一般共混物的相分离与嵌段共聚物的微相分离在本质上有何差别？由于嵌段共聚物的嵌段间不相容而发生相分离，平均相结构微区的大小只有几十到几百纳米，即微相分离，两相之间的作用力是化学键。两种聚合物共混时，由于混合熵很小，混合晗决定于聚合物之间的相互作用，通常较小，所以两种聚合物混合自由能通常大于零，是分相的。而一般共混物两相界面之间的作用力是分子间作用力或氢键，其分相可能是宏观可

何曼君第三版高分子物理答案(新版答案)

课后作业答案：第一章 2、 W 1=250/(250+280+300+350+400+450+500+600)=250/3130=0.0799 W 2=0.0895 W 3=0.0958 W 4=0.1118 W5=0.1278 W6=0.1438 W7=0.1597 W8=0.1917 111 3910.07990.08950.09580.11180.12780.14380.15970.19170.002556 250280300350400450500600n i i M w M = ===+++++++∑424w i i M w M ==∑； 2 2 (1)12903w n n n M M M σ=-=； 22 (1)15173w w V M d =-= 4、粘度法测定分子量，得到的数据为不同浓度的溶液流经乌氏粘度计的两到标志线所需的时间。粘度一方面与聚合物的分子量有关，另一方面也与聚合物分子的结构、形态和在溶剂中的扩张程度有关。因此，粘度法测得的分子量为相对分子量。渗透压法测定分子量，得到的数据为不同浓度的溶液对应的平衡渗透压，与溶液中溶剂和溶质的摩尔分数有关，因此测得的是数均分子量。光散射法测定分子量，是将固定波长的光线通过不同浓度的溶液，而散射光的强度是由各种大小不同的分子所贡献的。因此测得的分子量为重均分子量。 5、如知道分子量的数量微分分布函数N （m ）和质量微分分布函数W(m),则可通过下式求出n M 和w M . 01 ()()n M N m MdM W N dM M ∞ ∞= = ? ? ()w M W m MdM ∞ = ? 6、 2i i i i i i w i i i i i i i i n M W M M W M n M W = ==∑∑∑∑∑ 1 i i i i i n i i i i i i i i n M W M W W n M M = = = ∑∑∑∑∑ 1/( )i i i M W M αα η=∑ ；以为α值在-1到1之间，因此n w M M M η≤≤ 7、今有一混合物，有1克聚合物A 和2 克同样类型的聚合物B 组成，A 的分子量M A = 1×105 g ．mol -1; B 的分子量M B = 2×105 g ．mol -1。计算该混合物的

高分子物理修订版课后习题答案何曼君陈维孝董西侠 1990年复旦大学出版社 word版本

第一章高分子链的结构 1 写出由取代的二烯（1，3丁二烯衍生物） CH 3CH CH CH CH COOCH 3 经加聚反应得到的聚合物，若只考虑单体的1，4-加成，和单体头-尾相接，则理论上可有几种立体异构体？解：该单体经1，4-加聚后，且只考虑单体的头-尾相接，可得到下面在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物： CH CH CH CH CH 3 COOCH 3n 即含有两种不对称碳原子和一个碳-碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。 2 今有一种聚乙烯醇，若经缩醛化处理后，发现有14%左右的羟基未反应，若用HIO 4氧化，可得到丙酮和乙酸。由以上实验事实，则关于此种聚乙烯醇中单体的键接方式可得到什么结论？解：若单体是头-尾连接，经缩醛化处理后，大分子链中可形成稳定的六元环，因而只留下少量未反应的羟基： CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2O CH 2 CH 2 O CH CH 2 CH 2 CH OH 同时若用HIO 4氧化处理时，可得到乙酸和丙酮： CH 2 CH CH 2 OH CH CH 2 OH CH OH 4 CH 3C OH O + CH 3C O CH 3 若单体为头-头或尾-尾连接，则缩醛化时不易形成较不稳定的五元环，因之未反应的OH 基数应更多（>14%），而且经HIO 4氧化处理时，也得不到丙酮： CH 2 CH CH CH 2 CH 2 CH CH O CH O 2 O CH CH 2 CH 2 CH OH CH 2 CH CH OH CH 2CH 2 CH OH OH 4 CH 3C OH O + OH C O CH 2CH 2C OH O 可见聚乙烯醇高分子链中，单体主要为头- 尾键接方式。 3 氯乙烯（CH 2 CH Cl ）和偏氯乙烯（ CH 2CCl 2 ）的共聚物，经脱除HCl 和裂解后，产物有：，Cl ，Cl Cl ，Cl Cl Cl 等，其比例大致为10：1：1：10（重量），由以上事实，则对这两种单体在共聚物的序列分布可得到什么结论？解：这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况（为简化起见只考虑三单元）： CH 2 CH Cl CH 2 C Cl Cl + (V) (D)

高分子物理课后答案

第9章聚合物的流变性 1.什么是假塑性流体？绝大多数聚合物熔体和浓溶液在通常条件下为什么均呈现假塑性流体的性质？试用缠结理论加以解释。答：（1）流动指数n<1的流体称为假塑性流体；（2）略 2.聚合物的粘性流动有何特点？为什么？ 3.为什么聚合物的粘流活化能与分子量无关？答：根据自由体积理论，高分子的流动不是简单的整个分子的迁移，而是通过链段的相继跃迁来实现的。形象的说，这种流动的类似于蚯蚓的蠕动。因而其流动活化能与分子的长短无关。,由实验结果可知当碳链不长时，随碳数的增加而增加，但当碳数大于30时，不再增大，因此聚合物超过一定数值后，与相对分子质量无关。 4.讨论聚合物的分子量和分子量分布对熔体粘度和流变性的影响。答：低切变速率下，当时，略依赖于聚合物化学结构和温度，当时，与聚合物化学结构，分子量分布及温度无关；增大切变速率，链缠结结构破坏程度增加，分子量对体系粘度影响减小。聚合物熔体非牛顿流动时的切变速率随分子量加大向低切变速率移动，剪切引起的粘度下降，分子量低的试样也比分子量高的试样小一些。分子量相同时分子量分布宽的聚合物熔体出现非牛顿流动的切变速率比分布窄的要低的多。 5.从结构观点分析温度、切变速率对聚合物熔体粘度的影响规律，举例说明这一规律在成型加工中的应用。答：a.温度升高，粘度下降，在较高温度的情况下，聚合物熔体内自由体积相当大，流动粘度的大小主要取决于高分子链本身的结构，即链段跃迁运动的能力，一般分子链越刚硬，或分子间作用力越大，则流动活化能越高，这类聚合物是温敏性的；当温度处于一定范围即Tg

高分子物理课后习题答案金日光华幼卿第三版

高分子物理答案详解（第三版）第1章高分子的链结构 1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型。等。 2．构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？答：（1）区别：构象是由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型则是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。（2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同的构型。 3．为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈31螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？答（1）由于等归立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形（…ttt…）构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原则。（2）由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比范德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量最低的构象。 4．哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子），值愈大，柔顺性愈差；（2）特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好；（3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。 5．聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下为塑料而不是橡胶 6．从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异： (1)聚丙烯腈与碳纤维；线性高分子梯形高分子 (2)无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；非晶高分子结晶性高分子

高分子物理何曼君版课后思考题答案

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第二章 1、假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高等规度?说明理由。不能。全同立构和间同立构是两种不同的立体构型。构型是分子中由化学键解：所固定的原子在空间的几何排列。这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化，改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现。 2、末端距是高分子链的一端到另一端达到的直线距离，解：因为柔性的高分子链在不断的热运动，它的形态是瞬息万变的，所以只能用它们的平均值来表示，又因为末端距和高分子链的质心到第i个链单元的距离是矢量。它们是矢量，其平均值趋近于零。因此，要取均方末端距和均方回转半径；轮廓长度是高分子链的伸直长度，高分子链有柔顺性，不是刚性链，因此，用轮廓长度描述高分子尺度不能体现其蜷曲的特点。 5、解：无论是均方末端距还是均方回转半径，都只是平均量，获得的只是高分子链的平均尺寸信息。要确切知道高分子的具体形态尺寸，从原则上来说，只知道一个均值往往是不够的。最好的办法是知道末端距的分布函数，也就是处在不同末端距时所对应的高分子构象实现概率大小或构象数比例，这样任何与链尺寸有关的平均物理量和链的具体形状都可由这个分布函数求出。所以需要推导高斯链的构象统计理论。第三章 1、高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊，两者的分子运动速度差别很大，溶剂分子能较快渗入聚合物，而高分子向溶剂的扩散缓慢。（1）聚合物的溶解过程要经过两个阶段，先是溶剂分子渗入聚合物内部，使聚合物体积膨胀，称为溶胀；然后才是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系。对于交联的聚合物，在与溶剂接触时也会发生溶胀，但因有交联的化学键束缚，不能再进一步使交联的分子拆散，只能停留在溶胀阶段，不会溶解。（2）溶解度与聚合物分子量有关，分子量越大，溶解度越大。对交联聚合物来说，交联度大的溶胀度小，交联度小的溶胀度大。（3）非晶态聚合物的分子堆砌比较松散，分子间的相互作用较弱，因此溶剂分子比较容易渗入聚合物内部使之溶胀和溶解。晶态聚合物由于分子排列规整，堆砌紧密，分子间相互作用力很强，以致溶剂分子渗入聚合物内部非常困难，因此晶态化合物的溶解比非晶态聚合物要困难得多。

关于高分子物理习题答案

高分子物理习题答案第一章高分子链的结构 3．高分子科学发展中有二位科学家在高分子物理领域作出了重大贡献并获得诺贝尔奖，他们是谁？请列举他们的主要贡献。答：（1）H. Staudinger（德国）：“论聚合”首次提出高分子长链结构模型，论证高分子由小分子以共价键结合。1953年获诺贝尔化学奖。贡献：（1）大分子概念：线性链结构（2）初探[η]=KMα关系（3）高分子多分散性（4）创刊《die Makromol.Chemie》1943年（2）P. J. Flory（美国），1974年获诺贝尔化学奖贡献：（1）缩聚和加聚反应机理（2）高分子溶液理论（3）热力学和流体力学结合（4）非晶态结构模型 6．何谓高聚物的近程（一级）结构、远程（二级）结构和聚集态结构？试分别举例说明用什么方法表征这些结构和性能，并预计可得到哪些结构参数和性能指标。答：高聚物的一级结构即高聚物的近程结构，属于化学结构，它主要包括链节、键接方式、构型、支化和交联结构等，其表征方法主要有：NMR, GC, MS, IR, EA, HPLC, UV等。而高聚物的二级结构即高聚物的远程结构，主要包括高分子链的分子量、分子尺寸、分子形态、链的柔顺性及分子链在各种环境中所采取的构象，其表征方法主要有：静态、动态光散射、粘度法、膜渗透压、尺寸排除色谱、中子散射、端基分析、沸点升高、冰点降低法等。高聚物的聚集态结构主要指高分子链间相互作用使其堆积在一起形成晶态、非晶态、取向态等结构。其表征方法主要有：x-射线衍射、膨胀计法、光学解偏振法、偏光显微镜法、光学双折射法、声波传播法、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、核磁共振，热分析、力学分析等。 8．什么叫做高分子的构型？试讨论线型聚异戊二烯可能有哪些不同的构型。答：由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布。 1，2：头-头，全同、间同、无规；头-尾，全同、间同、无规 3，4：头-头，全同、间同、无规；头-尾，全同、间同、无规 1，4：头-头，顺、反；头-尾，顺、反 9．什么叫做高分子构象？假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高其等规度？说明理由。答：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态（内旋转异构体）称为构象。不能用改变构象的办法提高其更规度。等规度是指高聚物中含有全同和间同异构体的总的百分数，涉及的是构型问题，要改变等规度，即要改变构型。而构型是由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布，改变构型必须通过化学键的断裂和重组。 11．假定聚丙烯主链上的键长为0.154纳米，键角为109.5°，根据下表所列数据，求其等效自由结合链的链段长度l e及极限特征比C∞。聚合物溶剂温度（℃）A×104（nm）σ 聚丙烯（无规）环已烷、甲苯30 835 1.76

高分子物理第四版课后题答案

一、单项选择题 1．高分子的基本运动是（ B ）。 A．整链运动B．链段运动C．链节运动 2．下列一组高聚物分子中，柔性最大的是（ A ）。 A.聚氯丁二烯 B.聚氯乙烯 C.聚苯乙烯 3. 下列一组高聚物中，最容易结晶的是( A ). A.聚对苯二甲酸乙二酯 B. 聚邻苯二甲酸乙二酯 C. 聚间苯二甲酸乙二酯 4．模拟线性聚合物的蠕变全过程可采用（ C ）模型。 A.Maxwell B. Kelvin C. 四元件 5.在半晶态聚合物中，发生下列转变时，判别熵值变大的是（ A ）。（1）熔融（2）拉伸取向（3）结晶（4）高弹态转变为玻璃态 6.下列一组高聚物分子中，按分子刚性的大小从小到大的顺序是（ADBFC ）。 A.聚甲醛； B.聚氯乙烯； C.聚苯乙烯； D. 聚乙烯；F. 聚苯醚 7．.假塑性流体的特征是（ B ）。 A．剪切增稠B．剪切变稀C．粘度仅与分子结构和温度有关 8.热力学上最稳定的高分子晶体是（ B ）。 A．球晶B．伸直链晶体C．枝晶 9.下列高聚物中，只发生溶胀而不能溶解的是（ B ）。 A. 高交联酚醛树脂； B. 低交联酚醛树脂； C.聚甲基丙稀酸甲脂 10.高分子-溶剂相互作用参数χ1（ A ）聚合物能溶解在所给定的溶剂中

A. χ1<1/2 B. χ1>1/2 C. χ1=1/2 11.判断下列叙述中不正确的是（ C ）。 A．结晶温度越低，体系中晶核的密度越大，所得球晶越小； B．所有热固性塑料都是非晶态高聚物； C．在注射成型中，高聚物受到一定的应力场的作用，结果常常得到伸直链晶体。 12. 判断下列叙述中不正确的是（ C ）。 A．高聚物的取向状态是热力学上一种非平衡态； B．结晶高聚物中晶片的取向在热力学上是稳定的； C．取向使材料的力学、光学、热性能各向同性。 13.关于高聚物和小分子物质的区别，下列( D )说法正确 ⑴高聚物的力学性质是固体弹性和液体粘性的综合； ⑵高聚物在溶剂中能表现出溶胀特性，并形成居于固体和液体的一系列中间体系； ⑶高分子会出现高度的各向异性。 A. ⑴⑵对 B. ⑵⑶对 C. ⑴⑶对 D.全对三、问答题：

高分子物理-金日光-课后习题答案(1)

1. 构型与构象有何区别？聚丙烯分子链中碳－碳单键是可以旋转的，通过单建的内旋转是否可以使全同立构的聚丙烯变为间同立构的聚丙烯？为什么? 答：构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。构象：由于分子中的单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。全同立构聚丙烯与间同立聚丙烯是两种不同构型，必须有化学键的断裂和重排。 3. 哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：空间位阻参数δ 2 1 2,20??????=r f h h δ答：因为等规PS 上的苯基基团体积较大，为了使体积较大的侧基互不干扰，必须通过C －C 键的旋转加大苯基之间的距离，才能满足晶体中分子链构象能量最低原则；对于间规PVC 而言，由于氢原子体积小，原子间二级近程排斥力小，所以，晶体中分子链呈全反式平面锯齿构象时能量最低。 δ越大,柔顺性越差；δ越小，柔顺性越好；特征比C n 220nl h c n = 对于自由连接链 c n =1 对于完全伸直链c n =n ，当n→∞时，c n 可定义为c ∞，c ∞越小，柔顺性越好。链段长度b ：链段逾短，柔顺性逾好。 7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。解：（1）PE>PVC>PAN 主链均为C －C 结构，取代基极性－CN ﹥－Cl ，所以，聚丙烯腈的柔顺性较聚氯乙烯差；（2）2>1>3 1与3中都含有芳杂环，不能内旋转；3中全为芳环，柔顺性最差；主链中-O-会增加链的柔顺性；（3）3>2>1 因为1中取代基的比例较大，沿分子链排布距离小，数量多，分子链内旋转困难；2和3中均含有孤立双键，易内旋转，故柔顺性较好。（4）2>1>3 2中取代基对称排列，分子偶极矩极小，易内旋转；3中极性取代基较中比例大，分子内旋转困难，故柔顺性最差。第2章聚合物的凝聚态结构 1. 名词解释

高分子物理何曼君第3版课后答案

第1章 1请你列举出20种?常?活中经常接触到的?分?材料，并写出其中10种聚合物的名称和化学式。解答：常?的?分?材料：聚?烯塑料桶、聚丙烯编织袋、涤纶（聚对苯?甲酸? ?醇酯）、EVA热熔胶（聚?烯和聚醋酸?烯酯的共聚物）、顺丁橡胶鞋底、尼?袜、ABS塑料、环氧树脂黏合剂、环氧树脂泡沫、聚氨酯泡沫、聚氨酯涂料、油改性聚酯清漆、育秧薄膜（聚氯?烯）、电线包?（聚氯?烯）、有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、维尼?（聚?烯醇缩甲醛）、尼?66 、奶瓶（聚碳酸酯）、聚四氟?烯、丁苯橡胶、塑料拖鞋（聚氯?烯）、?机表?的光敏涂料、天然橡胶、复合地板（脲醛树脂）、凉?塔（不饱和树脂玻璃钢）等。 2有8本?说，它们的厚度不同，分别为250?、280?、300?、350?、400?、450?、500?和600?，请算出它们的数均?数和重均?数以及分布宽度指数。请思考为什么重均?数?于数均?数。解答：分布宽度指数＝重均?数/数均?数＝423.61/391.25＝1.08；按书?重量统计平均的?数为重均?数，其值等于每书的?数乘以其重量分数的总和。数均?数相当于总?数除以书本数。对于重均?数，重的分?的权重?，数均?数的话，权重都是1。所以重均?数?于数均?数。 3试?较聚苯?烯与苯?烯在性能上有哪些差别。解答：差别：（1）聚苯?烯是有?定强度的?聚物，在外观上是固体，在分?结构上没有双键；苯?烯是?分?的液体，分?结构上有双键。

（2）苯?烯做出来的产品?聚苯?烯做出来的产品要脆。另外苯?烯暴露在空?中会逐渐被氧化，?聚苯?烯不会。 4为什么说黏度法测得的分?量是相对的分?量，渗透压法测得的是数均分?量，光散射法测得的是重均分?量？解答：（1）黏度法是由公式得到，?α?是从得到。在测α时所?到的[η]是通过相对黏度和增?黏度计算得到。因此[η]不是溶剂的绝对黏度，那么得到的分?量也是相对的分?量。（2）渗透法测定分?量依据为时所以即渗透压法测得分?量为数均分?量。（3）在光散射法中常?θ＝90°时的瑞利?R90计算溶质的分?量。因此测得的是重均分?量。 5如果知道聚合物的分?量分布函数或分布曲线，如何求得和？解答：

高分子物理学习题第一章答案

高分子物理学思考题及习题第1章思考题 1-1 重要概念：高分子化合物；高分子材料（聚合物）；天然高分子材料；人工合成高分子材料；塑料；橡胶；纤维；功能高分子；结构单元；聚合度；线形分子链（线形高分子）；支化分子链（支化高分子）；交联网络（交联高分子）。 1-2 了解高分子材料的分类法和命名法。 1-3 与小分子化合物和小分子材料相比，高分子化合物与高分子材料的结构有哪些重要特点使之具有独特的性能？将这些特点牢记在心。 1-4 仔细阅读关于高分子材料的“多分散性和多尺度性”、“软物质性”及“标度性”的说明，理解其意义。 1-5 了解高分子物理学的核心内容和主要学习线索，体会“高分子物理学是研究高分子材料结构、分子运动与性能的关系的学说”。 1-6 阅读“高分子物理学发展简史及研究热点”一节，了解当前高分子物理学的热点问题和发展方向。 1-7 根据生活经验，列举一些适合用作塑料、橡胶或纤维的聚合物名称。 1-8 下列一些聚合物（我国的商品名称）：丁苯橡胶，氯丁橡胶，硅橡胶，环氧树脂，脲醛树脂，聚氯乙烯，聚碳酸脂，涤纶，锦纶，腈纶。试分别写出各自结构单元的化学结构式及合成所需单体的化学结构式。第一章习题可能与高分子化学学习内容重复，可不做。第2章思考题及习题 2-1重要概念：近程结构；远程结构；构型；构象；无规线团；内旋转；内旋转

势垒；分子链柔顺性（静态和动态）；链段；均方末端距；均方旋转半径；自由连接链；自由旋转链；等效自由连接链；Kuhn等效链段；高斯链；θ条件/θ状态；Flory特征比（刚性因子）。（1）近程结构：包括构造和构型。构造是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等。构型是指由化学键所固定的链中原子或基团在空间的排列。注意：近程结构相当于“链的细节”。构造着重于链上的原子的种类、数目比例、相互连接关系。构型涉及空间立体异构（顺反异构、旋光异构）。（2）远程结构：包括分子的大小、构象和形态，链的柔顺性。注意：因为高分子的长链形状，才产生了如此多的结构层次。（3）无规线团：高斯链的空间形态。换言之，无规蜷曲的柔性链的空间形态。（4）内旋转：sigma键的电子云轴对称，因此形成sigma键的两个原子可以绕键对称轴旋转。注意：无论高分子或小分子，只要是sigma键就可内旋转。小分子的三维尺寸差不多，内旋转意义不大；而高分子的长短与粗细相差悬殊，故内旋转能导致高分子链出现天文数字的空间形态。我们一般只关注“主链上单键的内旋转”，不太关心侧基上单键。（5）内旋转势垒：顺式构象与反式构象的位能差。注意：参考图2-5。相当于内旋转活化能，内旋转势能峰高度。是ΔE而不是Δε。（6）柔顺性：大分子链通过主链上单键的内旋转可以改变构象和形态的性质。（7）链段：大分子链上由相邻几个单键组成的能够自由取向的最小单位。注意：链段实际上不存在，是一个人为的划分。很多时候算出来的链段长度是个非整数（譬如聚乙烯，le=8.28倍单键投影长度）。但是链段有明确的物理意义，即链越柔顺，le越小。（8）均方末端距：末端距平方的平均值。注意：如何理解“平均值”？有两种“平均”方法，（1）可只对一个链进行时间平均；（2）也可对所有链（某一时刻）作平均。根据统计力学原理，二者的结果相同。

高分子物理习题答案

高分子物理习题集-答案第一章高聚物的结构 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，是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，要改变构型必须经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。构象的改变速率很快，构象时刻在变，很不稳定，一般不能用化学方法来分离。不能。提高聚丙烯的等规度须改变构型，而改变构型与改变构象的方法根本不同。构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化，改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现，而且分子中的单键内旋转是随时发生的，构象瞬息万变，不会出现因构象改变而使间同PP（全同PP）变成全同PP（间同PP）；而改变构型必须经过化学键的断裂才能实现。5、试写出线型聚异戊二烯加聚产物可能有那些不同的构型。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：主要包括1，4-加成、1，2-加成、3，4-加成三种键接异构体。（二）不同的键接异构体可能还存在下列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：化学组成、分子结构、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；

高分子物理何曼君版)课后习题答案

第一章高分子链的结构 1写出由取代的二烯（1，3 丁二烯衍生物） CH5-CH=CH-CH=CH-COOCH3 经加聚反应得到的聚合物，若只考虑单体的1, 4-加成，和单体头-尾相接，则理论上可有几种立体异构体？解：该单体经1，4-加聚后，且只考虑单体的头■?尾相接，可得到下而在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物： ——CH-CH=CH-CH- I I Jn COOCH3 CH3 即含有两种不对称碳原子和一个碳■碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。2今有一种聚乙烯醇，若经缩醛化处理后，发现有14%左右的疑基未反应，若用HIO J氧化, 可得到丙酮和乙酸。由以上实验事实，则关于此种聚乙烯醇中单体的键接方式可得到什么结论？解：若单体是头■尾连接.经缩醛化处理后，大分子链中可形成稳疋的六元环，因而只留下少量未反应的疑基： -CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH. OH OH OH CHQ CH2-CH—CH.-CH- \ / o——CH2 同时若用HlOd氧化处理时，可得到乙酸和丙酮： —叶旷叶旷叶旷斗吧严+ CH 3C-CH3 o 若单体为头-头或尾■尾连接，则缩醛化时不易形成较不稳左的五元环，因之未反应的0H基数应更多（＞14%）,而且经HIO。氧化处理时，也得不到丙酮： CH2O —CH.-CH —CH —CH? — CH?-CH—— I I I OH OH OH CH—CH2-CH—— 。、昇 UIQ —CH2—CH—CH—CPU—CH9—CH ---------- Z—CH￡—OH I I I 3II OH OH OH O + OHC-CH^CH^C-OH O 0 可见聚乙烯醇髙分子链中，单体主要为头■尾键接方式。 3氯乙烯（CH产CH—Cl）和偏氯乙烯（狙=切。的共聚物，经脱除HC1和裂解后，产物有: 由以上事实，则对这两种单体在共聚物的序列分布可得到什么结论? 解：这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况（为简化起见只考虑三单元）：

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高分子物理答案（第三版）第1章高分子的链结构 1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型。等。 2．构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？答：（1）区别：构象是由于单键的旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型则是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。（2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同的构型。 3. 为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈31螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？答（1）由于等归立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形（…ttt…）构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原则。（2）由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量最低的构象。 4. 哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子），值愈大，柔顺性愈差；（2）特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好；（3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。 5．聚乙烯分子链上没有侧基，旋转位能不大，柔顺性好。该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下为塑料而不是橡胶。 6.

从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：（1）聚丙烯睛与碳纤维；（2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；（3）顺式聚1，4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1，4-异戊二烯（杜仲橡胶）。（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。 7. 比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。解：

何曼君高分子物理课后答案_第三版

第三章高分子的溶解过程与小分子相比有什么不同？高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊，两者运动分子运动速度差别很大，现是溶剂分子渗入高聚物内部，是高聚体膨胀，称为“溶胀”，然后高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系。对于交联的高分子只停留在溶胀阶段，不会溶解。第二维里系数A2的物理意义？第二维利系数的物理意义是高分子链段和链段间的内排斥与高分子链段和溶剂分子间能量上相互作用、两者相互竞争的一个量度。它与溶剂化作用和高分子在溶液里的形态有密切关系。良溶剂中，高分子链由于溶剂化作业而扩张，高分子线团伸展，A2是正值；温度下降或在非良溶剂，高分子线团收缩，A2是负值；当链段与链段、溶剂与高分子链段相互作业想等时，高分子溶液符合理想溶液的性质，A2为零，相当于高分子链处于无扰状态。高分子的理想链和真实链有哪些区别？ ①理想链是一种理论模型，认为化学键不占体积，自由旋转，没有键角和位垒的限制，而真实链有键角限制和位垒的限制。 ②理想链没有考虑远程相互作用和近程相互作用，而真实链要考虑链节与链节之间的体积排除和链与周围环境的相互作用以及链与链之间的相互作用等。高分子的稀溶液、亚浓溶液、浓溶液有哪些本质的区别？三种溶液最本质的区别体现在溶液中和高分子无规线团之间的相互作用和无规线团的形态结构不同： ①稀溶液：高分子线团是相互分离的，溶液中高分子链段的分布也是不均一的；线团之间的相互作用可以忽略。 ②浓溶液：大分子链之间发生相互穿插和缠结，溶液中链段的空间密度分布趋于均一。 ②亚浓溶液：亚浓溶液介于稀溶液和浓溶液之间，高分子线团开始相互穿插交叠，整个溶液中链段的分布趋于均一；高分子线团与临近线团开始相互作用。第四章一般共混物的相分离与嵌段共聚物的微相分离在本质上有何差别？由于嵌段共聚物的嵌段间不相容而发生相分离，平均相结构微区的大小只有几十到几百纳米，即微相分离，两相之间的作用力是化学键。两种聚合物共混时，由于混合熵很小，混合晗决定于聚合物之间的相互作用，通常较小，所以两种聚合物混合自由能通常大于零，是分相的。而一般共混物两相界面之间的作用力是分子间作用力或氢键，其分相可能是宏观可见的，添加增容剂后，并经强烈的机械混合，增容剂提高了两相界面之间的相互作用，可形成稳定的微相分离结构第五章聚合物的非晶态 3.何谓“松弛”？请举例说明松弛现象。用什么物理量表示松弛过程的快慢？答：“松弛”过程是指一个从非平衡态到平衡态进行的过程，它首先是很快地进行，然后逐步放慢甚至于时间达到无穷长。√ 例如，一直杆的长度比两刚壁之间的固定距离L稍长；将直杆强制地装入两刚壁之间，在开始时，直杆与刚壁的接触面之间有相互作用的压力P，在直杆内任一截面上也有内压力P；以后,随着时间的增长，这些压力的数值渐渐减小，而且温度越高时减小得越快。岩石和

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i i i i 课后作业答案: 第一章 2、W 1=250/(250+280+300+350+400+450+500+600)=250/3130=0.0799 W=0.0895 W 3=0.0958 W 4=0.1118 W5=0.1278 W6=0.1438 W7=0.1597 W8=0.1917 一2 _______ 2 V w =M w (d -1) =15173 4、粘度法测定分子量，得到的数据为不同浓度的溶液流经乌氏粘度计的两到标志线所需的时间。粘度一方面与聚合物的分子量有关，另一方面也与聚合物分子的结构、形态和在溶剂中的扩张程度有关。因此，粘度法测得的分子量为相对分子量。渗透压法测定分子量，得到的数据为不同浓度的溶液对应的平衡渗透压，与溶液中溶剂和溶质的摩尔分数有关，因此测得的是数均分子量。光散射法测定分子量，是将固定波长的光线通过不同浓度的溶液，而散射光的强度是由各种大小不同的分子所贡献的。因此测得的分子量为重均分子量。 5、如知道分子量的数量微分分布函数 N (m 和质量微分分布函数 W(m),则可通过下式求出M n 和M w ? MW 二 o W(m)MdM 7、今有一混合物，有1克聚合物A 和2克同样类型的聚合物B 组成，A 的分子量M A = 1X 105 g . mol -1; B 的分子量M B = 2X 105 g . mol -1。计算该混合物的 0.0799 250 0.0895 0.0958 0.1118 0.1278 0.1438 0.1597 280 300 350 400 450 500 0.1917 600 M w =為 W j M j =424 ; -1) =12903; 1 0.002556 391 N(m)MdM ■ WN} 0 M dM 6、 Z nM i 2 WM i 八 WM j M i M i M 「=(' W J M i :) 1/：以为值在-1至U 1之间，因此M n 乞M < M 2

华东理工大学高分子科学教程课后答案_高分子物理部分

习题解答第一章（P235） 1.简述聚合物的结构层次答：高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分。链结构又分为近程结构和远程结构。近程结构包括构造与构型，构造是指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。构型是指某一原子的取代基在空间的排列。近程结构属于化学结构，又称一级结构。远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。远程结构又称二级结构。聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的，又称三级结构。织态结构则属于更高级的结构。 2．写出聚异戊二稀的各种可能的构型和名称（只考虑头－尾键接方式）。解：（1）1，2－聚合：全同立构1，2－聚异戊二稀；间同立构1，2－聚异戊二稀；无规立构1，2－聚异戊二稀。（2）3，4－聚合：全同（间同，无规）立构－聚3，4－聚异戊二稀。（3）1，4聚合：顺式（反式）1，4－聚异戊二稀。注意：一般来说，顺式、反式聚合都是在特定的催化剂下进行的，当催化剂一定时，产物结构就一定，所以不存在无规的几何异构体。 3．已知聚乙烯试样的聚合度为4105?，C-C 键长为0.154nm ，键角为109.5?，试求：（1）若把聚乙烯看作自由旋转链时的聚乙烯试样的均方末端距；（2）若聚乙烯的末端距符合高斯分布时聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。解：54101052=??=n ；nm l 154.0=； 5.109=θ （1）225222 22.4743)154.0(10225.109cos 15.109cos 1cos 1cos 1nm nl nl nl r =??==+-?=+-?= θθ （2）由于聚乙烯的末端距符合高斯分布，因此它应该是自由结合链

高分子物理课后答案(何曼君)

1 写出由取代的二烯（1，3丁二烯衍生物） CH 3CH CH CH CH COOCH 3 经加聚反应得到的聚合物，若只考虑单体的1，4-加成，和单体头-尾相接，则理论上可有几种立体异构体解：该单体经1，4-加聚后，且只考虑单体的头-尾相接，可得到下面在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物： CH CH CH CH CH 3 COOCH 3n 即含有两种不对称碳原子和一个碳-碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。 2 今有一种聚乙烯醇，若经缩醛化处理后，发现有14%左右的羟基未反应，若用HIO 氧化，可得到丙酮和乙酸。由以上实验事实，则关于此种聚乙烯醇中单体的键接方式可得到什么结论解：若单体是头-尾连接，经缩醛化处理后，大分子链中可形成稳定的六元环，因而只留下少量未反应的羟基： CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2 CH 2 O CH CH 2 CH 2 CH OH 同时若用HIO 氧化处理时，可得到乙酸和丙酮： CH 2 CH CH 2 OH CH CH 2 OH CH OH 4 CH 3C OH O + CH 3C O CH 3 若单体为头-头或尾-尾连接，则缩醛化时不易形成较不稳定的五元环，因之未反应的OH 基数应更多（>14%），而且经HIO 氧化处理时，也得不到丙酮： CH 2 CH CH OH CH 2 CH 2 CH OH OH CH O CH O 2 CH CH 2 CH 2 CH OH CH 2 CH CH OH CH 2CH 2 CH OH OH 4 CH 3C OH O + OH C O CH 2CH 2C OH O 可见聚乙烯醇高分子链中，单体主要为头- 尾键接方式。 3 氯乙烯（CH 2CH Cl ）和偏氯乙烯（ CH 2CCl 2 ）的共聚物，经脱除HCl 和裂解后，产物有：，Cl ，Cl Cl ，Cl Cl Cl 等，其比例大致为10：1：1：10（重量），由以上事实，则对这两种单体在共聚物的序列分布可得到什么结论解：这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况（为简化起见只考虑三单元）： CH 2 CH Cl CH 2 C Cl Cl + (V) (D)

高分子物理课后习题

第1章高分子的链结构 4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子）σ,实测的无扰均方末端距与自由旋转链的均方末端距之比，σ值愈大，内旋转阻碍越大，柔顺性愈差；（2）特征比Cn，无扰链与自由连接链均方末端距的比值，Cn值越小，链的柔顺性越好；（3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。 7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。解：（1）聚乙烯＞聚氯乙烯＞聚丙烯腈，取代基极性越大，高聚物柔顺性越差；（2）聚甲醛＞聚苯醚＞聚苯，主链刚性基团比例越大，柔顺性越差，苯环柔顺性比亚甲基差；（3）聚丁二烯＞聚氯丁二烯＞聚氯乙烯；孤立双键的柔顺性较单键主链好，极性取代基是的聚合物柔顺性变差；（4）聚偏二氟乙烯＞聚氟乙烯＞聚二氟乙烯，对称取代的柔顺性优于单取代，取代基比例越大，柔顺性越差；

第2章聚合物的凝聚态结构 3.聚合物在不同条件下结晶时，可能得到哪几种主要的结晶形态？各种结晶形态的特征是什么？答：（1）可能得到的结晶形态：单晶、树枝晶、球晶、纤维状晶、串晶、柱晶、伸直链晶体；（2）形态特征：单晶：分子链垂直于片晶平面排列，晶片厚度一般只有10nm 左右；树枝晶：许多单晶片在特定方向上的择优生长与堆积形成树枝状；球晶：呈圆球状，在正交偏光显微镜下呈现特有的黑十字消光，有些出现同心环；纤维状晶：晶体呈纤维状，长度大大超过高分子链的长度；串晶：在电子显微镜下，串晶形如串珠；柱晶：中心贯穿有伸直链晶体的扁球晶，呈柱状；伸直链晶体：高分子链伸展排列晶片厚度与分子链长度相当。 4.测定聚合物的结晶度的方法有哪几种？简述其基本原理。不同方法测得的结晶度是否相同？为什么？答：（1）密度法，X射线衍射法，量热法；（2）密度法的依据：分子链在晶区规整堆砌，故晶区密度大于非晶区密度；X射线衍射法的依据：总的相干散射强度等于晶区和非晶区相干散射强度之和；量热法的依据：根据聚合物熔融过程中的热效应来测定结晶度的方法。（3）不同，因为结晶度的概念缺乏明确的物理意义，晶区和非晶区的界限很不明确，无法准确测定结晶部分的量，所以其数值随测定方法不同而不同。 11.某一聚合物完全结晶时的密度为0.936g/cm3,完全非晶态的密度为 0.854g/cm3,现知该聚合物的实际密度为0.900g/cm3,试问其体积结晶度应为多少？答：根据体积结晶度计算公式带入ρ=0.900g/cm3，ρa=0.854g/cm3，ρc=0.936g/cm3 得=0.561