2010年聚合物结构分析习题集
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《聚合物结构分析》基础习题第一章绪论1、聚合物链结构的测定方法有哪些?2、测定聚合物聚集态结构的方法有哪些?3、测定聚合物结晶度的方法有哪些?4、聚合物取向度的测定方法有哪些?5、聚合物相对分子质量的测定方法有哪些?6、聚合物相对分子质量分布的测定方法有哪些?7、聚合物支化度的测定方法有哪些?8、聚合物交联度的测定方法有哪些?9、可以根据哪几种性能的变化来研究聚合物的转变与松弛现象?10、材料的力学性能主要包括哪几方面?11、聚合物本体粘流行为的研究内容是什么?测试仪器有哪些?12、材料的电学性能包括哪些?测试仪器有哪些?13、材料的热性能包括哪些?测试仪器有哪些?14、材料密度的测定方法有哪些?第一篇波谱分析1、要求记住划分成光谱区的电磁总谱,知道不同光谱法研究的是分子中的哪一种运动形式。
第二章红外光谱1、红外光谱试验中有哪几种制样方法?分别适应于哪种类型的样品?对于那些易于溶解的聚合物可以采用哪一种制样方法?对于那些不容易溶解的热塑性聚合物可以采用哪一种制样方法?对于那些仅仅能在溶剂中溶胀的橡胶样品,可以采用哪一种制样方法?对于粘稠的低聚物和黏合剂可以采用哪种方法制样?2、红外光谱仪中常用的附件有哪些?各自的用途是什么?3、红外光谱图的表示方法,即纵、横坐标分别表示什么?4、记住书中表2-1中红外光谱中各种键的特征频率范围。
5、名词:红外光谱中基团的特征吸收峰和特征吸收频率,官能团区,指纹区,透过率,吸光度,红外二向色性,衰减全反射,光声效应6、红外光谱图中,基团的特征频率和键力常数成___正比____,与折合质量成___反比____。
7、官能团区和指纹区的波数范围分别是1300-4000cm-1和400-1300cm-1。
9、论述影响吸收谱带位移的因素。
10、在红外谱图中C=O的伸缩振动谱带一般在1650-1900cm-1,该谱带通常是含C=O 聚合物的最强谱带;记住表2-2中C=O在不同分子中红外光谱图上对应的吸收谱带的位置。
高分子化学习题及解答第一章 绪论1.基本概念单体,聚合物,聚合度,单体单元,结构单元,重复结构单元,重均分子量,数均分子量,分子量分布,多分散系数,碳链聚合物,杂链聚合物,元素有机聚合物,缩聚物,缩聚反应,加聚物,加聚反应,线形聚合物,支化聚合物,交联聚合物,橡胶,塑料,纤维2. 聚合物结构与名称了解聚合物的各种名称及英文缩写与聚合物结构间的关联 , 熟悉系统命名法的基本规则,并用于常见聚合物的命名。
①聚合物结构式书写格式习惯写法IUPAC规定的写法②聚合物的IUPAC 命名法基本规则常见聚合物的名称③聚合物的来源命名法及习惯命名法④常见聚合物的英文缩写⑤等规立构聚合物的结构与名称⑥嵌段共聚物的结构与名称⑦接枝共聚物的结构与名称练习题:一、写出下列聚合物的结构1.聚碳酸酯,涤纶,有机玻璃,Kevlar纤维,尼龙-6,聚甲醛,天然橡胶,聚氯乙烯,聚丙烯第二章 自由基聚合1.基本概念连锁(链式)聚合,初级自由基,单体自由基,活性中心,自由基半衰期,引发效率,稳态,自由基等活性理论,笼蔽效应,诱导分解效应,自动加速,动力学链长,聚合度,链转移,链转移常数,阻聚及缓聚,歧化终止,偶合终止,最高聚合温度,引发转移终止剂(iniferter),原子转移自由基聚合(ATRP)2. 基本原理及现象解释z单体对不同连锁聚合机理的选择性z自由基聚合机理(包括链引发、链增长、链终止、链转移及自由基聚合反应的特征)z自动加速现象及其出现的原因。
z聚合反应速率与引发剂浓度的关系 ; 聚合反应速率与单体浓度的关系,影响引发剂效率的因素。
z链转移剂在聚合物合成中的用途 ; 高压聚乙烯的长支链和短支链的生成原因。
z烯丙基单体的自阻聚作用1整理:潘奇伟z自动加速效应对聚合反应速率与单体和引发剂浓度关系的影z温度、压力对聚合反应速率和聚合度的影响z四类引发剂的引发基元反应(包括偶氮类(AIBN),有机过氧化物类(BPO),无机过氧化物类(KSP)、氧化还原反应体系(亚硫酸盐与硫代硫酸盐))z苯醌及苯酚对自由基反应的阻聚原理。
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CH2C3CH CH21234(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。
CH2nCCH3CH CH21,4-加成CH2nCCH3CH CH21,2-加成CH2nC CH3CH CH23,4-加成(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CH 2CH 2CH 2CH 2C CH 3C HCH 3C CH②反式1,4-加成2CH 2CH 2CH 2C CH 3C HCH 3C C③1,2-加成全同立构CH 2C C 3C C HHH HCH CH 2CH CH 3C C H HCH 2CHCH 3④1,2-加成间同立构CC 3CC HH H HCH 3C C H HCH 3RRRR=CHCH 2⑤3,4-加成全同立构CH 2C CH3C CC C HH H HC C H HCH 2C CH 3CH 2C CH3HH⑥3,4-加成间同立构C C CC HH H HC CH HRRRR=CH 2HH C 36.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。
1.互穿网络结构(p67):用化学方法将两种或两种以上的聚合物互穿交织成网而形成的结构。
2.线性粘弹性(p253):在常温和通常的加载时间,高聚物往往同时显示弹性和粘性,即所谓的粘弹性。
如果高聚物的应力与应变和应力与应变速率之间存在线性关系,则叫线性粘弹性。
3.疲劳极限:疲劳极限是材料学里的一个极重要的物理量,表现一种材料对周期应力的承受能力。
在疲劳试验中,应力交变循环大至无限次而试样仍不破损时的最大应力叫疲劳极限。
4.θ溶液:高分子——溶剂相互作用参数是1χ, 当211 χ时,该溶剂为良溶剂;当211=χ时,该溶剂为θ溶剂;当211 χ时,该溶剂为劣溶剂。
当溶剂为θ溶剂时,溶液中溶质分子间,溶剂分子间,溶质和溶剂分子间的相互作用是相等的,形成无干扰状态的溶液。
此时的溶液为θ溶液。
5.波尔兹曼叠加原理:基本内容(1)先前载荷历史对聚合物材料形变性能有影响;即试样的形变是负荷历史的函数;(2)多个载荷共同作用于聚合物时,其最终形变性能与个别载荷作用有关系;即每一项负荷步骤是独立的,彼此可以叠加。
6.Griffith crack theory 断裂理论:(1)断裂要产生新的表面,需要一定的表面能,断裂产生新表面的所需要的表面能是由材料内部弹性储能的减少来补偿的。
(2)弹性储能在材料中分布不均匀。
在材料的微裂纹附近有很大的弹性储能集中。
因此在存在有裂纹的地方就比其他地方有更多的弹性储能来供给产生新表面所需的表面能,致使材料在微裂纹处先行断裂。
7.聚合物的熔融指数MI聚合物熔体的流动性可用多种指标来表征,其中最常用的是熔融指数:指在一定的温度下和规定负荷下,10min 内从规定直径和长度的标准毛细管内流出的聚合物的熔体的质量,用MI 表示,单位为g/10min 。
8.杨氏模量:杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量,定义为应力和应变之比,E=σ/ε。
模量越大,越不容易变形,材料刚性越大。
9.剪切柔量(P239):剪切应力对剪切应变之比定义为剪切模量G ,剪切模量G 的倒数叫作剪切柔量10.泊松比 γ(P241):高聚物单向拉伸时,不仅有拉伸方向的伸长,同时伴有横向收缩,横向收缩应变对轴向伸长应变之比即使泊松比。
《聚合物结构与性能》习题集考试为开卷考试,但只能带课本,不能带任何资料,就是希望大家完全掌握下列知识,做合格高分子专业研究生!一、提高聚合物样品电镜下稳定性的方法对样品进行支撑:1.大目数电镜铜网,如400目铜网;2.无定型材料作支持膜:硝化纤维素(火棉胶),聚乙烯醇缩甲醛(PVF),或无定型碳;碳支持膜:通过真空蒸涂的办法,将碳沉积在光洁的载玻片或新剥离云母片表面,然后漂在蒸馏水表面,转移至铜网上。
二、提高聚合物样品成像衬度的方法有几个?(1)染色:将电子密度高的重金属原子渗入聚合物的某些区域通过提高其电子密度来增大衬度的。
从最终效果上染色分正染色和负染色。
从作用机制上染色分化学反应和物理渗透。
从手段上分直接染色和间接染色。
最常用的染色剂有:四氧化锇(OsO4)、四氧化钌(RuO4)四氧化锇(OsO4)染色:四氧化锇染色是利用其与-C=C-双键以及-OH和-NH2基团间的化学反应,使被染色的聚合物含有重金属锇,从而使图像的衬度提高。
四氧化钌(RuO4)染色:四氧化钌染色是利用其对不同聚合物或同一聚合物的不同部位(如晶区和非晶区)的不同渗透速率,使不同聚合物或同一聚合物的不同部位含有不同量的重金属钌,从而使图像的衬度提高。
(2)晶粒方向: 为得到清晰的衬度,可调整晶体样品的取向,使得除透射电子束外,只出现一个很强的衍射束,一般称为双光束情况(3)调整样品厚度;(4) 结构缺陷;(5)一次电子与二次电子相位三、何为橡胶的高弹性?高弹性的本质是什么?什么化学结构和聚集态结构的高分子能够作为橡胶材料?请用应力应变曲线表达出橡胶、塑料、有机纤维三者的区别。
橡胶的高弹性:小应力下的大形变、外力除去后可以恢复;高弹性的本质是熵弹性。
橡胶弹性是由熵变引起的,在外力作用下,橡胶分子链由卷曲状态变为伸展状态,熵减小,当外力移去后,由于热运动,分子链自发地趋向熵增大的状态,分子链由伸展再回复卷曲状态,因而形变可逆。
高分子物理习题集第一章高聚物的结构1.简述高聚物结构的主要特点。
2.决定高分子材料广泛应用的基本分子结构特征是什么?3.高分子凝聚态结构包括哪些内容?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?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。
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?7.下列那些聚合物没有旋光异构,并解释原因。
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,并简要说明理由。
9. 写出下列各组高聚物的结构单元,比较各组内几种高分子链的柔性大小并说明理由: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,聚异丁稀;5)聚氯乙烯,聚偏氯乙烯;6)聚乙烯,聚乙烯基咔唑,聚乙烯基叔丁烷;7)聚丙烯酸甲酯,聚丙烯酸丙脂,聚丙酸戌酯;8)聚酰胺6.6,聚对苯二甲酰对苯二胺;9)聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸丁二醇酯。
10.为什么真实的内旋高分子链比相应的高斯链的均方末端距要大些?11.分子量不相同的聚合物之间用什么参数比较其大分子链的柔顺性?12.试从统计热力学观点说明高分子链柔顺性的实质。
~\:CH 2~C —CH —CHCl CH —化+ CN “CH 3 n13.用键为单位统计大分子链的末端距与用链段为单位统计末端距有何异同?那种方法更复合实际情况?14.一个高分子链的聚合度增大100倍,其链的尺寸扩大了多少倍?15.假定聚丙烯中键长为0.154nm,键角109.5。
,无扰尺寸A=835x10-4nm,刚性因子(空间位阻参数)b二1.76,求其等效自由结合链的链段长度b。
第一篇波普分析一:填空:1.外力使高聚物从一个平衡状态通过分子运动到另一个状态需要一定的时间,称为松弛时间。
如果外力作用的时间比高聚物链段转变的松弛时间短很多,则表现为玻璃态,反之表现为高弹态。
2.通常所说的红外光谱指的是中红外区,主要对应分子中原子振动的基频吸收,是分子偶极距发生变化的振动产生红外吸收,而拉曼光谱是分子振动能级发生变化产生的。
3.红外光谱可采用吸光度和透过率来表示。
4.有机物在紫外光和可见光区域内的常见四种电子跃迁方式及其跃迁所需要能量大小顺序σ→σ* >n→σ*>π→π*>n→π*5.具有双键结构的基团对紫外光或可见光有吸收作用,这样的基团称为生色基。
(了解常见的生色基团与助色基团。
)6.处于静电场中的核自旋体系,当其拉莫运动进动频率与作用于该体系的射频场频率相等时,所发生的吸收电磁波的现象称为核磁共振。
7.质谱分析方法是通过对样品离子的质量和强度的测定来进行成分和结构分析的一种方法。
8.X射线可分为两种:白色x射线(连续X 射线)和特征x射线(标识X射线)。
9.布拉格方程:2dsinθ=nλ二:简述与分析:1.简述高聚物的聚集态结构及其特征。
高聚物聚集态结构可区分为一次结构(或近程结构)、二次结构(或远程结构)、三次结构(或聚集态结构)和高次结构等层次一次结构是指大分子的化学组成,均聚或共聚,大分子的相对分子质量,链状分子的形态如直链、支化、交联。
此外也包括大分子的立体构型如全同立构、间同立构、无规立构、顺式、反式等的区别二次结构是指单个大分子的形态如无规线团、折叠链、螺旋链等三次结构是具有不同二次结构的单个大分子聚集在一起形成不同的聚集态结构。
例如许多无规线团可以组成线团胶团或交缠结构。
高次结构是指三次结构以及与其他物质构成尺寸更大的结构,如由折叠链形成的片晶构成球晶。
2.高聚物的结构与性能测定方法分别有哪些。
(1)高聚物结构测定方法①测定链结构的方法有X射线衍射法(大角)、电子衍射法、中心散射法、裂解色图-质谱、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、微波分光法、核磁共振法、顺磁共振法、荧光光谱、偶极矩法、旋光分光法、电子能谱等。
一:高聚物的分子结构结晶度:结晶部分在总体中所占的含量,分为重量结晶度和体积结晶度。
大分子:是由大量原子组成的,具有相对高的分子质量或分子重量。
聚合物分子:也叫高聚物分子,通常简称为高分子。
就字面上它是一个由许多部分组成的分子,然而它的确包含多重重复之意。
它意味着:(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节);(2) 并且只有一种或少数几种链节;(3) 这些需要的链节多重重复重现。
星形大分子:若从一个公共的核伸出三个或多个支链,则称为星型高分子。
据文献报导,从不同单体已经合成了每个核具有128个臂的星型高分子。
假如所有的臂都是等长的,这样的星型高分子称做是规整的。
在臂的末端带有多官能度的星型高分子还可以再加其他的单体,生成的高分子做为二级支化的星型高分子,如果所有支化点具有同样的官能度和支化点间链段是等长的,则叫做树枝链共聚物:由两种或两种以上不同单体经聚合反应而得的聚合物。
根据各种单体在共聚物分子链中排列方式,可分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。
构造;一个分子的构造是指分子中原子和键的序列而不考虑其空间排列。
例如:高分子单体、单体单元和键接结构;分子链的共聚序列(无规共聚物,交替共聚物,梯度共聚物,嵌段共聚物)。
构型(configuration): 是指分子中通过化学键所固定的原子的空间排列。
例如:要改变分子的构造和构型必须经过化学键的断裂和重组。
构象(conformation);空间中的原子或原子团排列在一个具有一定构型的分子的单键上,称为构象。
“构象”是有机化学的名词,表示在单键周围的原子和原子基团的旋转产生的空间排列。
链段(macromolecular segments);高分子链的柔性(flexibility of polymer chain), 分子链能够改变其构象的性质聚合度(degree of polymerization); 大分子、低聚物分子、嵌段或分子链中单体单元的数目。
链结构
1. 名词解释
旋光异构体顺序异构体有规立构高分子立构规整度
链段柔顺性平衡态柔顺性高斯链
受阻旋转链自由旋转链自由联结链等效自由结合链
2.利用Fisher投影法画出全同立构和间同立构聚苯乙烯的两种构型。
3.构型和构象有什么不同?试讨论结晶聚丙烯和非晶聚丙烯构型和构象的情况。
4.比较下列各组高分子柔顺性的大小,分别写出它们的结构式并说明柔顺性不同的原因。
(1)聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯
(2)聚甲基丙烯酸乙酯聚甲基丙烯酸正丙酯
聚甲基丙烯酸正丁酯聚甲基丙烯酸正辛酯
(3)聚丙烯聚1-丁烯聚1-己烯
(4)聚丙烯酸聚丙烯酸甲酯聚丙烯酸锌
(5)聚偏二氟乙烯聚氟乙烯聚氯乙烯
(6)聚丙烯聚氯乙烯聚丙烯腈
5. 某聚 -烯烃的平均聚合度为500,均方末端距为165nm2,试求:
(1)作为大分子独立运动的单元的链段长b?
(2)每个大分子平均包含的链段数z?
(3)每个统计链段包含几个重复结构单元u?。
构象统计计算(均方末端距、链段、分子无扰尺寸、伸直链长、蠕虫状连等)某PE 的聚合度为2000,键角为109.5︒,键长1.54 A ︒,①求伸直链长。
②当将其视为自由旋转时,均方末端距为多少?③若实测到其均方末端距为自由旋转链的8倍,求其链段长和分子无扰尺寸A 。
④通过伸直链长度与根均方末端距之比值分析解释某些高分子材料在外力作用下可以产生很大变形的原因。
答:①A)(5.503025.109sin 54.140002sinmax =⨯⨯==αnl L ②)(A 10897.15.70cos 15.70cos 154.14000cos 1cos 124222⨯=-+⨯⨯=-+=θθnl h r ③)A (17.305.503010518.185max 2max20=⨯=⨯==L h L h l r e ④9.1210518.15.5030520max=⨯==h L λ ⑤)A (65.128200010518.1520=⨯⨯==M h A假定聚丙烯主链上的键长为0.154nm ,键角为109.5︒,求其等效自由结合链的链段长。
答:查表得,A=0.0835nm ,σ=1.76。
则164.125.109sin 154.02420835.02sin 22sin 212sin 202022max 20=︒⨯⨯⨯=≈+===αααl M A nl n M A nl M A L h l e 或170.1)5.70cos 1(75.54sin 76.1)5.70cos 1(154.0)cos 1(2sin )cos 1(2sin cos 1cos 12222max 20=︒-⨯︒⨯︒+⨯=-⋅+=⋅-+==θασθασθθl nl nl L h l e蠕虫状链暂时没有相应的例题通过计算说明聚合物在晶态中的构象,以及能形成某种构象的聚合物的构型。
已知氢原子的范德华半径为1.2A ︒,氟原子的范德华半径为1.4 A ︒,碳碳键长1.54A ︒,键角109.5︒,根据以上数据,说明PE 、PTFE 在晶态中各呈什么构象形式?对于PTFE ,取代基为F 原子,两个F 原子间的范德华间距至少应为1.4×2=2.8A ︒>d ,因此不可取全反式构象。
北京化工大学2010——2011学年第一学期《高分子材料基础理论》期末考试试卷班级:姓名:学号:分数:一、选择题(多选题,每题2分,共20分)1 按主链结构分类,下列高分子中属于杂链高分子的有()。
A、聚氨酯,B、聚苯乙烯,C、聚丙烯,D、聚酰胺,E、聚甲基丙烯酸甲酯2 属于聚合度变大的高分子化学反应有()。
A、加聚反应,B、交联,C、自由基聚合,D、接枝,E、扩链反应3 ,高分子链柔顺性最差的是()。
A、聚氯乙烯,B、聚乙烯,C、聚丙烯,D、聚二甲基硅氧烷4 高聚物结晶结构的特点是()。
A、成周期性排列的质点是链段;B、成周期性排列的质点是整个分子;C、成周期性排列的质点是结构单元;D、存在晶格缺陷。
5从结构观点分析,下列高聚物中结晶能力最弱的是()A、聚甲醛B、聚酰胺C、聚碳酸酯D、等规聚丙烯6 结晶度对聚合物性能的影响,错误的描述为()。
A、随结晶度的提高,拉伸强度增加,而伸长率及冲击强度趋于降低;B、随结晶度的提高,相对密度、熔点、硬度等物理性能也有提高。
C、球晶尺寸大,材料的冲击强度要高一些。
D、结晶聚合物通常呈乳白色,不透明,如聚乙烯、尼龙。
7 下列关于聚氯乙烯拉伸取向的描述,正确的有:()。
A、取向温度设定在其Tg以下;B、取向单元可以为链段和整个高分子链;C、取向后聚集态结构为伸直链晶体;D、取向后沿取向方向力学性能提高;E、取向温度越高越好。
8 降低聚氯乙烯玻璃化转变温度的方法有:()。
A、交联,B、加入增塑剂;C添加碳酸钙;D、提高加工温度9 从分子运动观点分析,下列高聚物中抗蠕变能力最强的是( )。
A、聚苯醚,B、高密度聚乙烯,C、聚氯乙烯,D、聚四氟乙烯10 高聚物熔体弹性效应的主要表现现象有()A、韦森堡效应,B、剪切变稀,C、挤出胀大,D、熔体破裂二、填空题(每空1分,共30分)1 高分子,也称高分子化合物,是指分子量很高并由(1)连接的一类化合物,高分子的分子量范围通常为(2),英文缩写(3)。
1.简述聚合物的结构层次。
答聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构,高分子的链结构包括近程结构和远程结构。
一级结构包括化学组成,结构单元链接方式,构型,支化与交联。
二级结构包括高分子链大小和分子链形态。
三级结构属于凝聚态结构,包括晶态结构,非态结构,取向态结构和织态结构。
2.高密度聚乙烯,低密度聚乙烯和线形低密度聚乙烯在分子链上的主要差别是什么?答高密度聚乙烯为线形结构,低密度聚乙烯为具有长链的聚乙烯,而线形低密度聚乙烯的支链是短支链,由乙烯和高级的a–烯烃如丁烯,己烯或辛烯共聚合而生成。
共聚过程生成的线形低密度聚乙烯比一般低密度聚乙烯具有更窄的相对分子质量分布。
高密度聚乙烯易于结晶,故在密度,熔点,结晶度和硬度等方面都高于低密度聚乙烯。
3.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?答不能,提高聚丙烯的等规度须改变构型,而改变构型与构象的方法根本不同。
构象是围绕单键内旋转所引起的分子链形态的变化,改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现;而改变够型必须经过化学键的断裂才能实现。
4.试从分子结构分析比较下列各组聚合物分子的柔顺性的大小:(1)聚乙烯,聚丙烯,聚丙烯腈;(2)聚氯乙烯,1,4-聚2-氯丁二烯,1,4-聚丁二烯;(3)聚苯,聚苯醚,聚环氧戊烷;(4)聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯。
答(1)的柔顺性从大到小排列顺序为:聚乙烯>聚丙烯>聚丙烯腈;(2)的柔顺性从大到小排列顺序为:1,4-聚丁二烯>1,4-聚2-氯丁二烯>聚氯乙烯(3)的柔顺性从大到小排列顺序为:聚环氧戊烷聚苯醚聚苯(4)的柔顺性从大到小排列顺序为:聚偏二氯乙>烯聚氯乙烯5.请排出下列高聚物分子间的作用力的顺序,并指出理由:(1)顺1,4-聚丁二烯,聚氯乙烯,聚丙烯腈;(2)聚乙烯,聚苯乙烯,聚对苯二甲酸乙二酯,尼龙66。
答(1)分子间作用力从大到小的顺序为:聚丙烯腈>聚氯乙烯>顺1,4-聚丁二烯聚丙烯腈含有强极性基团,所以分子间作用力大;聚氯乙烯含有极性基团,分子间作用力较大;顺序1,4-聚丁二烯是非极性分子,不含庞大的侧基,所以分子间力作用小。
《聚合物结构分析》基础习题第一章绪论1、聚合物链结构的测定方法有哪些?2、测定聚合物聚集态结构的方法有哪些?3、测定聚合物结晶度的方法有哪些?4、聚合物取向度的测定方法有哪些?5、聚合物相对分子质量的测定方法有哪些?6、聚合物相对分子质量分布的测定方法有哪些?7、聚合物支化度的测定方法有哪些?8、聚合物交联度的测定方法有哪些?9、可以根据哪几种性能的变化来研究聚合物的转变与松弛现象?10、材料的力学性能主要包括哪几方面?11、聚合物本体粘流行为的研究内容是什么?测试仪器有哪些?12、材料的电学性能包括哪些?测试仪器有哪些?13、材料的热性能包括哪些?测试仪器有哪些?14、材料密度的测定方法有哪些?第一篇波谱分析1、要求记住划分成光谱区的电磁总谱,知道不同光谱法研究的是分子中的哪一种运动形式。
第二章红外光谱1、红外光谱试验中有哪几种制样方法?分别适应于哪种类型的样品?对于那些易于溶解的聚合物可以采用哪一种制样方法?对于那些不容易溶解的热塑性聚合物可以采用哪一种制样方法?对于那些仅仅能在溶剂中溶胀的橡胶样品,可以采用哪一种制样方法?对于粘稠的低聚物和黏合剂可以采用哪种方法制样?2、红外光谱仪中常用的附件有哪些?各自的用途是什么?3、红外光谱图的表示方法,即纵、横坐标分别表示什么?4、记住书中表2-1中红外光谱中各种键的特征频率范围。
5、名词:红外光谱中基团的特征吸收峰和特征吸收频率,官能团区,指纹区,透过率,吸光度,红外二向色性,衰减全反射,光声效应6、红外光谱图中,基团的特征频率和键力常数成___正比____,与折合质量成___反比____。
7、官能团区和指纹区的波数范围分别是1300-4000cm-1和400-1300cm-1。
9、论述影响吸收谱带位移的因素。
10、在红外谱图中C=O的伸缩振动谱带一般在1650-1900cm-1,该谱带通常是含C=O 聚合物的最强谱带;记住表2-2中C=O在不同分子中红外光谱图上对应的吸收谱带的位置。
对于聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸甲酯来说,按C=O的伸缩振动谱带波数高低,依次是聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯。
12、为什么可以用红外光谱技术来判断两种聚合物的相容性?p1413、对于伸缩振动,氢键会使基团的吸收频率下降,谱带变宽;对于弯曲振动,氢键会使基团的吸收频率升高,谱带变窄。
14、共轭效应会造成基团的吸收频率降低。
16、叙述傅立叶变换红外光谱仪工作原理。
会画图2-7的原理图。
17、简述红外光谱定量分析的基础。
p2519、接枝共聚物和相应均聚物的共混物的红外谱图是相同的,可以用共混物模拟接枝共聚物。
22、如何用红外光谱鉴别(1)PMMA和PS;(2)PVC和PP;(3)环氧树脂和不饱和聚酯。
24、写出透过率和吸光度的定义式,并标明各符号意义。
第三章激光拉曼散射光谱法2、与红外光谱相比,拉曼光谱有什么优缺点?3、名词:拉曼散射,瑞利散射,斯托克斯线,反斯托克斯线,拉曼位移,4、红外吸收的选择定则是分子振动时只有伴随有分子偶极矩发生变化的振动才能产生红外吸收;拉曼活性的选择定则是分子振动时只有伴随有分子极化度发生变化的振动才能产生红外吸收。
5、对多数吸收光谱,只有频率和强度两个基本参数,但对激光拉曼光谱还有一个重要参数,即去偏振度或退偏振比。
7、如果一个化合物的红外和拉曼光谱中没有波数相同的谱带,说明该化合物具有对称中心。
8、拉曼光谱在聚合物结构研究中有哪些应用?第四章紫外光谱1、红外光谱是分子振动能级跃迁产生,拉曼光谱是分子振动能级跃迁产生,紫外光谱是电子能级跃迁产生的,核磁共振是原子核能级跃迁产生的。
2、紫外光谱中,吸收带有哪些类型?各有什么特点?3、名词:生色基,助色基,4、紫外谱图是如何表示的?6、只有具有重键或者芳香共轭体系的聚合物才有紫外活性;如果在210-250nm间具有强吸收带,可能含有两个不饱和单元或者双键的共轭体系;如果在260-300nm间存在中等吸收峰,并有精细结构,则表示有苯环存在。
7、对比紫外和红外光谱在定性和定量分析中的优劣。
P47第五章核磁共振1、名词:核磁共振,拉莫尔进动,NMR中的屏蔽作用,化学位移,耦合常数,2、核磁共振仪由那几部分组成?分别起什么作用?3、简述核磁共振的测试原理(以1H NMR为例)。
4、以氯乙烷1H NMR为例,作图示意自旋-自旋裂分现象及耦合常数。
5、核磁共振谱图是如何表示的?6、1H NMR谱图可以提供哪些方面的信息?7、与甲基相连的碳原子上带有两个磁等价的氢,1H NMR谱图中甲基的谱峰会分裂为 3 个小峰,分裂峰之间的距离称为耦合常数。
8、影响化学位移的主要因素有哪些?9、邻近基团的电负性越大,1H化学位移值越大;乙炔氢的化学位移值小于乙烯氢,这是电子环流效应引起的。
10、在1H NMR测定中不能使用带氢的溶剂,如果必须使用时要用氘代试剂。
11、1H NMR和13C NMR对比,有什么不同?17、13C NMR在聚合物结构研究中有哪些应用?18、1H NMR中化学位移峰的积分面积与对应的氢的数目是正比关系。
第六章质谱1、典型的质谱仪由进样系统、离子源、质量分析器、检测器、记录器五部分组成。
4、简述质谱仪的测试原理。
5、名词:分子离子,碎片离子,同位素离子,6、有机化合物分子受电子轰击,可以产生分子离子、碎片离子、亚稳离子、同位素离子等离子。
7、判断分子离子峰的方法有哪些?9、质谱图是如何表示的?第七章X射线法1、当一束单色的X射线照射到样品上时,如果试样只具有周期性结构(晶区),可以观察到X射线衍射效应;如果样品具有不同密度的非周期性结构(晶区和非晶区),可以观察到漫射X射线衍射或散射效应。
2、名词:白色X射线,特征X射线6、简述晶体中产生X射线衍射的条件。
8、多晶X射线衍射仪在聚合物结构分析中主要用于考察物相、结晶度、晶粒择优取向和晶粒尺寸。
9、X射线法在聚合物物相分析方面有哪些用途?10、根据X射线衍射谱图,如何计算结晶性聚合物的质量结晶度?11、对结晶性聚合物,用X射线法测定零点几纳米到几个纳米的晶格间距,可以用大角或广角X射线衍射法;测定几纳米到几十纳米的长周期时,可以采用小角X射线散射法。
第二编聚合物相对分子量测定方法1、聚合物相对分子质量高低对聚合物性能有什么影响?(包括强度、玻璃化温度、溶解性、成型加工性。
)相对分子质量分布对聚合物性能有哪些影响?第八章数均分子量的测定2、端基滴定法测定聚合物数均分子质量时的限制有哪些?3、根据热力学性质,测定聚合物数均分子质量的方法有冰点降低法、蒸汽压下降法和渗透压法。
4、简述膜渗透压法测定聚合物数均分子质量的原理。
第九章光散射法5、通过光散射法,可以得到聚合物的质均相对分子质量、均方末端距和第二维利系数。
7、简述光散射法测定聚合物质均相对分子质量的基本原理。
8、简述光散射法测定聚合物相对分子质量的方法。
9、简述光散射法测定聚合物黏度方程中k和a的方法。
10、嵌段共聚物的折射率增量和相应均聚物的折射率增量之间有什么样的关系?11、利用光散射仪如何测定聚合物材料的第二维利系数和均方末端距?第十章粘度法13、简述粘度法测定聚合物粘均分子量的基本原理。
14、用乌氏粘度计测定聚合物相对分子量时的影响因素有哪些?第十一章凝胶渗透色谱15、简述凝胶渗透色谱的基本原理。
16、凝胶渗透色谱中色谱柱的使用上限和下限各是什么?17、采用凝胶色谱技术时样品制备应注意哪些问题?18、凝胶渗透色谱测试时为什么要进行普适校正?普适校正的原理是什么?第三篇热分析第十二章DSC和DTA1、简述差示扫描量热仪(DSC)的基本原理.2、简述差热分析仪(DTA)的基本原理。
3、样品用量和升温速率对DSC曲线有怎样的影响?4、根据DSC曲线如何确定结晶性聚合物的熔点?5、根据DSC曲线如何确定聚合物的玻璃化转变温度?6、DSC在聚合物结构和性能研究中有哪些方面的应用?7、聚合物的玻璃化转变类似于热力学二级转变,表现为自由体积、比热容、线膨胀系数等的突变。
8、化学结构对聚合物玻璃化温度有什么样的影响?9、具有僵硬主链和带有大的侧基的聚合物,Tg 高;链间具有强吸引力的聚合物,Tg 高;分子链上带有松散的侧基,Tg 低;交联固化会使聚合物Tg 升高。
10、相对分子量对聚合物Tg有怎样的影响?11、简述DSC测定聚合物平衡熔点的原理和方法。
12、为什么聚合物DSC曲线会出现多重熔融峰?13、简述用DSC测定聚合物结晶度的原理。
第十三章热重分析14、简述热重分析的基本原理。
15、简述影响热重曲线的因素。
16、简述热重曲线关键温度的标定方法,并画出相应的示意图。
17、简述热重分析时微商曲线的意义。
18、热重分析在聚合物结构和性能研究中有哪些应用?19、采用热重分析技术,如何确定由聚苯乙烯和聚甲基苯乙烯组成聚合物体系是无规共聚物或是嵌段共聚物?20、采用热重分析技术,如何确定由聚苯乙烯和聚甲基苯乙烯组成聚合物体系是无规共聚物或是共混物?21、根据热重曲线,如何确定乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的组成?22、根据热重曲线,如何确定聚合物中小分子添加剂的含量?23、根据热重曲线,如何确定聚合物中具有高热稳定性的填料的含量?第十四章动态力学热分析24、名词:动态力学热分析,普弹形变,高弹形变,塑性形变,损耗因子,自由振动法,强迫共振法,强迫非共振法,DMTA温度谱,DMTA频率谱,DMTA时间谱25、动态力学热分析技术有哪些优点?26、简述动态力学性能测量原理。
27、按照振动模式,动态力学分析技术可以分为四类模式:(1)自由衰减振动法,(2)强迫共振法,(3)强迫非共振法,(4)声波传播法。
28、基于自由衰减振动原理而设计的聚合物动态力学性能试验仪器有扭摆仪和扭辫仪。
29、动态力学分析技术中有几种扫描模式?得到的曲线分别是什么?30、动态力学温度谱在聚合物研究中有哪些应用?31、画出典型均相非晶态聚合物动态力学温度谱,并标出相应峰和特征温度。
第四篇聚合物流变性能第十五章旋转式流变仪1、旋转式流变仪有三种常用的测量头系统,即同轴圆筒、平行平板和锥板。
2、旋转式流变仪一般有两种使用方式,即控制输入应力和控制输入应变。
第十六章毛细管流变仪3、可变压力型毛细管流变仪的主体包括哪几部分?4、毛细管流变仪中根据什么来选择毛细管长径比?第十七章转矩流变仪5、简述转矩流变仪的原理。
6、画出一般聚合物典型转矩流变曲线,说明各段的意义。
7、由转矩流变曲线可以获得哪些信息?8、影响转矩流变测试结果的因素有哪些?第五篇显微分析技术第十八章光学纤维镜1、简答偏光显微镜的基本结构。
2、简答相差显微镜的基本结构。
3、光学显微镜法中制样方法有哪些?4、描述使用热台偏光显微镜观察球晶生长速率的过程。