高分子物理习题

1 高 分 子 物 理 习 题

绪论

1. 举例说明聚合物在人类生活中所起的作用。

2. 用作材料的物质应具备怎样的基本特性？举出人类历史上具有划时代意义的几种材料。

3. 什么是高聚物？高聚物在结构、性能及应用上各有哪些特点(分别与同系物小分子及其他

材料相比较)？

4. 高分子物理的研究内容是什么？研究目的何在？

5. 请从互联网或有关高分子杂志上摘录5篇近期高分子物理学的研究论文摘要。从中你看出

人们在研究哪些高分子物理学问题？

6. Name six polymers that you encounter daily and draw their structures.

7. What are the relationships between polymer physics and other aspects of polymer subject such

as polymer chemistry, molecular designing, polymer molding processing and the application of

the polymers?

8. Which would be more likely to be softened by heat? ①unvulcanized rubber or ebonite; ②

A-stage or C-stage resole; ③ cellulose or cellulose acetate?

9. What is the principle difference between rayon and cellophane?

第一章

1. 碳链高分子和杂链高分子各有什么特点？

2. 热塑性塑料和热固性塑料有何区别？交联橡胶与热塑弹性体有何异同？

3. 为了提高聚碳酸酯的热稳定性，可采取什么方法？

4. 什么是支化度？支化对性能有何影响？

5. 碳纤维是由聚丙烯腈热环化交联后得到的，试写出反应式，并推测其性能。

6. 某氯乙烯和偏氯乙烯的共聚物，经脱氯化氢和裂解后，产物有苯、氯苯、间二氯苯和均三

氯苯等，其比例大致为10:1:1:10(摩尔比)，试说明这两种单体在共聚物中有怎样的分布。

7. 什么是构型？试讨论线型聚异戊二烯可能有哪些不同的构型？

8. 写出CH

3CH=CH-CH=CH-COOCH

3经加聚反应得到的聚合物。若仅考虑2,5-加成和单体头

尾相接，则理论上可得到哪些不同的构型？

9. 具有旋光异构单元的高聚物有哪几种立构形式？等规立构的高聚物是否具有旋光性？等

规立构与无规立构的高聚物在性能上各有何特点？

10. 什么是构象？若聚丙烯等规度不高，能否用改变构象的办法提高？为什么？

11. 试画出丁烷C

2-C

3键内旋转位能曲线。已知氢原子的范德华半径为0.12nm，氟原子的范德

华半径为0.14nm，碳碳键长0.154nm，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？

12. 高分子链的均方末端距与刚性有何关系？能否用均方末端距的大小来比较不同高分子链

的刚柔性？

13. 什么是高分子的柔顺性？如何理解其柔顺性？

14. 一条柔性链的根均方末端距与最可几末端距相比何者大？为什么？

15. 某PE的聚合度为2000，键角为109.5，键长0.154nm，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。

16. 已知高分子主链中的键角大于90，定性讨论自由旋转链的均方末端距与键角的关系。

17. 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。已

知A=0.0835nm，=1.76。

18. 试证明L

max相等的两条链，均方末端距越小，链越柔顺。

19. Make crude sketches or diagrams showing (a) a linear polymer, (b) a polymer with pendant

groups, (c) a polymer with short branches, (d) a polymer with long branches and cross-linked

polymers with (e) low and (f) high cross-linked density.

20. Polymer A contains x freely oriented segments each of length l

a, and polymer B contains y freely

oriented segments with length l

b. One end of A is attached to an end of B. What is the average 2 end-to-end distance of the new molecule?

21. A single molecule of isotactic polypropylene has a molecular weight of 2106

. Calculate (a) the

length in cm when the chain is extended (planar zigzag form), and (b) the volume occupied if the

molecule forms a single crystal with a density of 0.906g/cm3

.

22. Find the contour length of the following polymer molecules given that the length of the C-C

bond is 0.154nm. (a) a PE molecule, of molar mass 14,000g/mol; (b) a PS molecule, of molar

mass 140,000g/mol.

第二章

1. 分子间作用力有哪几种？各有什么特点？表征分子间作用力强弱的参数是什么？

2. 高聚物的分子间作用力有何特点？它与分子结构、应用性能间有何关系？

3. 完全非晶PE的密度为0.85g/cm3

，若其内聚能为8.55kJ/mol结构单元，试计算其内聚能密

度。

4. 高聚物有哪几种结晶形式？其基本晶形是什么？

5. 已知C-C键长0.154nm，

键角109.5 A，试问成H3

1螺旋构象的全同立构聚丙烯链的等同

周期为多少？

6. 高聚物材料的结晶度大小取决于哪些因素？

7. 什么是结晶速度？它是怎样来表征的？

8. 解释下列现象：①自由基聚合反应得到的聚醋酸乙烯酯为非晶态聚合物，但经水解后却得

到了结晶的聚乙烯醇？②聚三氟氯乙烯结构不对称，为什么很容易结晶？经过一定的条件

加工成型后却可以得到透明的薄板材料？③聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯等对称性很

好，为什么结晶能力却较差？④为什么说可乐瓶（PBT）的强度是吹出来的？⑤两种组成

相同的乙烯和丙烯共聚物，一种室温下为橡胶，而另一种却为不透明的塑料？

9. 什么是熔限？结晶高聚物熔融时为什么会出现熔限？其熔点怎样确定？

10. 均聚物A的熔点为200℃，其熔融热为8368J/mol重复单元，若在结晶的AB无规共聚物

中单体B不能进入晶格，试预测含10.0%摩尔分数的B时，AB共聚物的熔点为多少？

11. 若在上题的均聚物A中分别引入10%体积分数的两种增塑剂(

1分别为0.2和-0.2)，求两

种情况下聚合物的熔点。与上题结果比，你可以得到什么结论？

12. 制造纤维时是如何巧妙地应用取向和解取向这两个对立的过程来提高性能的？

13. 使材料双轴取向的方法有哪些？

14. 怎样才能使塑料、橡胶、纤维、薄膜等高分子材料既具有高强度，又具有良好的韧性？

15. 用做纤维的非晶态高分子应具有怎样的化学结构？为什么？

16. 纤维的缩水性是怎样产生的？怎样克服？

17. How would you cast a nearly transparent film of LDPE?

18. Polyisobutylene has unit cell dimensions of approximately 1.8nm1.2nm0.7nm and contains

two chains of eight repeat units each per unit cell. What would be the density of 100%

crystalline PIB? Why is your answer different from the observed density of 0.915?

19. When a saturated paraffin such as polymethylene –(CH

2-)

n- is chlorinated, chlorine replaces

hydrogen at random. Invariably, small amounts of Cl (10~50wt%Cl) cause a lowering of

softening point. Large amounts (ca.70%) raise the softening point. Rationalize on the basis of

intermolecular forces.

20. Polymers that are oriented on stretching may crystalline, since the molecules are then able to fit

into a lattice more easily. How does this help explain why a rubber band heats upon stretching to

near its breaking point? (Try this by holding a rubber band to your lips and suddenly stretching.)

第三章

1. 分别指出下列聚合物溶解过程的特征，并从热力学和分子运动的观点加以说明。①非晶聚

合物；②非极性结晶聚合物；③极性晶态聚合物；④低交联度聚合物。

2. 什么是溶度参数？怎样测定聚合物的溶度参数？试计算聚苯乙烯的溶度参数。为什么非极

性聚合物能溶解在与其溶度参数相近的溶剂中？

3. 解释下列现象：①苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯可以相互混溶，但聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲