高分子物理第三章 习题参考答案
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第三章 习题参考答案1. 什么是溶度参数δ? 聚合物的δ怎样测定? 根据热力学原理解释非极性聚合物为什么能够溶解在其δ相近的溶剂中? 解:(1)溶度参数是内聚能密度的开方,它反映聚合物分子间作用力的大小。
(2)由于聚合物不能汽化,不能通过测汽化热来计算δ。
聚合物的δ常用溶胀度法,浊度法和黏度法测定。
(3)溶解自发进行的条件是混合自由能0<∆M F , 0<∆-∆=∆M M M S T H F对于非极性聚合物,一般0>∆M H (吸热), 所以只有当M M S T H ∆<∆时才能使0<∆M F 。
∵0S M >∆,∴M H ∆越小越好。
()22121δδφφ-=∆V H M∴越小越好 ,即1δ与2δ越接近越好。
2. 用热力学原理解释溶解和溶胀。
解:(1)溶解:若高聚物自发地溶于溶剂中,则必须符合:0≤∆-∆=∆S T H G上式表明溶解的可能性取决于两个因素:焓的因素(H ∆)和熵的因素(S ∆)。
焓的因素取决于溶剂对高聚物溶剂化作用,熵的因素决定于高聚物与溶剂体系的无序度。
对于极性高聚物前者说影响较大,对于非极性高聚物后者影响较大。
但一般来说,高聚物的溶解过程S ∆都是增加的,即S ∆>0。
显然,要使G ∆<0,则要求H ∆越小越好,最好为负值或较小的正值。
极性高聚物溶于极性溶剂,常因溶剂化作用而放热。
因此,H ∆总小于零,即G ∆<0,溶解过程自发进行。
根据晶格理论得H ∆=211φχKTN (3-1)式中1χ称为Huggins 参数,它反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。
KT 1χ的物理意义表示当一个溶剂分子放到高聚物中去时所引起的能量变化(因为KT H N 111,1,1χφ≈∆≈=)。
而非极性高聚物溶于非极性溶剂,假定溶解过程没有体积的变化(即0=∆V ),其H ∆的计算可用Hildebrand 的溶度公式:H ∆=22121)(δδφφ-V (3-2)式中φ是体积分数,δ是溶度参数,下标1和2分别表示溶剂和溶质,V 是溶液的总体积。
高分子第三章习题参考答案第1题:无规、交替、嵌段、接枝共聚物的结构有何差异?在这些共聚物名称中,对前后单体的位置有何规定?参考答案:无规共聚物是聚合物中两单元M1、M2无规排列,而且M1、M2连续的单元树不多。
交替共聚物是聚合物中两单元M1、M2严格相间。
嵌段共聚物是聚合物中由较长的M1链段和另一较长的M2链段构成的大分子。
接枝共聚物是聚合物主链由单元M1组成,而支链则由另一单元M2组成。
无规共聚物名称中前一单体为主单体,后为第二单体。
嵌段共聚物名称中的前后单体则代表单体聚合的次序。
接枝共聚物中前单体为之链,后单体则为支链。
第3题;当r1= r2=1;r1= r2=0;r1>0,r2=0;r1·r2=1等特殊情况下,d[M1]/ d[M2]=f([M1]/ [M2]),F1=f(f1)的函数关系如何?参考答案:当r1= r2=1时,d[M1]/ d[M2]= [M1]/ [M2],F1= f1;当r1= r2=0时,d[M1]/ d[M2]=1,F1= 0。
5;当r1>0,r2=0时,d[M1]/ d[M2]=1+r1·[M1]/ [M2],F1>50%;当r1·r2=1 ,d[M1]/ d[M2]= r1·[M1]/ [M2] ,F1= r1·f1。
第6题:两单体的竞聚率r1=2.0,r2=0.5,如f10=0.5,转化率C=50%,试求共聚物组成。
参考答案:因为换化率大于10%,只能用积分公式计算。
式中因为:γ=0所以:故而:整理上式得:f12-3f1+1=0解方程得:将f1和f10及C代入:解得:F1=0.62第13题:甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、马来酸酐、醋酸乙烯酯、丙烯腈等单体与丁二烯共聚,试以交替倾向的次序排列,说明原因。
参考答案:根据r1·r2乘积的大小,可以判断两单体交替共聚的倾向。
即r1·r2→0,两单体发生共聚;r1·r2越趋向于零,交替倾向月大。
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;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;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;②理想链没有考虑远程相互作用和近程相互作用,而真;高分子的稀溶液、亚浓溶液、浓溶液有哪些本质的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。
⾼分⼦物理课后习题问题详解(详解)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。
(1)线性⾼分⼦梯形⾼分⼦(2 ⾮晶⾼分⼦结晶性⾼分⼦(3)柔性(4)⾼密度聚⼄烯为平⾯锯齿状链,为线型分⼦,模量⾼,渗透性⼩,结晶度⾼,具有好的拉伸强度、劲度、耐久性、韧性;低密度聚⼄烯⽀化度⾼于⾼密度聚⼄烯(每1000 个主链C 原⼦中约含15~35 个短⽀链),结晶度较低,具有⼀定的韧性,放⽔和隔热性能较好;交联聚⼄烯形成了⽴体⽹状的结构,因此在韧性、强度、耐热性等⽅⾯都较⾼密度聚⼄烯和低密度聚⼄烯要好。
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(3)顺式聚1,4-异戊二烯(天然橡胶)与反式聚1,4-异戊二烯;柔性(4)高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。
高密度聚乙烯为平面锯齿状链,为线型分子,模量高,渗透性小,结晶度高,具有好的拉伸强度、劲度、耐久性、韧性;低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯(每1000个主链C原子中约含15~35个短支链),结晶度较低,具有一定的韧性,放水和隔热性能较好;交联聚乙烯形成了立体网状的结构,因此在韧性、强度、耐热性等方面都较高密度聚乙烯和低密度聚乙烯要好。
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。
(1)线性高分子梯形高分子(2 非晶高分子结晶性高分子(3)柔性(4)高密度聚乙烯为平面锯齿状链,为线型分子,模量高,渗透性小,结晶度高,具有好的拉伸强度、劲度、耐久性、韧性;低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯(每1000 个主链C 原子中约含15~35 个短支链),结晶度较低,具有一定的韧性,放水和隔热性能较好;交联聚乙烯形成了立体网状的结构,因此在韧性、强度、耐热性等方面都较高密度聚乙烯和低密度聚乙烯要好。
高分子物理课后答案第一章:高分子链的结构一、根据化学组成不同,高分子可分为哪几类?(1、分子主链全部由碳原子以共价键相连接的碳链高分子2、分子主链除含碳外,还有氧、氮、硫等两种或两种以上的原子以共价键相连接的杂链高分子3、主链中含有硅、硼、磷、铝、钛、砷、锑等元素的高分子称为元素高分子4、分子主链不含碳,且没有有机取代基)二、什么是构型,不同构型分别影响分子的什么性能?(构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何构型;1、旋光异构影响旋光性2、几何异构影响弹性 3、键接异构对化学性能有很大影响)三、什么是构造,分子构造对高分子的性能有什么影响?(分子构造是指聚合物分子的各种形状,线性聚合物分子间没有化学键结构,可以在适当溶剂中溶解,加热时可以熔融,易于加工成型。
支化聚合物的化学性质与线形聚合物相似,但其物理机械性能、加工流动性能等受支化的影响显著。
树枝链聚合物的物理化学性能独特,其溶液黏度随分子量增加出现极大值。
)四、二元共聚物可分为哪几种类型?(嵌段共聚物、接枝共聚物、交替共聚物、统计共聚物)五、什么是构象?什么是链段?分子结构对旋转位垒有什么影响?(构象表示原子基团围绕单元链内旋转而产生的空间排布。
把若干个链组成的一段链作为一个独立运动的单元,称为链段。
位垒:1、取代基的基团越多,位垒越大2、如果分子中存在着双键或三键,则邻近双键或三键的单键的内旋转位垒有较大下降。
)六、什么是平衡态柔性?什么是动态柔性?影响高分子链柔性的因素有哪些?(平衡态柔性是指热力学平衡条件下的柔性,取决于反式与旁式构象之间的能量差。
动态柔性是指外界条件影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构象转变的难易程度,转变速度取决于位能曲线上反式与旁式构象之间转变位垒与外场作用能之间的联系。
影响因素:一、分子结构:1、主链结构2、取代基3、支化交联4、分子链的长链二、外界因素:温度、外力、溶剂)七、自由连接链?自由旋转链?等效自由连接链?等效自由旋转链?蠕虫状链?(自由连接链:即键长l 固定,键角⊙不固定,内旋转自由的理想化模型。
第三章 习题参考答案1. 什么是溶度参数δ? 聚合物的δ怎样测定? 根据热力学原理解释非极性聚合物为什么能够溶解在其δ相近的溶剂中? 解:(1)溶度参数是内聚能密度的开方,它反映聚合物分子间作用力的大小。
(2)由于聚合物不能汽化,不能通过测汽化热来计算δ。
聚合物的δ常用溶胀度法,浊度法和黏度法测定。
(3)溶解自发进行的条件是混合自由能0<∆M F , 0<∆-∆=∆M M M S T H F对于非极性聚合物,一般0>∆M H (吸热), 所以只有当M M S T H ∆<∆时才能使0<∆M F 。
∵0S M >∆,∴M H ∆越小越好。
()22121δδφφ-=∆V H M∴越小越好 ,即1δ与2δ越接近越好。
2. 用热力学原理解释溶解和溶胀。
解:(1)溶解:若高聚物自发地溶于溶剂中,则必须符合:0≤∆-∆=∆S T H G上式表明溶解的可能性取决于两个因素:焓的因素(H ∆)和熵的因素(S ∆)。
焓的因素取决于溶剂对高聚物溶剂化作用,熵的因素决定于高聚物与溶剂体系的无序度。
对于极性高聚物前者说影响较大,对于非极性高聚物后者影响较大。
但一般来说,高聚物的溶解过程S ∆都是增加的,即S ∆>0。
显然,要使G ∆<0,则要求H ∆越小越好,最好为负值或较小的正值。
极性高聚物溶于极性溶剂,常因溶剂化作用而放热。
因此,H ∆总小于零,即G ∆<0,溶解过程自发进行。
根据晶格理论得H ∆=211φχKTN (3-1)式中1χ称为Huggins 参数,它反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。
KT 1χ的物理意义表示当一个溶剂分子放到高聚物中去时所引起的能量变化(因为KT H N 111,1,1χφ≈∆≈=)。
而非极性高聚物溶于非极性溶剂,假定溶解过程没有体积的变化(即0=∆V ),其H ∆的计算可用Hildebrand 的溶度公式:H ∆=22121)(δδφφ-V (3-2)式中φ是体积分数,δ是溶度参数,下标1和2分别表示溶剂和溶质,V 是溶液的总体积。
从式中可知H ∆总是正的,当1δ2δ−→−时,H ∆0−→−。
一般要求1δ与2δ的差不超过1.7~2。
综上所述,便知选择溶剂时要求1χ越小或1δ和2δ相差越小越好的道理。
注意:①Hildebrand 公式中δ仅适用于非晶态、非极性的聚合物,仅考虑结构单元之间的色散力,因此用δ相近原则选择溶剂时有例外。
δ相近原则只是必要条件,充分条件还应有溶剂与溶质的极性和形成的氢键程度要大致相等,即当考虑结构单元间除有色散力外,还有偶极力和氢键作用时,则有()()()[]22122122121h h p p d d V H δδδδδδφφ-+-+-=∆式中d 、p 、h 分别代表色散力、偶极力和氢键的贡献,这样计算的δ就有广义性。
②对高度结晶的聚合物,应把熔化热m H ∆和熔化熵m S ∆包括到自由能中,即)()(m m S S T H H G ∆+∆-∆+∆=∆当T >0.9m T 时,溶度参数规则仍可用。
(2)溶胀:溶胀对线型和交联高聚物与溶剂的混合过程都存在,只是线型高聚物溶胀到一定程度而溶解,叫无限溶胀,交联高聚物因大分子链间由于化学键的存在不能溶解,只能溶胀到一定程度而达到平衡,称之为有限溶胀。
要使得交联高聚物的溶胀过程自发进行,必须G ∆<0。
同线型高聚物溶解过程一样,式(3-1)和(3-2)仍适用,即1χ越小或1δ与2δ相差越小溶胀越能自发进行,且达到平衡时其溶胀比Q 也越大。
所不同的是交联高聚物的溶胀过程中,自由能的变化应由两部分组成,一部分是高聚物与溶剂的混合自由能m G ∆,另一部分是网链的弹性自由能el G ∆,即G ∆=m G ∆+el G ∆。
溶胀使高聚物体积膨胀,从而引起三维分子网的伸展,使交联点间由于分子链的伸展而降低了构象熵值,引起了分子网的弹性收缩力,力图使分子网收缩。
当这两种相反作用相互抵消时,便达到了溶胀平衡。
4. 试由高分子溶液的混和自由能导出其中溶剂的化学位变化,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:(1)()2112211ln ln φχφφn n n RT F m ++=∆2,,11nP T m n F ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=∆μ ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∂∂⋅+∂∂⋅⋅++∂∂⋅=2112111222111111ln φχφχφφφφφn n n n n n RT ∴2111xn n n +=φ, 2122xn n xn +=φ即 ()221211xn n xn n +=∂∂φ, ()221212xn n xn n +-=∂∂φ ∴()()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛++⋅-+⋅-++⋅=∆2122121122122212212111ln φχχφφφμxn n xn n xn n xn n xn n xn n RT 将φ1φ2的定义式代入 (考虑φ2=1-φ1) ⎪⎭⎫⎝⎛+--+=21211212ln φχφφχφφφx RT⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=2212111ln φχφφx RT 当溶液很稀时,12<<φ()22221211ln ln φφφφ--=-= ……取两项∴⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=∆22121211φχφμxRT(2)在θ溶液中 211=χ 则 xRT 21φμ-=∆又 ∵122122n xnxn n xn ≈+=φ∴i RTx n n n RTn n RT 12212121μμ∆=-=+-≈-=∆ 所以在θ溶液中 i11μμ∆=∆5. 什么是θ温度,有那些实验测定方法可以测定θ温度。
解:(1)θ温度的讨论θ温度又叫Flory 温度。
Flory 等提出,高分子溶液对理想溶液的偏离是因为混合时有热的贡献及熵的贡献两部分引起的。
热的贡献可用“热参数”1K 表征,熵的贡献可用“熵参数”1ψ来表征。
1K 和1ψ是无因次量。
当高分子溶液是稀溶液时,不依赖于任何模型,其超额的偏摩尔自由能或超额化学势可表达如下(忽略2φ的高次项):22111)(φψμ-=∆K RT E又因为2211)21(φχμ-=∆RT E比较上两式得:11ψ-K =121χ-,定义θ=T K 11ψ,θ是一个温度参数。
则2112(1)E RT Tθμψφ∆=--对于一个特定体系,θ是一个特征温度。
当体系温度T θ=时,此体系得到了一系列的特征值,02=A ,211=χ,一维溶胀因子1=α,[]a KM =η式中, a =21,202h h =,排除体积为零,所以θ也称为体系的“临界特征温度”。
在此温度下,高分子链段与溶剂间使分子链伸展的作用力与高分子链段间使分子卷曲的作用力相等,即大分子链受力平衡,表现出既不伸展也不卷曲的本来面貌,即无扰状态。
为研究单个大分子的形态和尺寸(20h )提供了可能性;又由于处于θ温度的高分子溶液与理想溶液的偏差消除,为我们研究单个大分子的情况简化了手续。
所以,θ温度又称为“理想”温度。
当体系温度低于θ温度时,相对分子质量为无穷大的聚合物组分将从溶液沉淀出来,θ及1ψ可从相平衡实验得到。
(2)θ温度测定方法 ①渗透压法:已知⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=C A M RT c 21π,当T 和溶剂不变时,改变浓度c ,测其对应的π,将cπ~c 作图,其直线的斜率就为2A 。
通过这种方法,改变不同的温度(溶剂不变),测不同温度下的2A 值,将2A 对T 作图,2A =0的温度即为θ温度。
见图3-3。
图3- 32A 对T 作图 图3-4 c T 1对)211(xx +作图 ②外推法:高聚物的临界共溶温度用c T 表示,相应的Hudggins 参数用1χ示之。
已知高聚物的相对分子质量越大,1χ越小,c T 越高,所以c T 有相对分子质量依赖性。
由稀溶液理论得1121)1(χθψ-=-cT , 所以在临界共溶点有两式合并得θ11=c T )]211(11[1xx ++ψ 测定不同相对分子质量的c T ,将c T 1对)211(xx +作图,然后外推到相对分子质量无穷大(∞−→−x )时的c T ,即为θ温度,由斜率可得1ψ(图3-4)。
10. 用平衡溶胀法可测定丁苯橡胶的交联度。
试由下列数据计算该试样中有效链的平均相对分子质量c M 。
所用溶剂为苯,温度为25℃,干胶重0.1273g ,溶胀体重2.116g ,干胶密度为0.941g/mL ,苯的密度为0.8685g/mL ,398.01=χ。
解:3511221Q V M c =⎪⎭⎫ ⎝⎛-χρV 1——溶剂的mol 体积 Q ——平衡溶胀比溶剂摩尔体积 mol mL mLg molg V 81.898685.0781==1353.01353.02898.2941.01273.0941.01273.08685.01273.0116.2+=+-=Q 93.17=∵ Q>10,所以可以略去高次项,采用上式。
1123521χρ-⋅⋅=V Q M c102.081.89941.093.1735⨯⨯= 102.81.89941.08.122⨯⨯= mol g 101704= 若不忽略高次项()mol g V M c 850001ln 2212231212=++--=φχφφφρ易发生的错误分析:“8685.01273.0116.21-=V ”错误在于V 1是溶剂的摩尔体积而不是溶剂的体积。