当前位置：文档之家 › 高分子物理第三章习题及解答讲课稿

高分子物理第三章习题及解答讲课稿

  • 格式：docx
  • 大小：188.55 KB
  • 文档页数：21

下载文档原格式

  / 21

合集下载

高分子物理习题答案

高分子物理习题答案

高分子物理习题集-答案第一章高聚物得结构4、高分子得构型与构象有何区别？如果聚丙烯得规整度不高，就是否可以通过单键得内旋转提高它得规整度？答：构型：分子中由化学键所固定得原子或基团在空间得几何排列。

这种排列就是稳定得，要改变构型必须经过化学键得断裂与重组。

构象：由于单键内旋转而产生得分子在空间得不同形态。

构象得改变速率很快，构象时刻在变，很不稳定，一般不能用化学方法来分离。

不能。

提高聚丙烯得等规度须改变构型，而改变构型与改变构象得方法根本不同。

构象就是围绕单键内旋转所引起得排列变化，改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现，而且分子中得单键内旋转就是随时发生得，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得断裂才能实现。

5、试写出线型聚异戊二烯加聚产物可能有那些不同得构型。

答：按照IUPAC有机命名法中得最小原则，CH3在2位上，而不就是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。

CH2nC3CH CH21,4-加成CH2nC3CH CH21，2-加成CH2nC CH3CH CH23，4-加成（二）不同得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CH2CH2CH2CH2CCH3CHCH3C CH②反式1，4-加成2CH 2CH 2CH 2C CH 3CHCH 3C C③1，2-加成全同立构CH 2C C 3C C HH H HCH CH 2CH CH 3C C H HCH 2CHCH 3④1，2-加成间同立构CC CH 3CC HH HHCH 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 CH3⑥3，4-加成间同立构C C CCHH H C CH HRRRR=CH 2HH H C CH 36．分子间作用力得本质就是什么？影响分子间作用力得因素有哪些？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：分子间作用力得本质就是：非键合力、次价力、物理力。

高分子物理与化学习题答案(精品文档)

高分子物理与化学习题答案(精品文档)
-1.05
0.6
0.065710
3
苯乙烯
-1.05
8
0.939413
6
马来酸酐
-1.05
2.25
0.000019
1
乙酸乙烯酯
-1.05
-0.22
0.502128
5
丙烯腈
-1.05
1.2
0.006330
2
注：r1r2越小，越有利于交替共聚（P111）
第七章高分子的结构
3.（P186）名词解释:参见教材
（1）PE, PP,PVC, PS(无规)
（2）聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚间苯二甲酸乙二醇酯，聚己二酸己二酯
（3）尼龙6，尼龙66，尼龙101
答：结晶的充分条件：适当的温度和时间
结晶的必要条件：结构规整性
（1）PE>PP>PVC>PS
（2）聚己二酸己二酯>聚对苯二甲酸乙二醇酯>聚间苯二甲酸乙二醇酯
（3）尼龙66>尼龙6>尼龙1010
，
lg(η(Tg))=lg(8.0x1012)+9.3763=22.2794
求得：η(Tg)=1.9x1022Pa·s.
K12>k22，k21<k11自由基（St·）活性大于丁二烯自由基（Bd·）的活性
（3）两种单体共聚属无恒比点的非理想共聚，共聚物组成方程为F1=( r1f12+f1f2)/(r1f12+2f1f2+r2f22)，代入r1和r2值，作图如下
（4）欲得组成均匀的共聚物，可按组成要求计算投料比，且在反应过程中不断补加丁二烯单体，以保证原配比基本保持恒定。从而获得较均一组成的共聚物。
问题点解：单体活性的比较看1/r1,1/r1>1,表明单体M2活定大，反之，单体M1活性大。

何曼君《高分子物理》(第3版)配套题库【课后习题】第3章 高分子的溶液性质 【圣才出品】

何曼君《高分子物理》(第3版)配套题库【课后习题】第3章 高分子的溶液性质 【圣才出品】

第3章高分子的溶液性质1．高分子的溶解过程与小分子相比，有什么不同？答：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，溶剂分子能比较快的渗透进入高聚物，而高分子向溶剂的扩散却非常慢。

（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。

（4）对于非极性聚合物与溶剂的相互混合，溶解过程一般是吸热的，故只有在升高温度或减小混合热才能使体系自发溶解。

恒温恒压时，混合热可表示：可见二者的溶度参数δ1，δ2越接近，ΔH M越小，越能相互溶解。

对于极性聚合物与溶剂的相互混合，由于高分子与溶剂分子的强烈相互作用，溶解时放热，使体系的自由能降低，溶解过程能自发进行。

而溶解时，不但要求聚合物与溶剂的溶度参数中非极性部分相近，还要求极性部分也相近，才能溶解。

（5）结晶性非极性聚合物的溶解分为两个过程：其一是结晶部分的熔融，其二是高分子与溶剂的混合。

结晶性极性聚合物，若能与溶剂形成氢键，即使温度很低也能溶解。

2．什么是高分子的“理想溶液”？它应符合哪些条件？答：高分子溶液的化学位由理想部分和非理想部分组成，对于高分子溶液即使浓度很稀也不能看作是理想溶液，但是可以通过选择溶剂和温度来满足10Eμ∆=的条件，使高分子溶液符合理想溶液的条件，称其为θ条件，这时的相互作用参数χ＝1/2。

高分子物理习题3

高分子物理习题3
增加到 20%。 由于聚合速率 Rp ∝ [I ]10/ 2 ，故[I ]0 增加到 4.49 倍时， Rp 增加到原来的 2.12 倍。
聚合度
Xn
∝
[
I
] −1 / 0
2
，故
[
I
]0
增加到
4.49
倍时，
Xn
下降到原来的
0.47
倍。
（3）引发剂引发时，体系的总活化能为： E =
Ep
− Et 2
+
Ed 2
改变[M ]0 不改变转化率。
（2）当其它条件一定时，改变[I ]0 ，则有：
ln 1 = 1− C1 ln 1
1− C2
[I ]11/2 [I ]12/2
即 − ln(= 1−
2.12
所以 [I ]2 = 4.49 ，即引发剂浓度增加到原来的 4.49 倍时，聚合转化率可以从 10% [I ]1
+
+
阴离 子聚 合
+ + +
+
+ +
原因
Cl 原子是吸电子基团，也有 共轭效应，但均较弱 两个 Cl 使诱导效应增强 CN 为吸电子基团，并有共轭 效应使自由基、阴离子活性 种稳定 两个 CN 基团存在使吸电子 倾向过强 甲基(CH3)供电性弱，只能进 行配位聚合 两个甲基有利于双键电子云 密度增加和阳离子的进攻 共轭体系中电子流动性较 大，易诱导极化 对称结构，但氟原子半径小 取代基为两个吸电子基，吸 电性过强，只能进行阴离子 聚合 共轭体系中电子流动性较 大，易诱导极化
直线的斜率为 kd。
n [I ]0 [I ]1.0
0.8
0.6
ln [I ]0

高分子物理第三章习题及解答

高分子物理第三章习题及解答

高分子的溶解溶解与溶胀例3-1 简述聚合物的溶解过程，并解释为什么大多聚合物的溶解速度很慢解：因为聚合物分子与溶剂分子的大小相差悬殊，两者的分子运动速度差别很大，溶剂分子能比较快地渗透进入高聚物，而高分子向溶剂地扩散却非常慢。

这样，高聚物地溶解过程要经过两个阶段，先是溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀，称为“溶胀”，然后才是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解地分子分散的均相体系。

整个过程往往需要较长的时间。

高聚物的聚集态又有非晶态和晶态之分。

非晶态高聚物的分子堆砌比较松散，分子间的相互作用较弱，因而溶剂分子比较容易渗入高聚物内部使之溶胀和溶解。

晶态高聚物由于分子排列规整，堆砌紧密，分子间相互作用力很强，以致溶剂分子渗入高聚物内部非常困难，因此晶态高聚物的溶解要困难得多。

非极性的晶态高聚物（如PE）在室温很难溶解，往往要升温至其熔点附近，待晶态转变为非晶态后才可溶；而极性的晶态高聚物在室温就能溶解在极性溶剂中。

例3-2.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：上式表明溶解的可能性取决于两个因素：焓的因素（）和熵的因素（）。

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，高聚物的溶解过程都是增加的，即>0。

显然，要使<0，则要求越小越好，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，总小于零，即<0，溶解过程自发进行。

根据晶格理论得＝（3-1）式中称为Huggins参数，它反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。

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）。

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），其的计算可用Hildebrand的溶度公式：＝（3-2）式中是体积分数，是溶度参数，下标1和2分别表示溶剂和溶质，是溶液的总体积。

第三章 (1) 高分子材料的物理化学性质

第三章 (1) 高分子材料的物理化学性质
热胀温度敏感型水凝胶指水凝胶的体积在某一温度附近随温度升高而突然增加这一温度叫做较高临界溶解温度ucstuppercriticalsolutiontemperatureucst以上大分子链亲水性增加因水合而伸展使水凝胶在ucst以上突然体积膨热缩温度敏感型水凝胶则是随温度升高大分子链疏水性增强发生卷曲使水凝胶体积急剧下降体积发生突变的温度叫较低临界溶解温度lcstlowercriticalsolutiontemperature
19
（ii）pH敏感水凝胶 ：pH敏感性水凝胶是体积随环境pH值、 离子强度变化的高分子凝胶。这类凝胶大分子网络中具有可解 离成离子的基团，其网络结构和电荷密度随介质pH值的变化而 变化，并对凝胶的渗透压产生影响；同时因为网络中添加了离 子，离子强度的变化也引起体积变化。 一般来说，具有pH值响应性的水凝胶都是含有酸性或碱性侧 基的大分子网络，即聚电解质水凝胶。随着介质pH值、离子强 度的改变，酸、碱基团发生电离，导致网络内大分子链段间氢 键的解离，引起不连续的溶胀体积变化。
18
热可逆性水凝胶 有些聚合物水溶液在室温下呈自由流动的液态 而在体温下呈凝胶态，即形成热可逆性水凝胶(TGR)。这一体系 能够较容易地对特定的组织部位注射给药，在体内环境下很快形 成凝胶。而且这种给药系统的制备较简单，只需将药物与聚合物 水溶液进行简单地混合。 如：聚环氧乙烷(PEO)与聚环氧丙烷(PPO)嵌段共聚物是已被批 准用于药用辅料的高分子，商品名叫普流罗尼(Pluronic)或泊洛沙 姆(Poloxamer)，依据其结构和浓度，这类聚合物存在两个临界相 转变温度，即溶液-凝胶转变温度(相当于LCST)和凝胶-溶液转变 温度，在这两个温度之间其水溶液呈现凝胶状态。利用这类共聚 物水溶液低温溶液状态混合药物，尤其是生物类药物，注人体内 形成凝胶，从而实现控制药物释放同时保护药物活性的功能。

高分子物理课后习题答案(详解)金日光第三版

高分子物理课后习题答案(详解)金日光第三版

第4章 聚合物的分子量和分子量分布
1.什么叫分子量微分分布曲线和体积分布曲线？两者如何相互转换？ (1)微分分布曲线：表示聚合物中M）分不子同量的（各个级分所占的质量分或数摩尔分[x数(M)]; 积分分布曲线：表示聚合物中分子量小于和等于某一值的所[有I(M级)]分所占的质量分数 或摩尔分数。
转换： 2.测定聚合物数均和重均分子量的方法有哪几种？每种方法适用的分子量范围如何？ 答：(1)测定数均分子量的方法：端基分析法、沸点升高、冰点下降< 、气相）渗透压（范围
3.Flory-Hugg晶in格s 模型理论推导高分子溶液混合熵时作了哪些假定H？ug混gi合n参s热数表的达物式理中意义是什 么？ 答：（1）假定a：.溶液中分子排列也像晶体中一样，为一b种.高晶分格子排链列是；柔性的，所有构象具有相同的能 量；c.溶液中高分子“链段”是均匀分布的，即“链段”占有任一格子的几率相同。 （2）物理意义：反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。
.
.
某聚苯乙烯试样的分4子16量0，为00试估算其无扰链的均方末端距（C已n=知）12特。征比 答：均方末端2距2为76.8n。m2
第2章 聚合物的凝聚态结构
1.名词解释 凝聚态，内聚能密度，晶系，结晶度，取向，高分子合金的相容性。 凝聚态：为物质的物理状态，是根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分的，通常包括固体、
.
.
答：（1）密度法X，射线衍射法，量热2法）；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 的热效应来测定结晶度的3方）法不。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。

高分子物理学第三章课后答案

高分子物理学第三章课后答案

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。

关于高分子物理习题答案

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[?]=KM?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。

高分子物理习题——第三章 高分子的溶液性质

高分子物理习题——第三章 高分子的溶液性质

当 1 0 ， H m 0 ，则 Gm 视 Sm 与 H m 的数值而定。
9 一种聚合物溶液由分子量 M2=106 的溶质（聚合度 x=104）和分子量 M1=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 Sm （高分子）；
（2）依照理想溶液计算的混合熵
解：（1）浓度 c W2 /V 103 / 0.1 1102 (kg L1)
（2）溶质摩尔数
n2
W2
/M2
103 2 105 103
5106 (mol)
V2 W2 / 2 103 / 0.991 1.009 103 (L)
V1 0.11.009 103 9.899102 (L)
1
解：由
c
RT
Mn
A2c
对于 溶剂， A2 0
RT
c Mn
或 M n RTc / 8.31 308(7.36 103 106 ) / 24.3 7.75105
1
1
由
A2
( 2
1
)
V1
2 2
0
1 1 2
由 1 V1(1 2 )2 RT
1 即 2 1 0
从手册查到 1
摩尔数 n1 0.99 ， n2 1/ M 0 X n / M 104 /106 0.01
摩尔分数
0.99
x1
0.99 ，
0.99 0.01
x2 0.01
S
'' m
R(n1 ln
x1
n2
ln
x2 )
8.31(0.99ln 0.99 0.01ln 0.01)
0.465(J K 1)

高分子物理何曼君第三版课后习题答案

高分子物理何曼君第三版课后习题答案
（1） l0
h02 293.9 1.17nm L反 251.5 L反 h02
2
（2） N 0

251.52 215(个) 293.9
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。 聚合物
⑴ 聚合度为 5 10 的聚乙烯的平均末端距、均方末端距和最可几末端距；
4
⑵ 末端距在+10 Å和+100 Å处出现的几率。 解：⑴
1 cos 4.7 105 ( ) 2 1 cos 2 8N h l 448( ) 3
2 h2 fr nl
h
⑵
1
（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
W 2.92 103 1.362 103 (kg m 3 ) 6 V (1.42 2.96 0.5110 )
结晶度 f 0v
a 1.362 1.335 16.36% c a 1.50 1.335
2 h0 835 104 nm M


2
L反 nl sin

2
2
M l sin 5.99 103 (nm) M M0 2
h2 835 104 nm M （1） l0 0 1.17nm L反 5.99 103 (nm) M
（2） N 0


2
L反
2 h0
V V D D
V V D D
V D V D
Cl
Cl
Cl
这四种排列方式的裂解产物分别应为：

高分子物理何曼君第三版课后习题答案

高分子物理何曼君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 3COOCH 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 2CH OHCH 2CH OHCH 2CH OHCH 2CH OCH 2O CH CH 2CH 2CH OH同时若用HIO 4氧化处理时，可得到乙酸和丙酮：CH 2CH CH 2OHCH CH 2OHCH OHHIO 4CH 3COHO+CH 3COCH 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 2CH CH OHCH 2CH 2CH OHOHCH 2OCHO2OCHCH 2CH 2CHOHCH 2CH CH OHCH 2CH 2CH OHOH4CH 3COHO+OH COCH 2CH 2COHO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 2C HCl）和偏氯乙烯（CH 2CCl 2）的共聚物，经脱除HCl 和裂解后，产物有：，Cl，ClCl，ClCl 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）：CH2CHClCH2CClCl +(V)(D) V V VV V DD D VD D D这四种排列方式的裂解产物分别应为：，Cl，ClCl，ClCl 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。

高分子物理习题答案

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[?]=KM?关系（3）高分子多分散性（4）创刊《die 》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。

高分子物理 结构与性能 第三章 结晶动力学与结晶热力学

高分子物理 结构与性能 第三章 结晶动力学与结晶热力学
L——与成核机理和生长方式有关的参数 对上式积分可以得到：
Vt V 1 X (t ) exp( Kt n ) Vo V
Avrami方程的推导——方法(2)
水波扩展模型——雨水滴落在水面上将生成一个 个圆形水波，并且等速向外扩展。在水面上任意 一个点上，在时间从0 t的范围内通过该点的水 波数为m的几率P(m)为多少？ 根据概率分析，当落下的雨滴数大于m时：
Go AkTc / h
A——Avogadro常数；k——Boltzmann常数；h——Plank常数
C1Tc F C2 Tc Tg
(C1=4120，C2=51.6)
G Go exp(F / kTc ) exp(K g / TTc )
K g 4bo T / hf k
其它影响结晶能力的因素
链柔性——链柔性有利于晶体生长。
柔性链聚合物: 聚乙烯; 刚性链聚合物: PET，聚碳酸酯；
支化、交联 —— 支化和交联破坏了分子链的规整 性和对称性，限制了链段的运动， 从而阻碍结晶。
二、聚合物的结晶过程
聚合物的结晶包括晶核生成和晶体生长两个阶 段，晶核生成分为均相成核和异相成核两种方式： 均相成核——高分子熔体冷却过程中部分分子链依 靠热运动形成有序排列的链束成为晶核；
lg[-ln(1-X(t))]
t max
n 1 1/ n ( ) nK
lgt
Avrami方程应用时存在的问题
1 ）测定出的 Avrami 指数 n 不是整数，因此失去了 原来的物理意义。造成n为非整数的原因主要有：
（A）存在对时间有依赖性的初期成核作用； （B）结晶过程中均相成核和异相成核同时存在； 2）用Avrami方程作图时，直线的最后部分往往与 实验点发生偏离。这种偏离可能是由于“二次 结晶”造成的。所以 Avrami 方程可以较好地描 述聚合物结晶的前期阶段——“主期结晶”，但 没有考虑“二次结晶”的情况。

第三版_高分子物理课后习题答案(详解)

第三版_高分子物理课后习题答案(详解)

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，举例说明高分子的构造。

等。

举例说明高分子链的构造：线形：聚乙烯，聚α-烯烃环形聚合物：环形聚苯乙烯，聚芳醚类环形低聚物梯形聚合物：聚丙烯腈纤维受热，发生环化形成梯形结构支化高分子：低密度聚乙烯交联高分子：酚醛、环氧、不饱和聚酯，硫化橡胶，交联聚乙烯。

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）。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

高分子物理第三章习题及解答第三章3.1 高分子的溶解3.1.1 溶解与溶胀例3-1 简述聚合物的溶解过程，并解释为什么大多聚合物的溶解速度很慢？解：因为聚合物分子与溶剂分子的大小相差悬殊，两者的分子运动速度差别很大，溶剂分子能比较快地渗透进入高聚物，而高分子向溶剂地扩散却非常慢。

这样，高聚物地溶解过程要经过两个阶段，先是溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀，称为“溶胀”，然后才是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解地分子分散的均相体系。

整个过程往往需要较长的时间。

高聚物的聚集态又有非晶态和晶态之分。

非晶态高聚物的分子堆砌比较松散，分子间的相互作用较弱，因而溶剂分子比较容易渗入高聚物内部使之溶胀和溶解。

晶态高聚物由于分子排列规整，堆砌紧密，分子间相互作用力很强，以致溶剂分子渗入高聚物内部非常困难，因此晶态高聚物的溶解要困难得多。

非极性的晶态高聚物（如PE）在室温很难溶解，往往要升温至其熔点附近，待晶态转变为非晶态后才可溶；而极性的晶态高聚物在室温就能溶解在极性溶剂中。

例3-2.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：上式表明溶解的可能性取决于两个因素：焓的因素（）和熵的因素（）。

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，高聚物的溶解过程都是增加的，即>0。

显然，要使<0，则要求越小越好，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，总小于零，即<0，溶解过程自发进行。

根据晶格理论得＝（3-1）式中称为Huggins参数，它反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。

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）。

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），其的计算可用Hildebrand的溶度公式：＝（3-2）式中是体积分数，是溶度参数，下标1和2分别表示溶剂和溶质，是溶液的总体积。

从式中可知总是正的，当时，。

一般要求与的差不超过1.7～2。

综上所述，便知选择溶剂时要求越小或和相差越小越好的道理。

注意：①Hildebrand公式中仅适用于非晶态、非极性的聚合物，仅考虑结构单元之间的色散力，因此用相近原则选择溶剂时有例外。

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，则有式中、、分别代表色散力、偶极力和氢键的贡献，这样计算的就有广义性。

②对高度结晶的聚合物，应把熔化热和熔化熵包括到自由能中，即当>0.9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<0。

同线型高聚物溶解过程一样，式（3-1）和（3-2）仍适用，即越小或与相差越小溶胀越能自发进行，且达到平衡时其溶胀比也越大。

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，另一部分是网链的弹性自由能，即＝+。

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。

例3-3橡皮能否溶解和熔化，为什么？解：橡皮是经过硫化的天然橡胶，是交联的高聚物，在与溶剂接触时会发生溶胀，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，只能停留在最高的溶胀阶段，称为“溶胀平衡”，不会发生溶解。

同样也不能熔化。

例3-4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一比较，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：比较项目高分子溶液胶体溶液 真溶液分散质点的尺寸大 分 子10-10～10-8m胶 团10-10～10-8m 低 分 子<10-10m扩散与渗透性质 扩散慢，不能透过半透膜 扩散慢，不能透过半透膜 扩散快，可以透过半透膜 热力学性质 平衡、稳定体系，服从相律不平衡、不稳定体系平衡、稳定体系，服从相律溶液依数性 有，但偏高 无规律 有，正常 光学现象 Tyndall(丁达尔)效应较弱Tyndall 效应明显无Tyndall 效应溶解度 有 无 有 溶液黏度很大小很小主要从热力学性质上，可以判定高分子溶液为真溶液．例3-5.讨论并从推导溶胀平衡公式。

解：交联高聚物溶胀过程中的自由能为或而（3-3）设溶胀前为单位立方体，溶胀后为各向同性（见图3-1），则。

又因溶胀前，高聚物的体积＝1，溶胀后的体积为+＝＝，故，则式（3-3）可变为（∵1×1×1=1）溶胀平衡时，高聚物内部溶剂的化学位与高聚物外部溶剂的化学位相等，即＝0当很小时，又溶胀比，得图3-1交联高聚物的溶胀示意图3.1.2溶度参数例3-6 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，对于非极性聚合物，一般（吸热），所以只有当时才能使。

∵，∴越小越好。

∴越小越好，即与越接近越好。

例3-7 完全非晶的PE 的密度ρa=0.85g ／cm3，如果其内聚能为2.05千卡／摩尔重复单元，试计算它的内聚能密度?解：摩尔体积∴例3-8 根据摩尔引力常数，用Small 基团加和法，计算聚乙酸乙烯酯的溶度参数（该聚合物密度为1.18g/cm3）。

并与文献值比较。

解：又ρ＝1.18 M0＝86∴查文献值为9.4，结果基本一致。

例3-9 已知某聚合物的，溶剂1的，溶剂2的。

问将上述溶剂如何以最基团－CH2－ 131.5 －CH3 148.3 >CH － 86.0 －COO －326.6适合的比例混合，使该聚合物溶解。

解，∴例3-10 已知聚乙烯的溶度参数δPE=16.0，聚丙烯的δPP=l7.0，求乙丙橡胶(EPR)的δ (丙烯含量为35％)．并与文献值16.3(J／cm3)1/2相比较．解：由于乙丙橡胶是非晶态，而聚乙烯和聚丙烯的非晶的密度均为0.85，所以重量百分数等同于体积百分数。

计算结果与文献值相符。

例3-11 一个聚合物具有溶度参数δ＝9.95(Cal／cm3)1/2 (δp=7.0，δa=5.0，δh＝5.0)，溶度球半径R=3.0，问一个δ＝10(Cal／cm3)1/2 (δp =8，δa=6，δh＝0)的溶剂能溶解它吗?解：不能。

解法一：溶剂的三维溶度参数点躺在三维溶度参数图的δp－δd平面上（即δh＝0平面）。

这个平面距聚合物溶度球最近的地方也有5.0－3.0＝2.0，所以尽管两者的总δ很相近，但此溶剂也不能溶解该聚合物。

解法二：设聚合物的点与溶剂的点之间的距离为d∴溶剂点在溶度球之外，不可溶。

3.1.3 溶剂的选择原则例3-12 (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：（2）溶剂化原则（3）溶度参数相近原则：δp=16.3 δ1=16.7δp=16.3 δ1=19.4 δ1=18.2δp=17.5 δ1=18.2δp=21.8C2H2Cl4 }例3-13 有两种苯溶液，一种是苯乙烯一苯，另一种是聚苯乙烯一苯，若两种溶液含有相同百分数的溶质，试预计哪一种溶液具有较高的(1)蒸气压，(2)凝固点，(3)渗透压， (4)黏度?解：苯乙烯－苯溶液有较高的蒸气压和凝固点；聚苯乙烯－苯溶液有较高的渗透压和黏度。

例3-14 试指出下列结构的聚合物，其溶解过程各有何特征：(1)非晶态聚合物，(2)非极性晶态聚合物，(3)极性晶态聚合物，(4)低交联度的聚合物．解：（1）非极性非晶态聚合物易溶于溶度参数相近的溶剂；极性非晶态聚合物要考虑溶剂化原则，即易溶于亲核（或亲电）性相反的溶剂。

（2）非极性晶态聚合物难溶，选择溶度参数相近的溶剂，且升温至熔点附近才可溶解。

（3）极性晶态聚合物，易溶，考虑溶剂化原则。

（4）低交联度聚合物只能溶胀而不能溶解。

例3-15 根据溶剂选择的几个原则，试判断下列聚合物一溶剂体系在常温下哪些可以溶解?哪些容易溶解? 哪些难溶或不溶? 并简述理由 (括号内的数字为其溶度参数)。

(1)有机玻璃(18.8)一苯(18.8)(2)涤纶树脂(21.8)一二氧六环(20.8)(3)聚氯乙烯(19.4)一氯仿(19.2)(4)聚四氟乙烯(12.6)一正癸烷(13.1)(5)聚碳酸酯(19.4)一环己酮(20.2)(6)聚乙酸乙烯酯(19.2)一丙酮(20.2)解：（1）不溶。

因为有机玻璃是极性的，而苯是非极性溶剂。

（2）不溶。

因为亲核聚合物对亲核溶剂。

（3）不溶。

因为亲电聚合物对亲电溶剂。

（4）不溶。

因为非极性结晶聚合物很难溶，除非加热到接近聚四氟乙烯的熔点327℃，而此时溶剂早已气化了。

（5）易溶。

因为虽然为亲核聚合物和亲核溶剂，但它们都在亲核能力顺序的尾部，即亲核作用不强，可以互溶。

（6）易溶。

原因同（5）。

例3-16 解释产生下列现象的原因：(1)聚四氟乙烯至今找不到合适的溶剂．(2)硝化纤维素难溶于乙醇或乙醚，却溶于乙醇和乙醚的混合溶剂中．(3)纤维素不能溶于水，却能溶于铜铵溶液中．解：（1）原因有二，一是其，很难找到δ这么小的溶剂；二是其熔点高达327℃，熔点以上体系具有高黏度，对于非晶结晶性高分子要求升温到接近熔点，没有适当溶剂即能δ相近又能有高沸点。

从热力学上分析，PTFE的溶解必须包括结晶部分的熔融和高分子与溶剂混和的两个过程，两者都是吸热过程，ΔHm比较大，即使δ与高聚物相近的液体也很难满足ΔHm<TΔSm的条件，所以它至今还没找到合适的溶剂。

（2）硝化纤维素的δ＝8.5～11.5，乙醇（δ＝12.7）和乙醚（δ＝7.4）按适当比例混和能得到δ与硝化纤维素相当的混和溶剂，而且混和溶剂的极性也与硝化纤维素相似。

（3）由于铜与葡萄糖残基形成了铜的配合物而使纤维素溶剂化而溶解。