高分子物理知识重点(第八章)

第1章高分子链的结构1.1 高聚物的结构层次构造（architecture）：指分子链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链的类型和长度等。

构型（configuration）：是指分子中由化学键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。

构型不同的异构体有旋光异构体、几何异构体和键接异构体。

构象（conformation）：指分子中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叫做构象。

取代原子（取代基）绕碳－碳单键旋转时可形成的任何可能的三维或立体的图形。

构象改变不破坏和形成化学键。

分子中取代原子或取代基的相互排斥，致使单键旋转受限制，故给定的分子中存在一个能量最低的优势构象。

文献也把高分子链的化学结构称为近程结构，而相应的高分子链的尺寸（分子量及分布）和形态（构象）称为远程结构。

1.2 组成和构造1.2.1 结构单元的化学组成高分子链---单体通过聚合反应连接而成的链状分子。

聚合度---高分子链中重复结构单元的数目。

链节---重复的基本结构单元。

按高分子链化学组成高聚物可分为：（1）碳链高分子：分子主链全部由碳原子以共价键相连接而成。

许多高聚物如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯属于这类高分子，它们只是侧基不同，侧基上可含有杂原子，主链都一样完全是碳。

它们大多是由加聚反应制得。

（2）杂链高分子：分子主链由两种或两种以上的原子，包括碳、氧、氮、硫等以共价键相连接而成。

常见的有聚酯、聚酰胺、酚醛树脂、聚甲醛、聚砜和聚醚等。

它们主要由缩聚反应和开环聚合而制得。

由于主链带有极性，所以较易水解。

但是，耐热性、强度均较高，故通常用作工程塑料。

（3）元素高分子：分子主链中含有以共价键结合而成的硅、磷、锗、铝、钛、砷、锑等元素的高分子。

主链中不含碳原子，侧基含有机基团时称为有机元素高分子，如有机硅橡胶和有机钛高聚物等。

高分子第八章习题参考答案2．从醋酸乙烯酯到维尼龙纤维，须经过哪些反应？写出反应式、要点和关键。

纤维用和悬浮聚合分散剂用的聚乙烯醇有何差别？参考答案：（1）须经自由基聚合反应、醇解反应及缩醛化反应。

（2）各步反应要点和关键如下：a、自由基聚合反应要点：用甲醇为溶剂进行溶液聚合以制取适当相对分子质量的聚醋酸乙烯酯溶液。

关键：选择适宜的反应温度，控制转化率，用甲醇调节分子量以制得适当相对分子量，且基本不存在不能被醇解的醋酸乙烯酯侧基。

b、醇解反应：要点：用醇、碱或甲醇钠作催化剂，在甲醇溶液中醇解。

关键：控制醇解度在98%以上。

c、缩醛化反应（包括分子内和分子间）要点：用酸作催化剂在甲醇水溶液中反应。

关键：缩醛化程度必须接近90%。

纤维用和悬浮聚合分散剂用的聚乙烯醇的差别在于醇解度不同。

前者要求醇解度高（98%～99%）。

以便缩醛化。

后者要求醇解度中等（87%～89%），以使水溶性好。

5．下列聚合物选用那一类反应进行交联：a、天然橡胶；b、聚甲基硅氧烷；c、聚乙烯涂层；d、乙丙二元胶和乙丙三元胶。

参考答案：a、天然橡胶用硫作交联剂；b、聚甲基硅氧烷用过氧化物作交联剂；c、聚乙烯涂层用过氧化物作交联剂；d、乙丙二元胶用过氧化物作交联剂，乙丙三元胶用硫作交联剂。

6．简述下列聚合物的合成方法：a、抗冲聚苯乙烯；b、SBS嵌段聚合物；c、丁二烯型液体橡胶（遥爪聚合物）参考答案：a、合成高抗冲聚苯乙烯的主要方法：将聚丁二烯橡胶溶于苯乙烯单体中，加入自由基型引发剂如过氧化二苯甲酰或过氧化二异丙苯，加热发生聚合反应。

着时苯乙烯均聚和苯乙烯在聚丁二烯上接枝共聚同时发生，形成聚苯乙烯中分散有聚丁二烯微相，相互间有键合，并有一定韧性的改性聚苯乙烯。

b、合成SBS热塑弹性体的主要方法：（1）用双官能团催化剂经二步法合成：用双官能团在一定的条件下先引发丁二烯聚合待丁二烯完全聚合完后，再改变条件引发苯乙烯聚合即得SBS热塑弹性体。

第八章功能高分子简介18.1 概述功能高分子是由天然高分子和合成高分子演变而成的一类具有功能性的高分子（材料）。

20世纪50年代开始萌芽80年代才发展成为高分子学科的一个最年轻、最有魅力和活力的多学科相互渗透和交叉的分支学科，正处于快速发展阶段。

2从物质到原材料，从通用材料到特性材料(Specialty materials)，再从特性材料到功能材料(Functional materials)，都有本质的区别。

要把它们区分开来，首先要分清性能(Performance)和功能(Function)两个词的含义区别。

3材料的性能指材料对于外部的各种刺激（水、外力、热、光、电、磁、化学品等）的抵抗能力。

通常称为耐水性、耐热性、透光性、耐化学品性等。

材料的功能指当对材料输入“信号”（能量）时就会发生质和量的变化，其中任何一种变化都有输出作用。

如机械能转换成其它形式功能，磁转换成热，电致发光，离子交换等。

4苯乙烯化工原料聚合聚苯乙烯通用材料发泡聚苯乙烯特性材料加发泡剂磺化聚苯乙烯（离子交换树脂）功能高分子材料磺化58.1.1 概念所谓功能高分子（Functional polymer）是指对物质、能量和信息具有传输、转换和储存功能的特殊高分子（材料）。

一般是带有特殊功能基团的高分子（材料）。

68.1.2 功能高分子的分类按照功能高分子（材料）的功能或用途所属的学科领域，可分为三大类：化学功能高分子材料物理功能高分子材料生命功能高分子材料各自又可分为若干小类（详见下表）。

表8-1 功能高分子的分类8.2化学功能高分子具有某种特殊化学功能和用途是化学功能高分子材料的基本特征，这是一类最经典、用途最广的功能高分子材料。

离子交换树脂、吸附树脂、高分子分离膜、反应性高分子（或高分子试剂）和高分子催化剂是其重要种类。

10②按树脂的结构分类：凝胶型：接近透明的均相结构；大孔型：不透明的非均相结构，交联骨架之间拥有可供分子扩散的孔道；载体型：在无机材料骨架上包裹离子交换树脂层，拥有极高的机械强度，适用于高压液相色谱等特殊用途。

⾼分⼦物理知识点第1章⾼分⼦的链结构1.写出聚氯丁⼆烯的各种可能构型。

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。

7.⽐较下列四组⾼分⼦链的柔顺性并简要加以解释。

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。