高分子物理习题——第四章 高聚物的分子量
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1. 构型与构象有何区别?聚丙烯分子链中碳-碳单键是可以旋转的,通过单建的内旋转是否可以使全同立构的聚丙烯变为间同立构的聚丙烯?为什么?答:构型:是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
构象:由于分子中的单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
全同立构聚丙烯与间同立聚丙烯是两种不同构型,必须有化学键的断裂和重排。
3. 哪些参数可以表征高分子链的柔顺性?如何表征?答: 空间位阻参数δ212,20⎥⎦⎤⎢⎣⎡=r f h h δ答:因为等规PS 上的苯基基团体积较大,为了使体积较大的侧基互不干扰,必须通过C -C 键的旋转加大苯基之间的距离,才能满足晶体中分子链构象能量最低原则;对于间规PVC 而言,由于氢原子体积小,原子间二级近程排斥力小,所以,晶体中分子链呈全反式平面锯齿构象时能量最低。
δ越大,柔顺性越差;δ越小,柔顺性越好;特征比C n 220nl h c n =对于自由连接链 c n =1对于完全伸直链c n =n ,当n→∞时,c n 可定义为c ∞,c ∞越小,柔顺性越好。
链段长度b :链段逾短,柔顺性逾好。
7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。
解:(1)PE>PVC>PAN主链均为C -C 结构,取代基极性-CN ﹥-Cl ,所以,聚丙烯腈的柔顺性较聚氯乙烯差;(2)2>1>31与3中都含有芳杂环,不能内旋转;3中全为芳环,柔顺性最差;主链中-O-会增加链的柔顺性;(3)3>2>1因为1中取代基的比例较大,沿分子链排布距离小,数量多,分子链内旋转困难;2和3中均含有孤立双键,易内旋转,故柔顺性较好。
(4)2>1>32中取代基对称排列,分子偶极矩极小,易内旋转;3中极性取代基较中比例大,分子内旋转困难,故柔顺性最差。
第2章 聚合物的凝聚态结构1. 名词解释凝聚态: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、液体和气体。
补充习题补1.高分子基础1.高分子化合物的特点;2.聚合反应类型及实施方法;3.聚合物材料的老化现象特征、老化的因素、老化的防止;4.聚合物的降解,降解类型、降解因素第一章高分子链结构1.内聚能密度; 链段;分子链的平衡态柔性和动态柔性。
2.指出塑料、橡胶和纤维的内聚能密度的大致范围。
3.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。
假定聚乙烯的聚合度为2000,键角为109.5°(如图所示),求伸直链的长度为L max与自由旋转链的均方根末端距之比值,并解释某些高分子材料在外力作用下可产生很大变形的原因。
(链节长度l=0.514nm, =nl2)第二章高分子聚集态结构1.晶态、液晶态、取向态;4)球晶5)取向函数、2.球晶、串晶、伸直链晶体分别在什么条件下形成?3.如何用密度法测定高聚物的结晶度?4.为什么天然橡胶在室温下是柔软而富有弹性的高弹体,但当拉伸比(λ)较大时其模量会急剧增加而失去高弹性?5.如何测定结晶高聚物在一定温度下的结晶速率常数k和阿芙拉密指数n,后者的物理意义是什么?6.试写出下列塑料的最高使用温度?(指出是Tg还是Tm即可)。
1)无规立构聚氯乙烯,2)间同立构聚氯乙烯,3)无规立构聚甲基丙烯酸甲酯,4)全同立构聚甲基丙烯酸甲酯,5)聚乙烯,6)全同立构聚丙烯,7)全同立构聚丁烯-1,8)聚丙烯腈,9)尼龙66,10)聚对苯二甲酰对苯二胺7.高分子液晶按液晶形态分为哪几类?8.高分子液晶的刚性结构及其作用?9.热熔型主链高分子液晶的性质及其说明?第三章 高分子溶液1.低分子物质和高分子物质的溶解过程有何区别?2.结晶高聚物的溶解有什么特点?3.试述选择溶剂的原则。
⾼分⼦物理习题解答《⾼分⼦物理》习题思考题第⼀章⾼分⼦链的结构(1)⼀解释名词、概念1.⾼分⼦构型答:⾼分⼦中由化学键固定的原⼦、原⼦团在空间的排列⽅式。
2.全同⽴构⾼分⼦答:由同⼀种旋光异构单元键接⽽成的⾼分⼦。
3.间同⽴构⾼分⼦答:由两种旋光异构单元交替键接形成的⾼分⼦。
4.等规度答:聚合物中全同⽴构和间同⽴构总的百分数。
5.数均序列长度答:链节序列的平均数。
6.⾼分⼦的构象答:⾼分⼦在空间的形态。
7.⾼分⼦的柔顺性答:⾼分⼦链能够改变其构象的性质成为柔顺性。
8.链段答:⾼分⼦中能够独⽴运动的最⼩单位称为链段。
把若⼲个键组成的⼀段链作为⼀个独⽴运动的单元。
9.静态柔顺性答:⾼分⼦链构象能之差决定的柔顺性,叫静态柔顺性。
10.动态柔顺性答:⾼分⼦由⼀种平衡构象状态转变成另⼀种平衡构象状态所需时间的长短决定的柔顺性,叫动态柔顺性。
11.等效⾃由连接链:柔性的⾮晶状线型⾼分⼦链,不论处于什么形态(如玻璃态、⾼弹态、熔融态或⾼分⼦溶液),相同分⼦量的⾼分⼦链段都取平均尺⼨近乎相等的⽆规线团构象,称为“等效⾃由结合链”12.⾼斯链:。
因为等效⾃由结合链的链段分布符合⾼斯分布函数,⼜称为⾼斯链。
13.⾼分⼦末端距:指线形⾼分⼦链的⼀端⾄另⼀端的直线距离。
14.Hp q答:表⽰单螺旋分⼦链的构象类型。
其中p表⽰螺旋构象中⼀个等同周期所包含的结构单元数,q表⽰在此周期中所包含螺旋的圈数。
⼆. 线性聚异戊⼆烯可能有哪些构型?答:8种, 1. 1,4加成:2种,顺式和反式2. 1,2加成:3种,全同,间同和⽆规3. 3,4加成:3种,全同,间同和⽆规三. 聚合物有哪些层次的结构?那些属于化学结构?那些属于物理结构?答:聚合物结构的层次分⼦链结构聚集态结构近程结构远程结构结晶态结构⾮晶态结构取向态结构液晶态结构织态结构构造构型⼤⼩形态在聚合物层次结构中,近程结构属于化学结构,⽽远程结构和聚集态结构属于物理结构。
四.为什么说柔顺性是⾼分⼦材料独具的特性?答:柔顺性是分⼦链能够呈现出不同程度卷曲构象状态的性质。
第四章4.1 高聚物相对分子质量的统计意义4.1.1 利用定义式计算相对分子质量例4-1 假定A与B两聚合物试样中都含有三个组分,其相对分子质量分别为1万、10万和20万,相应的重量分数分别为:A是0.3、0.4和0.3,B是0.1、0.8和0.1,计算此二试样的、和,并求其分布宽度指数、和多分散系数d。
解:(1)对于A(2)对于B例4-2 假定某聚合物试样中含有三个组分,其相对分子质量分别为1万、2万和3万,今测得该试样的数均相对分子质量为2万、重均相对分子质量为2.3万,试计算此试样中各组分的摩尔分数和重量分数。
解:(1)解得,,(2)解得,,例4-3 假定PMMA样品由相对分子质量100,000和400,000两个单分散级分以1:2的重量比组成,求它的,和,(假定a=0.5)并比较它们的大小.解:可见例4-4 一个聚合物样品由相对分子质量为10000、30000和100000三个单分散组份组成,计算下述混合物的和(1)每个组份的分子数相等(2)每个组份的重量相等(3)只混合其中的10000和100000两个组份,混合的重量比分别为0.145:0.855:0.5:0.5:0.855:0.145,评价值.解:(1)(2)(3)当比例为0.145:0.855时,,当比例为0.5:0.5时,,,当比例为0.855:0.145时,,,可见,组成接近时d值较大。
故用d值衡量是合理的。
例4-5假定某一聚合物由单分散组分A和B组成,A和B的相对分子质量分别为100,000和400,000。
问分别以(1)A∶B=1∶2(重量比);(2)A∶B=2∶1混合样品,混合物的和为多少?(3)A∶B=1∶2,a=0.72,计算,并比较、、的大小。
解:(1)=1/100,000=1×10-5=2/400,000=0.5×10-5=2.0×10-5(2)=2/100,000=2×10-5=1/400,000=0.25×10-5(3)所以,<<*例4-6两种多分散样品等重量混合,样品A有=100,000,=200,000。
补充习题补1.高分子基础1.高分子化合物的特点;2.聚合反应类型及实施方法;3.聚合物材料的老化现象特征、老化的因素、老化的防止;4.聚合物的降解,降解类型、降解因素第一章高分子链结构1.内聚能密度; 链段;分子链的平衡态柔性和动态柔性。
2.指出塑料、橡胶和纤维的内聚能密度的大致范围。
3.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。
假定聚乙烯的聚合度为2000,键角为109.5°(如图所示),求伸直链的长度为L max与自由旋转链的均方根末端距之比值,并解释某些高分子材料在外力作用下可产生很大变形的原因。
(链节长度l=0.514nm, =nl2)第二章高分子聚集态结构1.晶态、液晶态、取向态;4)球晶5)取向函数、2.球晶、串晶、伸直链晶体分别在什么条件下形成?3.如何用密度法测定高聚物的结晶度?4.为什么天然橡胶在室温下是柔软而富有弹性的高弹体,但当拉伸比(λ)较大时其模量会急剧增加而失去高弹性?5.如何测定结晶高聚物在一定温度下的结晶速率常数k和阿芙拉密指数n,后者的物理意义是什么?6.试写出下列塑料的最高使用温度?(指出是Tg还是Tm即可)。
1)无规立构聚氯乙烯,2)间同立构聚氯乙烯,3)无规立构聚甲基丙烯酸甲酯,4)全同立构聚甲基丙烯酸甲酯,5)聚乙烯,6)全同立构聚丙烯,7)全同立构聚丁烯-1,8)聚丙烯腈,9)尼龙66,10)聚对苯二甲酰对苯二胺7.高分子液晶按液晶形态分为哪几类?8.高分子液晶的刚性结构及其作用?9.热熔型主链高分子液晶的性质及其说明?第三章 高分子溶液1.低分子物质和高分子物质的溶解过程有何区别?2.结晶高聚物的溶解有什么特点?3.试述选择溶剂的原则。