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第七章聚合物的结构

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习题解答第一章（P235）1.简述聚合物的结构层次答：高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分。

链结构又分为近程结构和远程结构。

近程结构包括构造与构型，构造是指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。

构型是指某一原子的取代基在空间的排列。

近程结构属于化学结构，又称一级结构。

远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。

远程结构又称二级结构。

聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。

前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的，又称三级结构。

织态结构则属于更高级的结构。

2．写出聚异戊二稀的各种可能的构型和名称（只考虑头－尾键接方式）。

解：（1）1，2－聚合：全同立构1，2－聚异戊二稀；间同立构1，2－聚异戊二稀；无规立构1，2－聚异戊二稀。

（2）3，4－聚合：全同（间同，无规）立构－聚3，4－聚异戊二稀。

（3）1，4聚合：顺式（反式）1，4－聚异戊二稀。

注意：一般来说，顺式、反式聚合都是在特定的催化剂下进行的，当催化剂一定时，产物结构就一定，所以不存在无规的几何异构体。

3．已知聚乙烯试样的聚合度为，C-C 键长为0.154nm，键角为109.5°，试求：4105×（1）若把聚乙烯看作自由旋转链时的聚乙烯试样的均方末端距；（2）若聚乙烯的末端距符合高斯分布时聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。

解：；；54101052=××=n nm l 154.0=ο5.109=θ（1）22522222.4743)154.0(10225.109cos 15.109cos 1cos 1cos 1nm nl nl nl r =××==+−⋅=+−⋅=οοθθ （2）由于聚乙烯的末端距符合高斯分布，因此它应该是自由结合链)(87.44154.014159.33108385nm l n r =×××=⋅=π )(76.39154.03102325nm l n r =××=⋅=∗注意：末端距复合高斯分布的链为高斯链，自由结合链和等效自由结合链都是高斯链。

4．高分子的构型和构象有什么不同？等规聚丙烯晶体中的螺旋链属于构型范畴还是构象范畴？如果聚丙烯的规整度不高，能否通过单健内旋转来改变构象而提高其规整度？为什么？答：高分子的构型是指分子中由化学健固定的原子在空间的几何排列；高分子的构象是指由于单健内旋转而产生的分子在空间的不同形态。

高分子的构型属于高分子链的近程结构；而高分子的构象属于高分子链的远程结构。

等规聚丙烯晶体中的螺旋链是通过单健内旋转形成的而由晶格固定的形态，当晶体受热融化后，螺旋链会发生变化，因此属于构象范畴。

聚丙烯的规整度不高，不能通过单健内旋转来改变其构象而提高其规整度，因为规整度是由构型决定的，因此要改变规整度，必须通过化学健的断裂和重组。

5．假定有两种聚合物A 和B，已知5100.2×=A M ，6108.1×=B M ，在溶液中测得其均方末端距分别为：232104.6nm r A×=；242101.8nm r B ×=，扩展因子2=A α；3=B α。

试由以上数据判断哪一种聚合物链的柔顺性好？解法一：2220202ααr r r r =⇒=；M r A 20=)(16002104.6)(22232nm nm r A =×=；0894.0100.216005=×=A A )(90003101.8)(222420nm nm r B =×=；0707.0108.190006=×=B A因为，所以B 的柔顺性较好。

B A A A >解法二：26.11024101.8108.19104.6)()()()()()(546322022020202020=××××××××=⋅⋅⋅⋅=⋅==A A B B B A A B B A B B A A B A M r M r M M r r M r M r A A αα6．已知一聚合物试样中含有分子量为和的两组分，试求以下两种情况下的410510n M 、w M ：（1） 两组分的分子数相同；（2） 两组分的重量相同。

解：已知：；4110=M 5210=M （1）2121==N N N N N ==211111010105442112211112111=+=+=+=+=M M M M N M N M N W W W W11102=W45422114542111018.911101011110105.521102110×=×+×=+==×=×+×=+==∑∑W M W M W M M N M N M N M M i i i w ii i n（2）2121==W W ；21W W = 11101010105452112211111=+=+=+=M M M M W M W M W N111111012=−=N45422111082.111110111010×=×+×=+==∑N M N M N M M i i i n4542211105.511110111010×=×+×=+==∑W M W M W M M ii i w7.试从分子结构分析比较下列各组聚合物的柔顺性大小：（1）聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯腈；（2）聚氯乙稀，1，4聚2－氯丁二烯，1，4－聚丁二烯；（3）聚苯，聚苯醚，聚环氧戊烷；（4）聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯。

解：（1）聚乙烯>聚丙烯>聚丙烯腈（2）1，4－聚丁二烯>聚1，4聚2－氯丁二烯>氯乙稀；（3）聚环氧戊烷>聚苯醚>聚苯；（4）聚偏二氯乙烯>聚氯乙烯。

8.分别叙述球晶和单晶的形成条件和特点。

答：当结晶性的聚合物从浓溶液中析出，或从熔体冷却结晶时，在不存在应力或流动的情况下，都倾向于生成球晶。

而单晶一般是在极稀的溶液中缓慢结晶时生成。

球晶的外形呈球形，在球晶中分子链通常总是沿垂直于半径的方向排列的，在偏光显微镜的两正交偏整器之间，球晶呈现特有的黑十字（即Maltese Cross ）消光图像。

单晶则是一种薄片状晶体，在单晶中分子的取向与片状单晶的表面相垂直。

其 X-射线衍射图案由规则排列的衍射点组成。

9．由文献查得涤纶（聚对苯二甲酸乙二酯）树脂的结晶密度，非晶密度，内聚能33/1050.1m kg c ×=ρ33/1033.1m kg a ×=ρmol kJ E /67.66=Δ（重复单元）。

现有一块尺寸为的涤纶试样，重量为，试由以上数据计算：361051.096.242.1m −×××kg 31092.2−×（1）该涤纶树脂试样的密度和结晶度；（2）该涤纶树脂试样的内聚能密度。

解：（1） 3363/1036.11051.096.242.11092.2m kg ×=××××=−−ρ %6.17176.010)33.150.1(10)33.136.1(33==×−×−=−−=a c a v f ρρρρ%4.19194.0)()(1111==⋅=−−=−−=vc a c a c c aaw f f ρρρρρρρρρρρρ（2） 重复单元的分子量mol kg mol g M 310192/192−×==则单位体积内重复单元的摩尔数为：33333/1008.7/10192/1036.1m mol mol kg m kg ×=××−则内聚能密度（单位体积的内聚能）为：3353/473/1073.41008.767.66cm J m kJ CED =×=××=或者：ρρMM V ==1~3533/1073.4101921036.167.66~m kJ M E E CED ×=×××=⋅Δ=Δ=−ρV10．某结晶聚合物的熔点为200°C，其重复单元的摩尔融化热为mol kJ H u /37.8=Δ。

若在此聚合物中分别加入8％体积分数的两种增塑剂，两种增塑剂与该聚合物的相互作用参数分别为3.01=χ和3.02−=χ，且令聚合物重复单元与增塑剂的摩尔体积比5.0~/~1=V V u ，试求加入不同增塑剂后聚合物的熔点分别为多少？对计算结果进行比较讨论。

解：)(~11211110V V V V H R T T u u m m χ−⋅Δ=− K T m 4732732000=+=)08.01(1097.3)08.008.0(5.01037.831.811151230χχ−××=−×××=−−m m T T )08.01(1097.3002114.0)08.01(1097.3473111515χχ−××+=−×+=−−m T （1）当3.01=χ时002153.000003875.0002114.0)3.008.01(1097.3002114.015≈+=×+×+=−m TK T m 47.464=；C T m °=5.191（2）当3.01−=χ时002153.000003875.0002114.0)3.008.01(1097.3002114.015≈+=×+×+=−m TK T m 12.464=； C T m°=0.191从上面的结果可以看出，聚合物加入增塑剂后，其熔点会下降，增塑剂与聚合物之间的相互作用参数越小（相容性越好），则熔点下降越多。

11．试比较聚乙烯、脂肪族聚酰胺和脂肪族聚酯这三类结晶聚合物的熔点大小。

答：脂肪族聚酰胺的熔点最高；脂肪族聚酯的熔点最低；聚乙烯的熔点介于两者之间。

这是因为聚酰胺的分子之间有氢键形成；而聚酯中酯键的存在增加了分子的柔性。

12．简述两种测量结晶聚合物结晶度的方法。

为什么同一结晶聚合物试样用不同的方法测得的结晶度数值是不相同的？答：密度法和DSC 法均可用来测定结晶度。

其中密度法是根据晶区和非晶区比度上的差别来计算结晶度的，在测得晶区、非晶区和样品的密度c ρ、a ρ、ρ之后，按下式计算结晶度：a c aV f ρρρρ−−=视差扫描量热法是根据结晶聚合物在熔融过程中吸收的热量来测定其结晶度的。

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【精选】聚合物的结构PPT课件

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研究掌握聚合物的聚集态结构与性能的关系，对选择合适 的加工成型条件、改进材料的性能，制备具有预期性能的聚 合物材料具有重要意义。
聚合物的聚集态结构主要包括晶态结构、非晶态结构、 液晶态结构和取向态结构。
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2.1聚合物的晶态结构
聚合物的结晶态是一种三维长程有序结构 。 a、缨状胶束模型
缨状胶束模型：结晶聚合物中晶区 与非晶区紧密混合，互相穿插，同 时存在。晶区的分子链相互平行排 列成规整结构，而非晶区分子链的 堆砌完全无序。其中晶区尺寸较小， 分子链长度远大于晶区长度，因此 一条分子链可同时穿越数个晶区和 非晶区。
➢重度：可加用甲强龙 ➢如果皮疹变得严重，推荐降低用药剂量，同时配合
使用其他药物。只有在皮肤反应持续2~4周仍无法 消除时才中断治疗，但对皮疹的治疗不能停止，因 为它可能持续很长时间
内容概要
？
一．介绍疾病
二．汇报病史
三．护理诊断
四. 护理措施
五. 健康指导
汇报病史
❖ 患者陈xx，女，64岁，因“确诊肺恶性肿瘤2年 余，伴咳嗽1个月”于2018年1月10日入院。
统
强 效果明显 少有，但独特反应
靶向治疗药物常见副反应
➢皮疹 ➢腹泻 ➢过敏 ➢出血 ➢血压升高 ➢肝功能损伤
靶向治疗药物常见副反应
最常见（发生率20%以上）的药物不良反应是腹泻和 皮肤反应（包括皮疹、痤疮、皮肤干燥和瘙痒），一般见于 服药后的第一个月内，通常是可逆性的。大约10%的患者 出现严重的药物不良反应，因药物不良反应停止治疗的患者 约有3%。
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丙烷
重叠构象
丁烷的稳定构象
交叉构象 （稳定构象）
反式交叉构象（t) 旁式交叉构象(g) 旁式交叉构象（g’）
高聚物的结构与性能—晶态聚合物的拉伸

高聚物的结构与性能—晶态聚合物的拉伸

第七章 聚合物的结构与性能
7.9 晶态聚合物的拉伸 晶态聚合物在单向拉伸时典型的应力-应变曲线如下图：
Y
s
e
未经拉伸的晶态聚合物中，其微晶排列是杂乱的，拉伸使 得晶轴与外力方向不同的微晶熔化，分子链沿外力方向取向再 重排结晶，使得取向在熔点以下不能复原，因之产生的形变也 不能复原，但加热到熔点附近形变能复原，因此晶态聚合物的 大形变本质上也属高弹性。
第七章 聚合物的结构与性能
玻璃态和晶态聚合物的拉伸过程本质上都属高弹形变，但 其产生高弹形变的温度范围不同，而且在玻璃态聚合物中拉伸 只使分子链发生取向，而在晶态聚合物中拉伸伴随着聚集态的 变化，包含结晶熔化、取向、再结晶。
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聚合物结构的三个层次

聚合物结构的三个层次

1.1 聚合物结构‎的三个层次‎近程结构——系指单个大‎分子链内部‎一个或几个‎结构单元的‎化学结构和‎立体化学结‎决定聚合物性‎能的根本性‎物质基础，亦是决定远‎程结构和凝‎聚态结构的‎重要因素。

远程结构——系指由数目‎众多的结构‎单元组成的‎单个大分子‎链的长短及‎其在空间存‎在的各种形‎态（是直链还是‎有支链？是刚性的还‎是柔性的？是折叠状，还是螺旋状‎的？）。

凝聚态结构‎——系指聚合物‎在宏观上所‎表现出的分‎子凝聚结构‎类型。

包括非晶态‎、结晶态、 取向态、液晶态、织态结构，前四个描述‎是聚合物的‎堆砌方式，织态为不同‎聚合物分子‎链或与添加‎剂间的结合‎和堆砌方式‎，以结晶态和‎非晶态最常‎见。

分子链结构‎是决定聚合‎物性质最基‎本、最重要的结‎构层次。

熔点、密度、溶解性、溶液或熔体‎的粘度、粘附性能很‎大程度上取‎决于分子结‎构;而凝聚态结‎构是决定聚‎合物材料和‎制品的使用‎性能，尤其是力学‎性能的重要‎因素。

关于化学结‎构与物理结‎构的确切划‎分，普遍认同的‎是H.G.Elias ‎ 提出的界定‎原则： 化学结构：除非通过化‎学键的断裂‎，即同时生成‎新的化学键‎才能够产生‎改变的分子‎结构。

聚合物结构‎中所包括的‎结构单元的‎组成及其空‎间构型属于‎化学结构。

物理结构：将大分子内‎部、之间或者基‎团与大分子‎之间的形态‎学表述。

取向、结晶和分子‎链的构象则‎属于物理结‎构 1.2 大分子链的‎近程结构 大分子链的‎近程结构包‎括结构单元‎的化学组成‎，连接方式、结构异构、立体异构、以及共聚物‎的序列结构‎等五个主要‎方面。

1.2.1 结构单元的‎化学组成 结论1：聚合物的近‎程结构，即结构单元‎的化学组成‎和结构是决‎定其远程结‎构和凝聚态‎结构以及聚‎合物性能最‎重要的决定‎性因素。

尼龙-66、PET 、PBT ～缩聚物， PP 、PS 、PMMA 、PB ～加聚物 归纳表中三‎条主要规律‎： 1）杂链聚合物‎（多为缩合聚‎合物）与碳链聚合‎物（多为加成聚‎合物）相比较，前者的各项‎物理性能均‎优于后者； 2）在碳链聚合‎物中，侧基带有极‎性基团的P ‎V C 和带有‎苯基的PS ‎的相对密度‎和熔点均高‎于非极性和‎低位阻侧基‎的PE 和P ‎P ； 3）缩聚物尼龙‎和涤纶等的‎相对密度、熔点、强度和使用‎温度均普遍‎高于一般加‎聚物。

华理--高分子物理课后习题答案--高分子科学教程(第二版)--韩哲文

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高分子科学教程(第二版)—高分子物理部分第7章 聚合物的结构 P2371.试述聚合物的结构特点2.简述聚合物的结构层次答：高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分。

链结构又分为近程结构和远程结构。

近程结构包括构造与构型，构造是指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。

构型是指某一原子的取代基在空间的排列。

近程结构属于化学结构，又称一级结构。

远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。

远程结构又称二级结构。

聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。

前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的，又称三级结构。

织态结构则属于更高级的结构。

3．写出聚异戊二稀的各种可能的构型和名称（只考虑头－尾键接方式）。

解：（1）1，2－聚合：全同立构1，2－聚异戊二稀；间同立构1，2－聚异戊二稀；无规立构1，2－聚异戊二稀。

（2）3，4－聚合：全同（间同，无规）立构－聚3，4－聚异戊二稀。

（3）1，4聚合：顺式（反式）1，4－聚异戊二稀。

注意：一般来说，顺式、反式聚合都是在特定的催化剂下进行的，当催化剂一定时，产物结构就一定，所以不存在无规的几何异构体。

4．已知聚乙烯试样的聚合度为4105⨯，C-C 键长为0.154nm ，键角为109.5︒，试求：（1）若把聚乙烯看作自由旋转链时的聚乙烯试样的均方末端距；（2）若聚乙烯的末端距符合高斯分布时聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。

解：54101052=⨯⨯=n ；nm l 154.0=； 5.109=θ（1）22522222.4743)154.0(10225.109cos 15.109cos 1cos 1cos 1nm nl nl nl r =⨯⨯==+-⋅=+-⋅=θθ （2）由于聚乙烯的末端距符合高斯分布，因此它应该是自由结合链)(87.44154.014159.33108385nm l n r =⨯⨯⨯=⋅=π)(76.39154.03102325nm l n r =⨯⨯=⋅=*注意：末端距复合高斯分布的链为高斯链，自由结合链和等效自由结合链都是高斯链。