高分子物理1-9章习题

论述题
高分子的"相容性"概念与小分子的相溶性 概念有什么不同。
答：小分子的相溶性指的是分子级的 高分子的"相容性"指的是分散的好坏，
相容性好分散相尺寸小，相容性不好分散 相尺寸小，但一般达不到分子级
“相容性”有时也只稳定性的好坏
论述题
为什么聚对苯二甲酸乙二酯从熔体淬火时得 到透明体？为什么iPMMA是不透明的？
答：聚对苯二甲酸乙二酯的结晶速度很慢， 快速冷却时来不及结晶，所以透明。等规 PMMA结晶能力大，结晶快，所以它的试 样是不透明的。
简答题
1、聚合物在结晶过程中会发生体积收缩现 象，为什么?
答：结晶中分子链的规则堆砌使密度增加， 从而结晶过程中发生体积收缩。
2、透明的聚酯薄膜在室温二氧六环中浸泡 数分钟就变为不透明，这是为什么?
解：Lmax= n.l.sin(θ/2) （n为键数） =2×2000×l.sin (θ/2) =3266.57×l
（h2f.r）1/2=[nl2 (1-cosθ)/(1+cosθ) ]1/2， 当θ=109.5° （h2 f .r）1/2 = (2nl2)1/2=(2×2000×l2) 1/2=63.25×l Lmax/（h2f.r）1/2=3266.57l/63.25l=51.64 高分子在完全伸直时的长度比自由旋转时的长度大50多倍，而通常情
答：不能 等规度高低属于构型问题，而构型问题
属于化学结构问题 改变构象只能改变物理结构 不能用改变物理结构解决化学结构问题
三、计算题
1、假定聚乙烯的聚合度为2000，键角为109.5°，求伸直链的长度 Lmax与自由旋转链的根均方末端距之比值，并由分子运动观点解 释某些聚合物材料在外力作用下可以产生很大形变的原因。
φ1= n1／n1+xn2
φ2=1－φ1
=0.99／0.99+1×104×1×10-6=0.99 φ2=1－
0.99=0.01
ΔSm=-8.314J／mol·K[0.99ln0.99+1×10-6
ln0.01]
=-8.314J／mol·K[-9.9498×10-3+4.60517×10-6]
答案：体积、数均、重均（粘均、Z均）、分子量分布
基本知识
4、高分子的平均分子量有四种定义，其数学表达
式分别是（
）、（
）、
（
）和（
）；渗透压法测得的是
（ ），粘度法测得的是（ ）。
_
Mn=ΣniMi/Σni
_
Mw=ΣWiMi/ΣWi
_
Mw={ΣWiMia/ΣWi}1/a
_
Mz=ΣWiMi2/ΣWiMi 数均分子量、粘均分子量
1、聚氯乙烯用锌粉在二氧六环中回流处理， 结果发现有86％左右的氯被脱除，产物中 有环丙烷结构，而无C＝C结构，就此实验 事实，说明聚氯乙烯链中单体的键接方式。
解：聚氯乙烯中头－尾相接的单元脱除Cl原 子后形成环丙烷结构；而头－头相接的单 元脱除Cl原子后形成双键。所以该聚氯乙 烯链中单体全部为头－尾相接。
解：l=bsinθ。因为b=0.154nm， θ＝109.5˚/2,
得到l=0.126nm。 因而在晶片厚度方向上约有100个碳原子。
第3章 习题——名词解释
1、无限溶胀
答：溶剂分子渗入高聚物内部，即溶剂分子和高分 子的某些链段混合，使高分子体积膨胀，同时高 分子也缓慢地向溶剂中扩散，若这一过程的最终 结果是形成了高聚物溶剂均匀分散体系，则被称 为无限溶胀。
而后者的交联键为（
）。
）；
答案：化学键，物理键
简答题
在一根聚乙烯醇纤维下端悬挂一只重量适当 的砝码，然后一起浸入盛有沸水的烧杯中， 发现只要是砝码悬于水中，则纤维情况不变， 但若把砝码沉于烧杯底部，则纤维即被溶解， 试解释这种现象。
砝码悬于水中，纤维受到重力的作用，非结 晶部分的链段取向，加之有力的作用，链段 运动受到限制，不能发生溶胀和溶解。
答：称溶剂诱导结晶，有机溶剂渗入聚合 物分子链之间降低了高分子链间相互作用 力，使链段更易运动，从而Tg降低至室温 以下而结晶。
简答题
无规聚醋酸乙烯酯通常为非晶态高聚物，但 其水解产物聚乙烯醇却是晶态高聚物。
答：无规聚醋酸乙烯酯含有非极性的乙酰基， 分子间作用力小，堆积松散 其水解产物聚乙烯醇含有极性的羟基，分 子间作用力变大，堆积紧密 因此，有上述结果
第2章 习题
淬火： 将高聚物熔体骤冷的加工工艺过程称为淬火。 退火： 这是一种材料加工处理工艺，即材料快速加工成型后，
在高于室温的情况下长时间热处理，通过链的调整消 除内应力，使分子链排列更加规整。 高分子合金： 它是由两种或两种以上高分子组分组成的具有类似合 金结构的材料，包括嵌段与接枝共聚物、两种（种或 两种以上）高聚物通过机械共混或溶液共混或熔体共 混等方法制得的共混物。 相容性： 一种材料与另外一种材料亲合性的好坏称为相容性， 亲合性的好坏可由混合自由能来判定。
答:溶度参数原则适用于非极性溶质和非极性溶剂体系 PVC是极性高分子 极性溶质和极性溶剂体系，除了要求总的溶度参数
相近外，其极性部分的溶度参数和非极性部分的溶 度参数二者也要相近 PVC和环已酮正好是这样的体系
计算题
1、一种聚合物溶液由分子量M2=1×106的溶质（聚 合度Xn=104）和分子量M1=1×102的溶剂组成， 溶液的浓度为1%（质量分数），试计算：
a、Mn=Mw=Mη=Mz
b、Mz>Mw>Mη>Mn
c、Mz>Mη>Mw>Mn
答案：b
2、下列哪种高聚物是单分散的（ ）
a、HDPE b、PVC c、DNA
答案： c
3、凝胶渗透色谱（GPC）法是按分子的（
）将大
小不同的分子分开的。通过GPC法可以得到（ ）
和（
）等分子量以及（
）的数据。
上式两边同减去ρa Vc， ρc Vc － ρa Vc ＝ ρs Vs－ ρa Va－ ρa Vc＝ ρs Vs－ ρa （Va＋
Vc）＝ ρs Vs－ ρa Vs Vc（ ρc － ρa ）＝Vs（ ρs － ρa ） 因为xv＝Vc/Vs 所以得证。
计算题
聚乙烯的典型晶片的厚度约为12.5nm。 计算分子链垂直穿过晶片时碳原子的数目。
1×10-6 × 13.80546] =-8.314J/mol·K[-0.9999×10-6-
13.80546×10-6] =123.09×10-6J/mol·K
计算题
（3）ΔSim(切成x个小分子)=-R[n1lnx1+n2lnx2] n1=0.99,n2=1/1×102=0.01
x1=0.99/0.99+0.01=0.99 x2=0.01 ΔSim(切成x个小分子) =-8.314J/mol·K[0.99ln0.99+0.01ln0.01] =-8.314[-0.0099498-0.0460517]=0.4656J/K
二、简答题
1、高压法生产的聚乙烯密度较小，而低压 法生产的聚乙烯密度却较大。
答：高压法生产聚乙烯为自由基聚合，分子 链上支链多，堆积松散； 低压法生产聚乙 烯为配位聚合，分子链上支链少，堆积紧 密。 因此，前者密度较小；后者密度却较 大。
简答题
2、如果PP的等规度不高，可否用改变构 象的方法提高等规度？为什么？
（1）此聚合物溶液的混合熵△Sm （2）依照理想溶液计算的混合熵△Sim （3）若把聚合物切成104个单体小分子，并假定
此小分子与溶剂构成理想溶液的混合熵△Sim （4）由上述三种混合熵的计Leabharlann Baidu结果可得出什么结
论？为什么？
计算题
解：以100g溶液为例计算
（1）n1=99／1×102=0.99 n2=1/1×106=1×10-6 x=1×104
砝码沉于烧杯底部，纤维不受力的作用，非 结晶部分的链段可以运动，能发生溶胀和溶 解。
论述题
由查表得溶度参数数据如下：二氯甲烷δ1=19.8 、 环已酮δ1=20.2、PVCδ2= 19.2，很明显二氯甲烷 的δ1要比环已酮的δ1更接近PVC的δ2，但实际上， 前者对PVC的溶解性并不好，而后者则是PVC的良 溶剂，为什么？
(4)可知：ΔSim(切成X个小分子)>ΔSm>ΔSim
计算题
2、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。
EPR 16.0 0.65 17.0 0.35
16.35 J
cm3
1 2
计算结果与文献值相符。
第4章 习题——名词解释
1、分布宽度指数 是指试样中各种分子量与平均分子量之间
的差值的平方平均值。
2、多分散性系数 d=Mw/Mn或d=Mz/Mw
基本知识
1、多分散性聚合物，四种统计平均分子量的关系为（ ）
=-8.314J／mol·K[-9954.4517×106]=8.276×10-2J／K
计算题
解：以100g溶液为例计算 （2）ΔSim=-R[n1lnx1+n2lnx2] x1=n1/n1+n2=0.99/0.99+1×10-6 x2=1×10-6/0.99+1×10-6 ΔSim=-8.314× [-0.99×1.01×10-6-
简答题
采用GPC技术能否将分子量相同的线型PE和 支化PE分开？为什么？
答：能 GPC的分级原理是根据分子的流体力学体
积大小 分子量相同的线型PE和支化PE其流体力
学体积不同 因此，能分开。
简答题
溶液的粘度随着温度的升高而下降，高分子 溶液的特性粘数在不良溶剂中随温度的升 高而升高，怎样理解。
证明题
证明xv=
s a ，式中xv为结晶度（按体积分数计 c a
算），ρs 、ρc 、ρa 分别为样品、结晶和非晶的密度。
证明：Mc=Ms-Ma，式中Ms、Mc、Ma分别为样品、结晶和非晶
的质量。
从而ρc Vc＝ ρs Vs－ ρa Va，式中Vs、Vc、Va分别为样品、结晶 和非晶的体积。
况下，高分子链由于热运动的作用处于自由卷曲状态，即无规线团 结构。当有外力作用时，高分子链会通过改变构象从卷曲状态到伸 展状态，通过计算可知，其最大可伸长50多倍，这正是材料在外力 作用下，可以产生很大形变的原因。
三、计算题
2、现有一种三嵌段共聚物M—S—M，当S段重量百分数为50％时，在
苯溶液中S段的均方根长度为10.2nm，假定内旋转不受限制，C—C 键角为109°28‘，键长为0.15nm，分别求出S段和M段(两个M一样 长)的聚合度(M为甲基丙烯酸甲酯，S为苯乙烯)。
2、有限溶胀
答：溶剂分子渗入高聚物内部，即溶剂分子和高分 子的某些链段混合，使高分子体积膨胀，对于交 联高聚物，随着链构象的改变所产生的回弹力将 阻止这一过程的进行，溶胀达到平衡，故被称为 有限溶胀。
基本理论和基本问题
1、将高聚物在一定条件下（θ溶剂、θ温度）配成θ溶液，此 时（ ）
a.大分子之间作用力=小分子之间作用力.
高分子物理1~9章 习题
齐齐哈尔大学化学与化学工程学院
一、选择题
1、分子量相同的大分子链，链越柔顺则线团 尺寸（ ）
a、越小 b、越大 c、基本不变 答案：a 2、下列高聚物，单个分子链柔顺性最大的是
（） a、聚已二酸乙二醇酯 b、聚丙烯（全同）
c、聚二甲基硅氧烷 答案：c
解：（1）先求S段的聚合度（自由旋转链）
10.22 ＝2n×0.1542
n＝2193
聚合度 PS 2193 2 1097
（2）再求M段的聚合度
∵S段和M段的重量百分数相等（均为50％）
1097 104 2PMMA 100
PMMA 1141 2 570
四、论述题
b.大分子之间作用力>大分子与小分子之间作用力
c.大分子之间作用力=大分子与小分子之间作用力
d.大分子之间作用力<大分子与小分子之间作用力
答案：C
2、在高分子溶液中，可以由（ 高分子在溶液中的形态。
） 和（
） 判断
答案：哈金斯参数、第二维利系数
3、凝胶与冻胶的本质区别在于前者的交联键为（