高分子物理作业答案-2

高分子物理习题集-答案

适用：高分子专业班级

第二章 高分子溶液

4．什么是Θ温度？如何测定Θ温度？若温度高于、等于和低于Θ温度时，试分别讨论高分子溶液的热力学性质及高分子在溶液中的形态。 答：（1）当112χ→时，高分子溶液可以视为理想溶液，Flory 导出

()112-=-1-T θχκφ

当T θ→时，112χ→，此时的温度称为Θ温度。（0.4）

（2）测定Θ温度的方法有：渗透压法和外推法。（0.3）

（3）当T ＞θ时，1E μ∆＜0.说明高分子溶液比理想溶液更倾向于溶解，

也就是说，高分子链在T ＞θ时的溶液中由于溶剂化作用而扩张。T=θ时， 1E μ∆=0。即高分子溶液符合理想溶液的规律，高分子链此时是溶解的，但是

链不溶胀也不紧缩。T ＜θ时，1E μ∆＞0,。链会紧缩，溶液发生沉淀。（0.3）

6．在室温下，有无溶剂可以使下列各高聚物溶解？为什么？

A ．聚乙烯

B ．聚丙烯

C ．聚丙烯腈

D ．聚酰胺（尼龙-6）

E ．聚苯乙烯

F ．PMMA

G ．聚对苯二甲酸乙二酯

H ．硫化橡胶

I ．固化的环氧树脂 答：A ．聚乙烯，结晶聚合物，非极性，在室温下无溶剂可溶

B ．聚丙烯，同上

C ．聚丙烯腈，极性结晶高聚物，室温下可溶于极性溶剂

D ．聚酰胺（尼龙-6），结晶聚合物，极性，在室温下有溶剂可溶

E ．聚苯乙烯，非晶聚合物，非极性，在室温下有溶剂可溶

F ．PMMA ，极性非晶聚合物，分子堆砌松散，室温下可溶于极性溶剂

G ．聚对苯二甲酸乙二酯，同D

H ．硫化橡胶，分子间交联，无溶剂可溶，可溶胀

I ．固化的环氧树脂，同H

7、35℃时，环己烷为聚苯乙烯（无规立构）的θ溶剂。现将300mg 聚苯乙烯（ρ=1.05 g/cm 3，Mn=1.5×105）于35℃溶于150ml 环己烷中，试计算：（1）第二维利系数A2；（2）溶液的渗透压。

答：（1）θ溶液，所以A2=0

（2）θ溶液中1RT C M

∏=，所以 33353008.314(/)30810(/)15034.2/34.21.510/J K mol K g m C RT J m Pa M g mol

⎛⎫⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭∏====⨯ （1J=1N .m ）

8、 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．

（1）原因有二，一是其2/13)/cal （6.2cm =δ，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，对于非极性结晶性高分子要求升温到接近熔点，没有适当溶剂既能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，m ∆H 比较大，即使δ与高聚物相近的液体也很难满足m m S T ∆<∆H 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。铜氨溶液为20％CuSO 4的氨水溶液，与纤维素的反应示意如下：

9、由于乙烯醇单体不稳定，聚乙烯醇由聚醋酸乙烯酯水解制得。纯的聚醋酸乙烯酯（0%水解）是不溶于水的，然而随着水解度的增加（直至87%水解度）聚合物变得更易溶于水。但是，进一步提高水解度却减少了室温下的水溶性。简要解释之。并对下列三种物质的耐水性进行排序：聚醋酸乙烯酯，PV A ，维尼纶。并说明你排序的理由。

回答：纯的聚醋酸乙烯酯是不溶于水的，可以在酸或碱催化时发生醇（水）解。随着水解的进行，分子链上的醋酸根逐渐转变成羟基，羟基的亲水性使聚合物变得更容易溶于水。但是水解度增加到87%以后，大量的羟基易形成分子间氢键，使分子间作用力大于水与聚合物之间的相互作用力，此时聚合物在室温下的水溶性下降。

参考答案1：聚醋酸乙烯酯>维尼纶>聚乙烯醇

解释如下：聚醋酸乙烯酯为非极性或弱极性，耐水性较好。维尼纶如果缩醛反

应进行的不够彻底，链中会含有少量羟基，有一定的吸水性，因此耐水性差，而聚乙烯醇，分子中大量的-OH，导致其极易吸水或溶于水中，耐水性最差。

参考答案2：维尼纶>聚醋酸乙烯酯>聚乙烯醇

以聚乙烯醇（PV A）为原料的维尼纶通过缩甲醛化、苄叉化等缩醛化处理，将羟基通过反应保护起来，缩醛化率可达98%以上，具有很好的耐水性。聚醋酸乙烯酯为非极性或弱极性，耐水性较好。聚乙烯醇含有羟基，也能与水结合成氢键，部分溶于水。综上所述，耐水性为：维尼纶>聚醋酸乙烯酯>聚乙烯醇。

注：得分点：原因1分，结论1分。

若将化学结构如链的柔顺性、取代基、几何异构、离子键以及其他因素如共聚、交联、分子量、增塑剂和稀释剂等对高分子链柔顺性的影响全部或部分写出，但排序错误，给1分。

。

10. 说明溶剂的优劣对以下诸条的影响：

(1)温度T时聚合物样品的特性黏度

(2)聚合反应釜搅拌功率的高低．

(3)聚合物样品用膜渗透计测定的相对分子质量．

（1）温度一定，溶液浓度一定的情况下，溶剂越优良，分子链越伸展，特性黏度越大；

（2）溶剂越优良，反应体系中单体及聚合物溶解性越好，体系黏度越小，反应釜搅拌功率越低；

（3）答案1）膜渗透压测定相对分子质量时，因为是同种聚合物，使用溶剂的种类不影响测得的分子量，因此结果测试结果相等。

答案2）聚合物分子在不良溶剂中较紧缩，体积较小，从而较小相对分子质量部分较多地渗透过膜，使渗透压减小，使(π/с)с→0偏低，从而使测得的分子量偏大。答案3）不良溶剂中较紧缩，体积较小，从而较小相对分子质量部分较多地渗透过膜，使渗透压减小，但同时A2也在减小，可能外推时出现(π/с)с→0（Ⅰ）＞(π/с)с→0（Ⅱ）的情况）

第三章高聚物的分子量及其分子量分布

4．某种聚合物溶解于两种溶剂A 和B 中，渗透压π和浓度c 的关系如图所示：