高分子物理第1、2章习题答案
高分子物理习题答案
高分子物理习题集-答案第一章高聚物得结构4、高分子得构型与构象有何区别?如果聚丙烯得规整度不高,就是否可以通过单键得内旋转提高它得规整度?答:构型:分子中由化学键所固定得原子或基团在空间得几何排列。
这种排列就是稳定得,要改变构型必须经过化学键得断裂与重组。
构象:由于单键内旋转而产生得分子在空间得不同形态。
构象得改变速率很快,构象时刻在变,很不稳定,一般不能用化学方法来分离。
不能。
提高聚丙烯得等规度须改变构型,而改变构型与改变构象得方法根本不同。
构象就是围绕单键内旋转所引起得排列变化,改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现,而且分子中得单键内旋转就是随时发生得,构象瞬息万变,不会出现因构象改变而使间同PP(全同PP)变成全同PP(间同PP);而改变构型必须经过化学键得断裂才能实现。
5、试写出线型聚异戊二烯加聚产物可能有那些不同得构型。
答:按照IUPAC有机命名法中得最小原则,CH3在2位上,而不就是3位上,即异戊二烯应写成CH2C3CH CH21234(一)键接异构:主要包括1,4-加成、1,2-加成、3,4-加成三种键接异构体。
CH2nC3CH CH21,4-加成CH2nC3CH CH21,2-加成CH2nC CH3CH CH23,4-加成(二)不同得键接异构体可能还存在下列6中有规立构体。
①顺式1,4-加成CH2CH2CH2CH2CCH3CHCH3C CH②反式1,4-加成2CH 2CH 2CH 2C CH 3CHCH 3C C③1,2-加成全同立构CH 2C C 3C C HH H HCH CH 2CH CH 3C C H HCH 2CHCH 3④1,2-加成间同立构CC CH 3CC HH HHCH 3C C H HCH 3RRRR=CHCH 2⑤3,4-加成全同立构CH 2C CH3C CC C HH H HC C H HCH 2C CH 3CH 2C CH3⑥3,4-加成间同立构C C CCHH H C CH HRRRR=CH 2HH H C CH 36.分子间作用力得本质就是什么?影响分子间作用力得因素有哪些?试比较聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺(尼龙-66)、聚丙烯酸各有那些分子间作用力? 答:分子间作用力得本质就是:非键合力、次价力、物理力。
【高分子物理】第一章作业参考答案
本习题参考答案大部分均来自于《高分子物理》(修订版),何曼君,复旦大学出版社,19901.名词解释●旋光异构体:分子中含有不对称碳原子,能够形成互为镜像的两种异构体,表现出不同的旋光性,称为旋光异构体。
p12●顺序异构体:由结构单元间的联结方式不同所产生的异构体称为顺序异构体,即头尾、头头、无规表示的键接异构。
p6●有规立构高分子:“等规高聚物”。
分子链中旋光异构单元有规律性地排列的高分子。
一般指全同或间同高分子。
p13●立构规整度:“等规度”。
是指高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数。
p13●链段:我们把由若干个键组成的一段链算作一个独立的单元,称它为“链段”。
P27●柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。
P17●平衡态柔顺性:静态柔顺性又称平衡态柔顺性,是指大分子链在热力学平衡条件下的柔顺性。
高分子链的平衡态柔顺性,通常用链段长度和均方末端距来表征。
链段是指从分子链划分出来可以任意取向的最小运动单元。
动态柔顺性是指高分子链在一定外界条件下,从一种平衡态构象转变到另一种平衡态构象的速度。
●高斯链:高分子链段分布符合高斯分布函数的高分子链。
P28●受阻旋转链:分子中的某些基团对于分子骨架中环绕单键的旋转造成了阻碍,这种类型的高分子链称为受阻旋转链。
●自由旋转链:假定分子链中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动,不考虑空间位阻对转动的影响,我们称这种链为自由旋转链。
P21●自由联结链:假定分子是由足够多的不占有体积的化学键自由结合而成,内旋转时没有键角限制和位垒障碍,其中每个键在任何方向取向的几率都相等,我们称这种链为自由联结链。
P20●等效自由结合链:令链段与链段自由结合,并且无规取向,这种链称为“等效自由结合链”。
P272.判断下列说法的正误,并说明理由。
(1)错误构象数与规整度无关。
(2)错误共轭双键间的单键实际上具有双键的性质,不能旋转。
(3)错误与结晶条件有关(如淬火样品中可能没有结晶);正确,具有结晶能力。
高分子物理学习题 第一章 答案
高分子物理学思考题及习题第1章思考题1-1 重要概念:高分子化合物;高分子材料(聚合物);天然高分子材料;人工合成高分子材料;塑料;橡胶;纤维;功能高分子;结构单元;聚合度;线形分子链(线形高分子);支化分子链(支化高分子);交联网络(交联高分子)。
1-2 了解高分子材料的分类法和命名法。
1-3 与小分子化合物和小分子材料相比,高分子化合物与高分子材料的结构有哪些重要特点使之具有独特的性能?将这些特点牢记在心。
1-4 仔细阅读关于高分子材料的“多分散性和多尺度性”、“软物质性”及“标度性”的说明,理解其意义。
1-5 了解高分子物理学的核心内容和主要学习线索,体会“高分子物理学是研究高分子材料结构、分子运动与性能的关系的学说”。
1-6 阅读“高分子物理学发展简史及研究热点”一节,了解当前高分子物理学的热点问题和发展方向。
1-7 根据生活经验,列举一些适合用作塑料、橡胶或纤维的聚合物名称。
1-8 下列一些聚合物(我国的商品名称):丁苯橡胶,氯丁橡胶,硅橡胶,环氧树脂,脲醛树脂,聚氯乙烯,聚碳酸脂,涤纶,锦纶,腈纶。
试分别写出各自结构单元的化学结构式及合成所需单体的化学结构式。
第一章习题可能与高分子化学学习内容重复,可不做。
第2章思考题及习题2-1重要概念:近程结构;远程结构;构型;构象;无规线团;内旋转;内旋转势垒;分子链柔顺性(静态和动态);链段;均方末端距;均方旋转半径;自由连接链;自由旋转链;等效自由连接链;Kuhn等效链段;高斯链;θ条件/θ状态;Flory特征比(刚性因子)。
(1)近程结构:包括构造和构型。
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。
构型是指由化学键所固定的链中原子或基团在空间的排列。
注意:近程结构相当于“链的细节”。
构造着重于链上的原子的种类、数目比例、相互连接关系。
构型涉及空间立体异构(顺反异构、旋光异构)。
(2)远程结构:包括分子的大小、构象和形态,链的柔顺性。
高分子物理(鲁东大学)知到章节答案智慧树2023年
高分子物理(鲁东大学)知到章节测试答案智慧树2023年最新第一章测试1.顺式聚丁二烯和反式聚丁二烯都不易结晶,室温下是弹性很好的橡胶。
()参考答案:错2.通过单键的内旋转可以将无规立构的聚丙烯转变成全同立构的聚丙烯。
()参考答案:错3.单键的内旋转是高分子链能够改变构象的原因。
()参考答案:对4.由于双键不能内旋转,所以主链中含有双键的链是刚性链。
()参考答案:错5.聚合物的性能只与化学结构有关,与构型无关。
()参考答案:错6.柔性聚合物分子链都可以看作是等效自由结合链。
()参考答案:对7.高分子链的柔性随相对分子质量的增加而减小。
()参考答案:错8.SBS是由苯乙烯与丁二烯组成的嵌段共聚物。
()参考答案:对9.ABS树脂是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的接枝共聚物。
()参考答案:对10.美国科学家Hermann Staudinger首次提出高分子的概念。
()参考答案:错11.下列高分子中,可以重新熔融二次加工制成新的制品的是()。
参考答案:线性低密度聚乙烯12.下列哪个物理量不能描述聚合物分子链的柔性()。
参考答案:熔融指数13.下列哪些因素会使聚合物的柔性增加()。
参考答案:主链上引入孤立双键14.下列聚合物中,链柔顺性最好的是()。
参考答案:顺式聚丁二烯15.下列哪些聚合物不适合作弹性体()。
参考答案:聚氯乙烯16.下列结构不属于一级结构范畴的是()。
参考答案:相对分子质量17.聚异丁烯分子链的柔顺性比聚丙烯()。
参考答案:好18.下列高分子链中柔性最差的是()。
参考答案:聚苯撑19.当主链由下列饱和单键组成时,其柔顺性的顺序为()。
参考答案:-Si-O->-C-O->-C-C-20.比较聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯(PE)之间的柔性,顺序正确的是()。
参考答案:PE>PP>PVC>PAN第二章测试1.折叠链模型适用于解释单晶的形成。
关于高分子物理习题答案
高分子物理习题答案第一章高分子链的结构3.高分子科学发展中有二位科学家在高分子物理领域作出了重大贡献并获得诺贝尔奖,他们是谁?请列举他们的主要贡献。
答:(1)H. Staudinger(德国):“论聚合”首次提出高分子长链结构模型,论证高分子由小分子以共价键结合。
1953年获诺贝尔化学奖。
贡献:(1)大分子概念:线性链结构(2)初探[?]=KM?关系(3)高分子多分散性(4)创刊《die Makromol.Chemie》1943年(2)P. J. Flory(美国),1974年获诺贝尔化学奖贡献:(1)缩聚和加聚反应机理(2)高分子溶液理论(3)热力学和流体力学结合(4)非晶态结构模型6.何谓高聚物的近程(一级)结构、远程(二级)结构和聚集态结构?试分别举例说明用什么方法表征这些结构和性能,并预计可得到哪些结构参数和性能指标。
答:高聚物的一级结构即高聚物的近程结构,属于化学结构,它主要包括链节、键接方式、构型、支化和交联结构等,其表征方法主要有:NMR, GC, MS, IR, EA, HPLC, UV等。
而高聚物的二级结构即高聚物的远程结构,主要包括高分子链的分子量、分子尺寸、分子形态、链的柔顺性及分子链在各种环境中所采取的构象,其表征方法主要有:静态、动态光散射、粘度法、膜渗透压、尺寸排除色谱、中子散射、端基分析、沸点升高、冰点降低法等。
高聚物的聚集态结构主要指高分子链间相互作用使其堆积在一起形成晶态、非晶态、取向态等结构。
其表征方法主要有:x-射线衍射、膨胀计法、光学解偏振法、偏光显微镜法、光学双折射法、声波传播法、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、核磁共振,热分析、力学分析等。
8.什么叫做高分子的构型?试讨论线型聚异戊二烯可能有哪些不同的构型。
答:由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布。
1,2:头-头,全同、间同、无规;头-尾,全同、间同、无规3,4:头-头,全同、间同、无规;头-尾,全同、间同、无规1,4:头-头,顺、反;头-尾,顺、反9.什么叫做高分子构象?假若聚丙烯的等规度不高,能不能用改变构象的办法提高其等规度?说明理由。
高分子物理习题解答
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。
高分子物理与化学习题答案
高分子物理与化学习题解答――参考答案第一章 绪论1. P16: 名词解释:单体:能够形成聚合物中结构单元的小分子化合物 结构单元:构成高分子链并决定高分子性质的最小原子组合 重复单元:聚合物中组成和结构相同的最小单位,又称为链节。
聚合物:由结构单元通过共价键重复连接而成的大分子聚合度:即高分子链中重复结构单元的重复次数,是衡量聚合物分子大小的指标。
3. P16写出下列单体的聚合反应式,以及单体/聚合物的名称1).2) 3) 4)5) 6. P17: 写出下列混合物的数均分子量、重均分子量和分子量分布指数(1)组分1:质量分数=0.5,分子量=1 x 104 (2)组分2:质量分数=0.4,分子量=1 x 105 (3)组分3:质量分数=0.1,分子量=1 x 106解:4641085.11011054.0105.01/1⨯=++====∑∑∑∑∑∑Mi WiWi MiWiWi Ni NiMi M n 56541045.1101.0104.0105.0⨯=⨯+⨯+⨯==∑WiMi Mw 1045.15⨯Mw nCH 2CHF2CHF n氟乙烯聚氟乙烯nCH 2C(CH 3)CH 2C(CH 3)2n聚异丁烯异丁烯nHO (CH 2)5H O(CH 2)5COOHn 6-羟基己酸聚己内酯nn CH 2CH 2CH 2O CH 2CH 2CH 2O 1,3-环丙烷聚氧化丙撑n nn H 2N(CH 2)6NH 2HOOC(CH 2)4COOH+2)6NHCO(CH 2)4CO 己二胺己二酸尼龙66第三章自由基聚合习题解答1.P73-74. 判断下列单体能否进行自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合?并说明理由判断:1,1—二取代易聚合,除大取代基如—C6H5外1,2—二取代,除取代基为F以外都难聚合双键上电荷密度大,不利于自由基进攻—烯丙基单体取代基吸电性太强也不利于自由基聚合,如CH2=C(CN)2,CH2=CH(NO2)4. P74 写出下列常用引发剂的分子式和分解反应式(1) 偶氮二异丁腈【见教材P43】H 3CC CH 3H 3CC CH 3NNC CH 3CH 32N2+(2) 偶氮二异庚腈CH 2C CH 3NNC CH 2CH 3N2+CHHCH 3C CH 3CH 3CH 2C CH 3HC CH 33(3) 过氧化二苯甲酰【见教材P43】(4)异丙苯过氧化氢【见教材P43】(5)过硫酸铵体系【见教材P43】(6) 过硫酸钾-亚硫酸盐体系【见教材P44】(7) 过氧化二苯甲酰-N,N-二甲基苯胺体系【见教材P44】O NH 4H 4NH 4N2C OO C OO2+CO C CH3CH3O OH C CH 3CH 3O HO +S 2O 82- + SO 342- +SO 4-· +SO 3-·N CH 33O C O N CH 3CH 3C O OC O ON CH O CO C O O5. P74 以偶氮异丁腈为例,写出氯乙烯自由基聚合的各基元反应 1.)链引发(2)链增长:CH 2CHCl CHCl ·CH 2CH 3CNC CH 3CHCl ·CH 3C CH 3+CH 2CH 2CHClCHCl CH 3CNC CH 3CH 2n-1CH 2CHCl·CH 2CHCl(3)链终止: 偶合:CH 3CNC CH 3CH 2CHCl CH 3CNC CH 32n 2CHCl CH 3CNC CH 3CH 2n-1CH 2CHCl·歧化CH 3C N CN C ·CH 3CH 3CH 3N CH 3CN C CH 32+N 2CH 2CHCl CHCl·CNCH 3CH 3C ·+CH 2CH 3C CH 32CHCl CH 3CNC CH 3CH 2n-1CH 2CHCl·CHCl CH 2n-1CH 2CH 3CNC CH 3CH 2ClCHCl CH 2n-1CH 3CNC CH 3CH CHCl +13.P74.解: 苯乙烯 d=0.887g/ml本体聚合:[M]=0.887/104=8.53×10-3(mol/ml )=8.53(mol/l ) [I]=(0.109%×0.887)×103/242≈4×10-3(mol/l ) 苯乙烯以偶合终止为主:n x =2ν=2R p /R i(1)R i =2R p /n x =246010255.024-⨯⨯=2.07×10-8(mol/L.s )由R i =2k d f[I] f=0.8(2)k d = R i /2f[I]=381048.021007.2--⨯⨯⨯⨯=3.23×10-6(s -1)(3)自由基寿命τ=[ M·]/R t =1/2k t [M·]=k p [M]/ 2 k t R p64p 109.453.882.010255.02][2R --⨯=⨯⨯⨯==M k k t p τ在测定k t 、k p 时,由R p =k p [M][ M·] R i =2k t [M·]2得4282422P 21063.833.81007.2)10255.0(2][2R ---⨯=⨯⨯⨯⨯==M R k k I t Pk p =1.76×102(l//mol.s ) k t =3.59×107(l//mol.s ) 数量级k t > k p >>k d(5)[M·]= 1/2k t τ=1/(2×3.6×10-7×0.82)=1.7×10-8(mol/l )[M] >>[M·](6)R t =[M·]/τ=1.7×10-8/0.82=2.1×10-8(mol/L.s )∴ R p >> R p = R i17.P74 参见教材 P61-63.19. P75概念:本体聚合和添加少量溶剂的溶液聚合等反应往往会出现反应自动加速现象。
高分子物理习题集--答案
高分子物理习题集-答案第一章高聚物的结构4、高分子的构型和构象有何区别?如果聚丙烯的规整度不高,是否可以通过单键的内旋转提高它的规整度?答:构型:分子中由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排列。
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。
构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
构象的改变速率很快,构象时刻在变,很不稳定,一般不能用化学方法来分离。
不能。
提高聚丙烯的等规度须改变构型,而改变构型与改变构象的方法根本不同。
构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化,改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现,而且分子中的单键内旋转是随时发生的,构象瞬息万变,不会出现因构象改变而使间同PP(全同PP)变成全同PP(间同PP);而改变构型必须经过化学键的断裂才能实现。
5、试写出线型聚异戊二烯加聚产物可能有那些不同的构型。
答:按照IUPAC有机命名法中的最小原则,CH3在2位上,而不是3位上,即异戊二烯应写成CH2C3CH CH21234(一)键接异构:主要包括1,4-加成、1,2-加成、3,4-加成三种键接异构体。
CH2nCCH3CH CH21,4-加成CH2nCCH3CH CH21,2-加成CH2nC CH3CH CH23,4-加成(二)不同的键接异构体可能还存在下列6中有规立构体。
①顺式1,4-加成CH 2CH 2CH 2CH 2C CH 3C HCH 3C CH②反式1,4-加成2CH 2CH 2CH 2C CH 3C HCH 3C C③1,2-加成全同立构CH 2C C 3C C HHH HCH CH 2CH CH 3C C H HCH 2CHCH 3④1,2-加成间同立构CC 3CC HH H HCH 3C C H HCH 3RRRR=CHCH 2⑤3,4-加成全同立构CH 2C CH3C CC C HH H HC C H HCH 2C CH 3CH 2C CH3HH⑥3,4-加成间同立构C C CC HH H HC CH HRRRR=CH 2HH C 36.分子间作用力的本质是什么?影响分子间作用力的因素有哪些?试比较聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺(尼龙-66)、聚丙烯酸各有那些分子间作用力? 答:分子间作用力的本质是:非键合力、次价力、物理力。
北京理工大学高分子物理作业题及答案
高分子物理第一、二章作业1、名词解释(1) 高分子链的近程结构与远程结构(2) 高分子链的构型与构象(3) 高分子链的柔性与刚性(4) 自由结合链、自由旋转链与等效自由结合链(5) 均方末端距与均方回转半径(6) 相对粘度、增比粘度、比浓粘度与特性粘度(7) 分子量的多分散性与多分散性系数(8) 数均分子量、重均分子量与粘均分子量2、比较下列聚合物(写出名称与缩写)分子链柔性的大小,阐述理由。
CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH CH 3CN Cl nn n n Cl CH 2 CH CH 2 C Cl n Cl CH 2 C CH CH 2Cl n n Cl CH 2 C CH CH 2n CH 2 CH CH CH 2CH CH n C (CH 2)4 C O CH 2 CH 2 O O O C O CH 2 CH 2 O CO Onn CO O C CH 3OCH 3n (1)(2)(3)(4)3、将分子量分别为105和104的同种聚合物的两个级分混合时,试求:10g 分子量为104的级分与1g 分子量为105的级分相混合时,计算n M 、w M 、z M 。
4、聚苯乙烯-甲苯溶液在25℃时测得不同浓度的渗透压为:Cx103(g/cm 3) 1.55 2.56 2.93 3.80 5.38 7.80 8.68π (g/cm 3) 0.16 0.28 0.32 0.47 0.77 1.36 1.60 试求聚苯乙烯的Mn 和该溶液的A 2、χ1值(ρ1=0.862g/cm 3,ρ2=1.054g/cm 3)。
5、某种高分子溶液体系的Mark-Houwink 参数K 和α值分别为3.0x10-2和0.7,如果溶液的浓度为2.5x10-3g/ml ,在粘度计中的流过时间为145秒,溶剂流过的时间为100秒,试估算该试样的分子量。
6、某一聚合物的水溶液中含有水10mol ,聚合物0.1mol ,在100℃、1atm 下其蒸汽压为5.065x103Pa 。
高分子物理课后答案
高分子物理课后答案第一章:高分子链的结构一、根据化学组成不同,高分子可分为哪几类?(1、分子主链全部由碳原子以共价键相连接的碳链高分子2、分子主链除含碳外,还有氧、氮、硫等两种或两种以上的原子以共价键相连接的杂链高分子3、主链中含有硅、硼、磷、铝、钛、砷、锑等元素的高分子称为元素高分子4、分子主链不含碳,且没有有机取代基)二、什么是构型,不同构型分别影响分子的什么性能?(构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何构型;1、旋光异构影响旋光性2、几何异构影响弹性 3、键接异构对化学性能有很大影响)三、什么是构造,分子构造对高分子的性能有什么影响?(分子构造是指聚合物分子的各种形状,线性聚合物分子间没有化学键结构,可以在适当溶剂中溶解,加热时可以熔融,易于加工成型。
支化聚合物的化学性质与线形聚合物相似,但其物理机械性能、加工流动性能等受支化的影响显著。
树枝链聚合物的物理化学性能独特,其溶液黏度随分子量增加出现极大值。
)四、二元共聚物可分为哪几种类型?(嵌段共聚物、接枝共聚物、交替共聚物、统计共聚物)五、什么是构象?什么是链段?分子结构对旋转位垒有什么影响?(构象表示原子基团围绕单元链内旋转而产生的空间排布。
把若干个链组成的一段链作为一个独立运动的单元,称为链段。
位垒:1、取代基的基团越多,位垒越大2、如果分子中存在着双键或三键,则邻近双键或三键的单键的内旋转位垒有较大下降。
)六、什么是平衡态柔性?什么是动态柔性?影响高分子链柔性的因素有哪些?(平衡态柔性是指热力学平衡条件下的柔性,取决于反式与旁式构象之间的能量差。
动态柔性是指外界条件影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构象转变的难易程度,转变速度取决于位能曲线上反式与旁式构象之间转变位垒与外场作用能之间的联系。
影响因素:一、分子结构:1、主链结构2、取代基3、支化交联4、分子链的长链二、外界因素:温度、外力、溶剂)七、自由连接链?自由旋转链?等效自由连接链?等效自由旋转链?蠕虫状链?(自由连接链:即键长l 固定,键角⊙不固定,内旋转自由的理想化模型。
高分子物理何曼君第三版课后习题答案
h02 293.9 1.17nm L反 251.5 L反 h02
2
(2) N 0
251.52 215(个) 293.9
第二章 高分子的聚集态结构
1 下表列出了一些聚合物的某些结构参数,试结合链的化学结构,分析比较它们的柔顺性好坏, 并指出在室温下各适于做何种材料(塑料、纤维、橡胶)使用。 聚合物
⑴ 聚合度为 5 10 的聚乙烯的平均末端距、均方末端距和最可几末端距;
4
⑵ 末端距在+10 Å和+100 Å处出现的几率。 解:⑴
1 cos 4.7 105 ( ) 2 1 cos 2 8N h l 448( ) 3
2 h2 fr nl
h
⑵
1
(1)涤纶树脂试样的密度和结晶度; (2)涤纶树脂的内聚能密度。 解: (1)密度
W 2.92 103 1.362 103 (kg m 3 ) 6 V (1.42 2.96 0.5110 )
结晶度 f 0v
a 1.362 1.335 16.36% c a 1.50 1.335
2 h0 835 104 nm M
2
L反 nl sin
2
2
M l sin 5.99 103 (nm) M M0 2
h2 835 104 nm M (1) l0 0 1.17nm L反 5.99 103 (nm) M
(2) N 0
2
L反
2 h0
V V D D
V V D D
V D V D
Cl
Cl
Cl
这四种排列方式的裂解产物分别应为:
高分子物理各章节答案第1章
⾼分⼦物理各章节答案第1章第⼀章填空题1、对于聚⼄稀⾃由旋转链,均⽅末端距与链长的关系是()。
解:2、等规聚丙烯经体中分⼦链处于()构象。
解:螺旋3、C5链⾄少有()种构象。
解:94、⾼分⼦链的柔顺性越⼤,它在溶液中的构象数越(),其均⽅末端距越()。
解:多⼩5、聚异戊⼆烯可以⽣成()种有规异构体,它们是()。
解:六顺式1,4加成聚异戊⼆烯,反式1,4加成聚异戊⼆烯,全同1,2加成聚异戊⼆烯,间同1,2加成聚异戊⼆烯,全同3,4加成聚异戊⼆烯,间同3,4加成聚异戊⼆烯判断题1、下列聚合物分⼦链柔顺性的顺序是()硅橡胶>聚异丁烯>聚甲基丙烯酸甲酯>聚⼆甲基苯基醚氧解析:表述正确。
2、-{-CH2CH2-St-}-和-{-CH=CH-St-}-两种聚合物的分⼦链都含有苯环,所以刚性较好,在室温下都可以作为塑料使⽤()解析:⾼分⼦链的柔性与实际材料的刚柔性不能混为⼀谈。
判断材料的刚柔性,必须同时考虑分⼦内的相互作⽤以及分⼦间的相互作⽤和凝聚状态。
3、不同聚合物分⼦链的均⽅末端距越短,表⽰分⼦链柔顺性越好()解析:这种说法是错误的。
4、⾼斯链的均⽅末端距远⼤于⾃由旋转链的均⽅末端距()解析:这种说法是错误的。
5、理想的柔性链运动单元为单键()解析:表述正确。
对于真实的柔性链运动单元为链段。
6、因为天然橡胶相对分⼦质量很⼤,加⼯困难,故加⼯前必须塑炼()解析:表述正确。
7、因为聚氯⼄烯分⼦链柔顺性⼩于聚⼄稀,所以聚氯⼄烯塑料⽐聚⼄稀塑料硬(对?)解析:表述正确。
8、⽆规聚丙烯分⼦链中的-C-C-单键是可以内旋转的,通过单键内旋转可以把⽆规⽴构的聚丙烯转变为全同⽴构体,从⽽提⾼结晶度()解析:全同⽴构及⽆规⽴构指的是⾼分⼦链的构型,⽽要改变构型,必须经过化学键的断裂和重组。
通过单键内旋转只能改变其构象。
9、主链由饱和单键构成的⾼聚物,因为分⼦链可以围绕单键进⾏内旋转,故链的柔性⼤,若主链中引⼊了⼀些双键,因双键不能内旋转,故主链柔顺性下降()解析:当主链含有含有孤⽴双键时,⼤分⼦的柔性也⽐较⼤,由于双键旁的单键内旋转容易,因此柔性好。
高分子物理习题答案
高分子物理习题答案第一章高分子链的结构3.高分子科学发展中有二位科学家在高分子物理领域作出了重大贡献并获得诺贝尔奖,他们是谁?请列举他们的主要贡献。
答:(1)H. Staudinger(德国):“论聚合”首次提出高分子长链结构模型,论证高分子由小分子以共价键结合。
1953年获诺贝尔化学奖。
贡献:(1)大分子概念:线性链结构(2)初探[?]=KM?关系(3)高分子多分散性(4)创刊《die 》1943年(2)P. J. Flory(美国),1974年获诺贝尔化学奖贡献:(1)缩聚和加聚反应机理(2)高分子溶液理论(3)热力学和流体力学结合(4)非晶态结构模型6.何谓高聚物的近程(一级)结构、远程(二级)结构和聚集态结构?试分别举例说明用什么方法表征这些结构和性能,并预计可得到哪些结构参数和性能指标。
答:高聚物的一级结构即高聚物的近程结构,属于化学结构,它主要包括链节、键接方式、构型、支化和交联结构等,其表征方法主要有:NMR, GC, MS, IR, EA, HPLC, UV等。
而高聚物的二级结构即高聚物的远程结构,主要包括高分子链的分子量、分子尺寸、分子形态、链的柔顺性及分子链在各种环境中所采取的构象,其表征方法主要有:静态、动态光散射、粘度法、膜渗透压、尺寸排除色谱、中子散射、端基分析、沸点升高、冰点降低法等。
高聚物的聚集态结构主要指高分子链间相互作用使其堆积在一起形成晶态、非晶态、取向态等结构。
其表征方法主要有:x-射线衍射、膨胀计法、光学解偏振法、偏光显微镜法、光学双折射法、声波传播法、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、核磁共振,热分析、力学分析等。
8.什么叫做高分子的构型?试讨论线型聚异戊二烯可能有哪些不同的构型。
答:由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布。
1,2:头-头,全同、间同、无规;头-尾,全同、间同、无规3,4:头-头,全同、间同、无规;头-尾,全同、间同、无规1,4:头-头,顺、反;头-尾,顺、反9.什么叫做高分子构象?假若聚丙烯的等规度不高,能不能用改变构象的办法提高其等规度?说明理由。
高分子物理 第一章 习题答案
第一章 习题答案一、 概念1、构象: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构象。
而构型指2、构型:分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
3、均方末端距:高分子链的两个末端的直线距离的平方的平均值。
4、链段:链段是由若干个键组成的一段链作为一个独立动动的单元,是高分子链中能够独立运动的最小单位。
5、全同立构:取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成。
6、无规立构:当取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构体单元完全无规键接而成。
二、选择答案1、高分子科学诺贝尔奖获得者中,( A )首先把“高分子”这个概念引进科学领域。
A 、H. Staudinger,B 、K.Ziegler, G .Natta,C 、P. J. Flory,D 、H. Shirakawa2、下列聚合物中,( A )是聚异戊二烯(PI)。
A 、 CCH 2n CH CH 23B 、O C NH O C NH C 6H 4C 6H 4n C 、 CH Cl CH 2n D 、OC CH 2CH O O n O C3、链段是高分子物理学中的一个重要概念,下列有关链段的描述,错误的是( C )。
A 、高分子链段可以自由旋转无规取向,是高分子链中能够独立运动的最小单位。
B 、玻璃化转变温度是高分子链段开始运动的温度。
C 、在θ条件时,高分子“链段”间的相互作用等于溶剂分子间的相互作用。
D 、聚合物熔体的流动不是高分子链之间的简单滑移,而是链段依次跃迁的结果。
4、下列四种聚合物中,不存在旋光异构和几何异构的为( B )。
A 、聚丙烯,B 、聚异丁烯,C 、聚丁二烯,D 、聚苯乙烯5、下列说法,表述正确的是( A )。
A 、工程塑料ABS 树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。
B 、ABS 树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀,可提高制品拉伸强度和硬度。
C 、ABS 树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性,可改善冲击强度。
高分子物理第四版课后题答案
第一章高分子链的结构全同立构:高分子链全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构:高分子链由两种旋光异构单元交替键接而成构型:分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列,这种排列是热力学稳定的,要改变构型必需经过化学键的断裂与重组分子构造(Architecture):指聚合物分子的各种形状,一般高分子链的形状为线形,还有支化或交联结构的高分子链,支化高分子根据支链的长短可以分为短支链支化和长支链支化两种类型共聚物的序列结构:是指共聚物根据单体的连接方式不同所形成的结构,共聚物的序列结构分为四类:无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、接枝共聚物接枝共聚物:由两种或多种单体经接枝共聚而成的产物,兼有主链和支链的性能。
嵌段共聚物(block copolymer):又称镶嵌共聚物,是将两种或两种以上性质不同的聚合物链段连在一起制备而成的一种特殊聚合物。
梯形聚合物:是由两个以上的单链相连生成的带状大分子链,结构类似梯型的聚合物。
远程相互作用:因柔性高分子链弯曲所导致的沿分子链远距离的原子或基团之间的空间相互作用。
远程相互作用可表现为斥力或引力,无论是斥力还是引力都使内旋转受阻,构想数减少,柔性下降,末端距变大。
自由连接链:假定分子是由足够多的不占体积的化学键自由结合而成,内旋转时没有键角限制和位垒障碍,其中每个键在任何方向取向的几率都相同。
(极端理想化假设)自由旋转链:假定链中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动,不考虑空间位阻对转动的影响等效自由连接链:若干个键组成的一链段算作一个独立的单元,称之为“链段”,链段间自由结合,无规取向,这种链的均方末端距与自由连接链的计算方式等效。
高斯链:将一个原来含有n个键长为l、键角θ固定、旋转不自由的键组成的链,视为一个含有Z个长度为b的链段组成的等效自由连接链,其(末端距)分布符合高斯分布函数,故称作这种高分子链称为“高斯链”。
(末端距分布符合高斯分布函数的高分子链称为“高斯链”)。
华东理工大学高分子科学教程课后答案__高分子物理部分
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。
高分子物理习题集及答案
第一章高分子链的结构一.解释名词、概念1.高分子的构型:高分子中由化学键固定了的原子或原子团在空间的排列方式2.全同立构高分子:由一种旋光异构单元键接形成的高分子3.间同立构高分子:由两种旋光异构单元键接形成的高分子4.等规度:聚合物中全同异构和间同异构的高分子占高分子总数的百分数5.高分子的构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态6.高分子的柔顺性:高分子能够呈现不同程度卷曲构象状态的性质7.链段:高分子中能做相对独立运动的段落8.静态柔顺性:由反式微构象和旁氏微构象构象能之差决定的柔顺性,是热力学平衡条件下的柔顺性9.动态柔顺性: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长短决定的柔顺性10.等效自由连接链:在一般条件下,高分子链中只有部分单键可以内旋转,相邻的两个可以内旋转的单键间的一段链称为链段,这样可以把高分子链看作是由链段连接而成的,链段之间的链不受键角的限制,链段可以自由取向,这种高分子链的均方末段距以及末端距分布函数的表达式与自由连接链相同,只是把链数n转换成链段数n,把键长l换成链段长l,这种链称为等效自由链接链11.高斯链:末端距分布服从高斯分布的链12.高分子末端距分布函数:表征高分子呈现某种末端距占所有可能呈现末端剧的比例二.线型聚异戊二烯可能有哪些构型?答:1.4-加成有三种几何异构,1.2加成有三种旋光异构,3.4加成有三种旋光异构三.聚合物有哪些层次的结构?哪些属于化学结构?哪些属于物理结构?四.为什么说柔顺性是高分子材料独具的特性?答:这是由高分子的结构决定的,高分子分子量大,具有可以内旋转的单键多,可呈现的构象也多,一般高分子长径比很大,呈链状结构,可以在很大程度内改变其卷曲构想状态。
对于小分子,分子量小,可内旋转的单键少,可呈现的构象数也不多,且小分子一般呈球形对称,故不可能在很大的幅度范围内改变其构象状态五.通常情况下PS是一种刚性很好的塑料,而丁二烯与苯乙烯的无规共聚物(B:S=75:25)和三嵌段共聚物SBS(B:S=75:25)是相当好的橡胶材料,从结构上分析其原因。
高分子物理全部课后习题答案(详解)金日光、华幼卿第三版
高分子物理答案(第三版)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。
等。
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。
解:8. 某单烯类聚合物的聚合度为104,试估算分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的多少倍?(假定该分子链为自由旋转链。
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高分子物理答案详解(第三版)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。
所谓构型(configuration),包括:旋光异构(全同、间同、无规立构),由不对称中心(或手性C原子)的存在而引起的;几何异构(顺、反异构),由主链上存在双键引起的;键接异构(头尾、头头、尾尾相连)。
聚氯丁二烯的各种可能构型有如下六种: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)由于等规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)聚丙烯腈与碳纤维;(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。
答:结构包括构型和构象。
(1)聚丙烯腈和碳纤维的结构分别为CH2HCCNnHCCCNCHCCNHCN聚丙烯腈为螺旋状链,经氧化、碳化后变成6元环状的碳纤维(梯形),二者的主链构造不同,后者的刚性好。
(2)无规立构的PP,不结晶,常温下为橡胶;等规PP容易结晶,常温下为塑料,比较硬。
(3)天然橡胶为顺式的,链间距大;杜仲橡胶为反式的,链间距小,易结晶,比顺式的刚性好。
(4)HDPE的支链少、结晶度高,是定向聚合得到的,是晶体;LDPE为高压自由基聚合得到的,支链多,不结晶;交联的PE不溶不熔,三者的硬度依次降低。
7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。
解:8.某单烯类聚合物的聚合度为104,试估算分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的多少倍?(假定该分子链为自由旋转链。
)答:70.7倍7.70cos 1cos 1/cos 1cos 15.109154.010*22102,x 22,max 44=+-=+-==︒=====θθθθθn h h nl h nl h l X n X r f ma r f n n ,则均方根末端距,,完全伸直链的长度,,,9.无规聚丙烯在环己烷或甲苯中、30℃时测得的空间位阻参数(即刚性因子)σ=1.76,试计算其等效自由连接链长度b (已知碳—碳键长为0.154nm,键角为109.5°)。
答:b=0.953nm (见P28公式)nm 953.05.109cos 1)5.109cos 1(154.076.1cos 1cos 176.1cos 1cos 176.1222max 2,2max 2022,max 202max 2,20=︒+︒-⨯⨯=+-=⋅==+-=====nl nl h h h h b nl h nlh h h Z h h r f r f r f θθσθθσ,, 10.某聚苯乙烯试样的分子量为416000,试估算其无扰链的均方末端距(已知特征比C n =12)。
答:均方末端距为2276.8nm 2。
聚苯乙烯的重复单元的M=104,M n =416000,则n=2X n =M n /M=8000,l =0.154nm ,则22n 208.2276154.0*8000*12nm nl C h ==⋅=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。
凝聚态:为物质的物理状态,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。
内聚能密度:CED定义为单位体积凝聚体汽化时所需要的能量,单位:J/cm3晶系:根据晶体的特征对称元素所进行的分类。
结晶度:试样中的结晶部分所占的质量分数(质量结晶度)或者体积分数(体积结晶度)。
取向:聚合物的取向是指在某种外力作用下,分子链或其他结构单元沿着外力作用方向的择优排列。
高分子合金的相容性:两种或两种以上高分子,通过共混形成微观结构均一程度不等的共混物所具有的亲和性。
2.什么叫内聚能密度?它与分子间作用力的关系如何?如何测定聚合物的内聚能密度?答:(1)内聚能密度:CED定义为单位体积凝聚体汽化时所需要的能量,单位:J/cm3(2)内聚能密度在300 J/cm3以下的聚合物,分子间作用力主要是色散力;内聚能密度在400 J/cm3以上的聚合物,分子链上有强的极性基团或者分子间能形成氢键;内聚能密度在300-400 J/cm3之间的聚合物,分子间相互作用居中。
3.聚合物在不同条件下结晶时,可能得到哪几种主要的结晶形态?各种结晶形态的特征是什么?答:(1)可能得到的结晶形态:单晶、树枝晶、球晶、纤维状晶、串晶、柱晶、伸直链晶体;(2)形态特征:单晶:分子链垂直于片晶平面排列,晶片厚度一般只有10nm左右;树枝晶:许多单晶片在特定方向上的择优生长与堆积形成树枝状;球晶:呈圆球状,在正交偏光显微镜下呈现特有的黑十字消光,有些出现同心环;纤维状晶:晶体呈纤维状,长度大大超过高分子链的长度;串晶:在电子显微镜下,串晶形如串珠;柱晶:中心贯穿有伸直链晶体的扁球晶,呈柱状;伸直链晶体:高分子链伸展排列晶片厚度与分子链长度相当。
4.测定聚合物的结晶度的方法有哪几种?简述其基本原理。
不同方法测得的结晶度是否相同?为什么?答:(1)密度法,X射线衍射法,量热法;(2)密度法的依据:分子链在晶区规整堆砌,故晶区密度大于非晶区密度;X射线衍射法的依据:总的相干散射强度等于晶区和非晶区相干散射强度之和;量热法的依据:根据聚合物熔融过程中的热效应来测定结晶度的方法。
(3)不同,因为结晶度的概念缺乏明确的物理意义,晶区和非晶区的界限很不明确,无法准确测定结晶部分的量,所以其数值随测定方法不同而不同。
5.高分子液晶的分子结构有何特点?根据分子排列有序性的不同,液晶可以分为哪几种晶型?如何表征?答:(1)高分子液晶分子结构特点:a.分子主干部分是棒状(筷形),平面状(碟形)或曲面片状(碗形)的刚性结构,以细长棒状最为常见;b.分子中含有对位苯撑,强极性基团,可高度极化或可形成氢键的基团,因而在液态下具有维持分子作某种有序排列所需要的凝聚力;c.分子上可能含有一定的柔性结构。
(2)液晶晶型:a.完全没有平移有序—向列相即N相,用单位矢量表示;b.一维平移有序(层状液晶)—近晶A()和近晶C();c.手征性液晶,包括胆甾相(Ch)和手征性近晶相;d.盘状液晶相。
(3)液晶态的表征一般为:a.偏光显微镜下用平行光系统观察;b.热分析法;c.X射线衍射;d.电子衍射;e.核磁共振;f.电子自旋共振;g.流变学;h.流变光学。
6.简述液晶高分子的研究现状,举例说明其应用价值。
答:液晶高分子被用于制造防弹衣,缆绳及航空航天器大型结构部件,可用于新型的分子及原子复合材料,适用于光导纤维的被覆,微波炉件,显示器件信息传递变电检测.7.取向度的测定方法有哪几种?举例说明聚合物取向的实际意义。
(1)用光学显微镜测定双折射来计算;(2)用声速法测定;(3)广角X射线衍射法;(4)红外二向色性;(5)偏正荧光法。
取向影响高聚物材料的物理-机械性能。
8.某结晶聚合物的注射制品中,靠近模具的皮层具有双折射现象,而制品内部用偏光显微镜观察发现有Maltese黑十字,并且越靠近制品芯部,Maltese黑十字越大。
试解释产生上述现象的原因。
如果降低模具的温度,皮层厚度将如何变化?答:(1)由于形成球晶,球晶具有双折射现象,自然光经过偏振片变为偏振光,通过球晶发生双折射,分成两束振动方向垂直的偏振光,两束偏振光在与检偏镜平行方向上存在分量,分量速度不同,产生相位差而干涉,使呈现黑十字消光图像,制品外部与模具接触,冷却速度快,球晶来不及生长而成多层片晶或小球晶,而制品芯部温度高,结晶时间充分,生长为大球晶,因此消光图像更大。
(2)降低温度会增加过冷度,缩短结晶时间,因而皮层厚度增加。
9.采用“共聚”和“共混”方法进行聚合物改性有何异同点?解:略。
10.简述提高高分子合金相容性的手段答:提高高分子合金的相容性一般用加入第三组分增容剂的方法。
增容剂可以是与A、B两种高分子化学组成相同的嵌段或接枝共聚物,也可以是与A、B的化学组成不同但能分别与之相容的嵌段或接枝共聚物。
11.某一聚合物完全结晶时的密度为0.936g/cm3,完全非晶态的密度为0.854g/cm3,现知该聚合物的实际密度为0.900g/cm3,试问其体积结晶度应为多少?解:P49公式(2-9),561.0854.0936.0854.0900.0=--=--=a c a v c x ρρρρ 12.已知聚乙烯晶体属斜方晶系,其晶胞参数a=0.738nm,b=0.495nm,c=0.254nm.(1)根据晶胞参数,验证聚乙烯分子链在晶体中为平面锯齿形构象;(2)若聚乙烯无定形部分的密度ρa =0.83g/cm 3,试计算密度ρ=0.97g/cm 3聚乙烯试样的质量结晶度。
解:(1)略。
(2)P49公式(2-8),%9.842Z m )()(===⋅⋅==--=m c A c a c a c m c x abc V VN Z M V x ,则,,由于,ρρρρρρρ 13.用声波传播测定拉伸涤纶纤维的取向度。
若试验得到分子链在纤维轴方向的平均取向角为30°,试问该试样的取向度为多少?解:P63公式(2-14),625.0)1cos 3(212=-=θf。