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高分子物理课后答案

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第4章聚合物的分子量和分子量分布1.什么叫分子量微分分布曲线和体积分布曲线两者如何相互转换(1)微分分布曲线:表示聚合物中分子量(M)不同的各个级分所占的质量分数或摩尔分数[x(M)];积分分布曲线:表示聚合物中分子量小于和等于某一值的所有级分所占的质量分数[I(M)]或摩尔分数。

转换:2.测定聚合物数均和重均分子量的方法有哪几种每种方法适用的分子量范围如何答:(1)测定数均分子量的方法:端基分析法、沸点升高、冰点下降、气相渗透压(范围<)(2)测量重均分子量的方法:光散射法()3.证明渗透压法测得的分子量为数均分子量。

答:渗透法测定分子量依据为时,所以:即渗透压法测得分子量为数均分子量。

4.采用渗透压法测得试样A 和B 和摩尔质量分别为5gmol 和5gmol ,试计算A 、B 两种试样等质量混合物的数均分子量和重均分子量。

答:(;)mol g M A /1020.45⨯= mol g M B /1025.15⨯=mol g M B m m A m m mn /1093.152⨯==+mol g M m M M m m m M m M m w B A B A BB A A /1073.252)(⨯===++⋅+⋅5.35℃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=1.05g/cm3,=)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);(2)6.某聚苯乙烯试样经分级后得到5个级分。

用光散射法测定了各级分的重均分子量,用粘度法(22℃、二氯乙烯溶液)测定了各级分的特征粘度,结果如下所示:e-4157[η],dl/g试计算Mark-Houwink 方程[η]=KMα中的两个参数K 和α。

7.推导一点法测定特性粘度的公式:(1) [η]=(2) [η]=其中/证明:(1)(2)8.三醋酸纤维素-二甲基甲酰胺溶液的Zimm 图如左所示。

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1 写出由取代的二烯(1,3丁二烯衍生物)CH 3CH CH CH CH COOCH 3经加聚反应得到的聚合物,若只考虑单体的1,4-加成,和单体头-尾相接,则理论上可有几种立体异构体?解:该单体经1,4-加聚后,且只考虑单体的头-尾相接,可得到下面在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物:CH CH CH CH CH 3COOCH 3n即含有两种不对称碳原子和一个碳-碳双键,理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。

2 今有一种聚乙烯醇,若经缩醛化处理后,发现有14%左右的羟基未反应,若用HIO 氧化,可得到丙酮和乙酸。

由以上实验事实,则关于此种聚乙烯醇中单体的键接方式可得到什么结论?解:若单体是头-尾连接,经缩醛化处理后,大分子链中可形成稳定的六元环,因而只留下少量未反应的羟基:CH 2CH OHCH 2CH OHCH 2CH OHCH 2CH 2O CH CH 2CH 2CH OH同时若用HIO 氧化处理时,可得到乙酸和丙酮:CH 2CH CH 2OHCH CH 2OHCH OH4CH 3COHO+CH 3COCH 3若单体为头-头或尾-尾连接,则缩醛化时不易形成较不稳定的五元环,因之未反应的OH 基数应更多(>14%),而且经HIO 氧化处理时,也得不到丙酮:CH 2CH CH OHCH 2CH 2CH OHOHCH 2OCHO2OCHCH 2CH 2CHOHCH 2CH CH OHCH 2CH 2CH OHOH4CH 3COHO+OH COCH 2CH 2COHO可见聚乙烯醇高分子链中,单体主要为头-尾键接方式。

3 氯乙烯(CH 2CH Cl)和偏氯乙烯(CH 2CCl 2)的共聚物,经脱除HCl 和裂解后,产物有:,Cl,Cl Cl ,ClCl Cl等,其比例大致为10:1:1:10(重量),由以上事实,则对这两种单体在共聚物的序列分布可得到什么结论?解:这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况(为简化起见只考虑三单元):CH 2CH Cl CH 2C Cl Cl+(V)(D)V V V V V D D D V D D D这四种排列方式的裂解产物分别应为:,Cl,ClCl,ClCl Cl而实验得到这四种裂解产物的组成是10:1:1:10,可见原共聚物中主要为:V V V、D D D的序列分布,而其余两种情况的无规链节很少。

华东理工大学高分子科学课后答案高分子物理部分第二章

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第二章(P255)1.简述聚合物的分子运动特点。

答:聚合物的分子运动的特点是:运动单元的多重性:聚合物的运动单元可以是侧基、支链、链节、链段和整个分子等。

高分子热运动是一个松弛过程:在一定的外界条件下,聚合物从一种平衡状态通过热运动达到与外界条件相适应的新的平衡态,这个过程不是瞬间完成的,需要一定的时间。

高分子热运动与温度有关:随着温度的升高,高分子热运动的松弛时间缩短。

2.试用自由体积理论解释聚合物的玻璃化转变。

答:根据自由体积理论,液体或固体物质的体积是由两部分组成的:一部分是被分子占据的体积,称为已占体积,另一部分是未被占据的以“孔穴”形式分散于整个物质之中的自由体积。

正是由于自由体积的存在,分子链才可能通过转动和位移而调整构象。

自由体积理论认为,当高聚物冷却时,起先自由体积逐渐减少,到某一温度时,自由体积将达到最低值,这时高聚物进入玻璃态。

在玻璃态下,由于链段运动被冻结,自由体积也被冻结,并保持一恒定值。

因此,对任何高聚物,玻璃化温度就是自由体积达到某一临界值时的温度,高聚物的玻璃态可视为等自由体积状态。

3.何谓玻璃化转变温度?简述一种测量聚合物玻璃化温度的方法。

答:聚合物玻璃态与高弹态之间的转变称为玻璃化转变,对应的转变温度为玻璃化转变温度。

玻璃化转变温度可以用膨胀计法测定,即直接测量高聚物的体积或比容随温度的变化。

从体积或比容对温度曲线两端的直线部分外推,其交点对应的温度作为T;g T也可以用差热分析测量,其基本原理是在等速升温的条件下,连续测定被测试g样与惰性基准物之间的温度差△T,并以△T对试样T作图,即得差热曲线,曲线上出现一台阶,台阶处所对应的温度即为T。

g4.试从分子运动的观点说明非晶聚合物的三种力学状态和两种转变。

答:在玻璃态下(T<Tg ),由于温度较低,分子运动的能量很低,不足以克服主链内旋转的位垒,因此不足以激发起链段的运动,链段处于被冻结的状态,只有那些较小的运动单元,如侧基、支链和小链节能运动。

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第1章 高分子链的结构1. 写出聚氯丁二烯的各种可能构型。

略2. 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. 为什么等规立构聚苯乙烯分子链在晶体中呈31螺旋构象,而间规立构聚氯乙稀分子链在晶体中呈平面锯齿构象?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。

4. 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 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。

5.聚乙烯分子链上没有侧基,内旋转位能不大,柔顺型好。

该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶?答:因为聚乙烯结构规整,易结晶,故具备了塑料的性质,室温下聚乙烯为塑料而不是橡胶。

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;线性高分子梯形高分子(2)无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯;非晶高分子结晶性高分子(3)顺式聚1,4-异戊二烯(天然橡胶)与反式聚1,4-异戊二烯;柔性(4)高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。

高密度聚乙烯为平面锯齿状链,为线型分子,模量高,渗透性小,结晶度高,具有好的拉伸强度、劲度、耐久性、韧性;低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯(每1000个主链C原子中约含15~35个短支链),结晶度较低,具有一定的韧性,放水和隔热性能较好;交联聚乙烯形成了立体网状的结构,因此在韧性、强度、耐热性等方面都较高密度聚乙烯和低密度聚乙烯要好。

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第7章聚合物的粘弹性1.举例说明聚合物的蠕变、应力松弛、滞后和内耗现象。

为什么聚合物具有这些现象?这些现象对其的使用性能存在哪些利弊?2.简述温度和外力作用频率对聚合物内耗大小的影响。

画出聚合物的动态力学普示意图,举出两例说明谱图在研究聚合物结构与性能方面的应用。

3.指出Maxwell模型、Kelvin模型和四元件模型分别适宜于模拟哪一类型聚合物的那一种力学松弛过程?答:Maxwell模型适宜于模拟线形聚合物的应力松弛过程,Kelvin模型适宜于模拟交联聚合物的蠕变过程,四元件模型适宜于模拟线形聚合物的蠕变过程。

4.什么是时温等效原理?该原理在预测聚合物材料的长期使用性能方面和在聚合物加工过程中各有哪些指导意义?答:(1)升高温度与延长时间对分子运动是等效的,对聚合物的粘弹行为也是等效的,这就是时温等效原理。

(2)需要在室温条件下几年甚至上百年完成的应力松弛实验实际上是不能实现的,但可以在高温条件下短期内完成;或者需要在室温条件下几十万分之一秒或几百万分之一秒中完成的应力松弛实验,可以在低温条件下几个小时甚至几天内完成。

5.定量说明松弛时间的含意。

为什么说作用力的时间相当时,松弛现象才能被明显地观察到?答:(1)松弛时间是粘性系数和弹性系数的比值;(2)如果外加应力作用时间极短,材料中的粘性部分还来不及响应,观察到的是弹性应变。

反之,若应力作用的时间极长,弹性应变已经回复,观察到的仅是粘性流体贡献的应变,材料可考虑为一个简单的牛顿流体。

只有在适中的应力作用时间,材料的粘弹性才会呈现,应力随时间逐渐衰减到零,这个适中的时间正是松弛现象的内部时间尺度松弛时间τ。

6.简述聚合物粘弹理论的研究现状与展望。

答:略。

7.一某种聚合物材料作为两根管子接口法兰的密封垫圈,假设该材料的力学行为可以用Maxwell模型来描述。

已知垫圈压缩应变为0.2,初始模量为3e6N/m2,材料应力松弛时间为300d,管内流体的压力为0.3e6N/m2,试问多少天后接口处将发生泄露?答:208d。

华东理工大学高分子科学教程课后答案__高分子物理部分解读

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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。

高分子物理课后习题答案(详解)-推荐下载

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解:
对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术通关,1系电过,力管根保线据护敷生高设产中技工资术艺料0不高试仅中卷可资配以料置解试技决卷术吊要是顶求指层,机配对组置电在不气进规设行范备继高进电中行保资空护料载高试与中卷带资问负料题荷试2下卷2,高总而中体且资配可料置保试时障卷,各调需类控要管试在路验最习;大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试,况卷要下安加与全强过,看度并22工且22作尽22下可22都能22可地护以缩1关正小于常故管工障路作高高;中中对资资于料料继试试电卷卷保破连护坏接进范管行围口整,处核或理对者高定对中值某资,些料审异试核常卷与高弯校中扁对资度图料固纸试定,卷盒编工位写况置复进.杂行保设自护备动层与处防装理腐置,跨高尤接中其地资要线料避弯试免曲卷错半调误径试高标方中高案资等,料,编试要5写、卷求重电保技要气护术设设装交备备置底4高调、动。中试电作管资高气,线料中课并敷3试资件且、设卷料中拒管技试试调绝路术验卷试动敷中方技作设包案术,技含以来术线及避槽系免、统不管启必架动要等方高多案中项;资方对料式整试,套卷为启突解动然决过停高程机中中。语高因文中此电资,气料电课试力件卷高中电中管气资壁设料薄备试、进卷接行保口调护不试装严工置等作调问并试题且技,进术合行,理过要利关求用运电管行力线高保敷中护设资装技料置术试做。卷到线技准缆术确敷指灵设导活原。。则对对:于于在调差分试动线过保盒程护处中装,高置当中高不资中同料资电试料压卷试回技卷路术调交问试叉题技时,术,作是应为指采调发用试电金人机属员一隔,变板需压进要器行在组隔事在开前发处掌生理握内;图部同纸故一资障线料时槽、,内设需,备要强制进电造行回厂外路家部须出电同具源时高高切中中断资资习料料题试试电卷卷源试切,验除线报从缆告而敷与采设相用完关高毕技中,术资要资料进料试行,卷检并主查且要和了保检解护测现装处场置理设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。

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。

高分子物理课后习题答案(详解)金日光、华幼卿第三版

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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。

高分子物理课后答案

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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。

_高分子物理课后习题答案(详解)

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合混的液溶算计试�中�3mc/g 94.1= ρ�仿氯 g971 于溶�3mc/g02.1= ρ ,501=
个 Nx 比熵合混�用作的子分小个�数段连�x 到不起�的接连互相是段链个每中子分高个一但�性顺柔有具链子分�大量子分于 在因原的差偏质性液溶想理与质性液溶子分高�用作的子分小个多许到起以可中液溶在子分高个一�倍十数到倍几十大要子分小比 熵合混�律规的液溶想理从服不也质性�时小度浓在使即�液溶子分高数多大绝�明说果结 . �3�; �2�� �1��答

高分子物理课后习题答案详解

高分子物理课后习题答案详解

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。

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。

(1)线性高分子梯形高分子(2 非晶高分子结晶性高分子(3)柔性(4)高密度聚乙烯为平面锯齿状链,为线型分子,模量高,渗透性小,结晶度高,具有好的拉伸强度、劲度、耐久性、韧性;低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯(每1000 个主链C 原子中约含15~35 个短支链),结晶度较低,具有一定的韧性,放水和隔热性能较好;交联聚乙烯形成了立体网状的结构,因此在韧性、强度、耐热性等方面都较高密度聚乙烯和低密度聚乙烯要好。

高分子物理课后答案

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第3章高分子溶液1.溶度参数的含义是什么?“溶度参数相近原理”判断溶剂对聚合物溶解能力的依据是什么?答:(1)溶度参数:是指内聚能密度的平方根;(2)依据是:,因为溶解过程>0,要使<0,越小越好,又因为?,所以与越相近就越小,所以可用“溶度参数相近原理”判断溶剂对聚合物的溶解能力。

2.什么叫高分子θ溶液?它与理想溶液有何本质区别?答:(1)高分子θ溶液:是指高分子稀溶液在θ温度下(Flory温度),分子链段间的作用力,分子链段与溶剂分子间的作用力,溶剂分子间的作用力恰好相互抵消,形成无扰状态的溶液。

此时高分子—溶剂相互作用参数为1/2,内聚能密度为0.(2)理想溶液三个作用力都为0,而θ溶液三个作用力都不为0,只是合力为0.3.Flory-Huggins晶格模型理论推导高分子溶液混合熵时作了哪些假定?混合热表达式中Huggins参数的物理意义是什么?答:(1)假定:a.溶液中分子排列也像晶体中一样,为一种晶格排列;b.高分子链是柔性的,所有构象具有相同的能量;c.溶液中高分子“链段”是均匀分布的,即“链段”占有任一格子的几率相同。

(2)物理意义:放映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。

4.什么叫排斥体积效应?Flory-Kingbuam稀溶液理论较之晶格模型理论有何进展?答:(1)排斥体积效应:在高分子稀溶液中,“链段”的分布实际上是不均匀的,高分子链以一个被溶剂化了的松懈的链球散布在纯溶剂中,每个链球都占有一定的体积,它不能被其他分子的“链段”占有。

(2)进展:把“链段”间的排斥体积考虑进去,更符合实际。

5.高分子合金相分离机理有哪两种?比较其异同点。

解:略。

6.苯乙烯-丁二烯共聚物(δ=16.7)难溶于戊烷(δ=14.4)和醋酸乙烯(δ=17.8)。

若选用上述两种溶剂的混合物,什么配比时对共聚物的溶解能力最佳?解:解δ混=δ1ρ1+δ2ρ2→ρ1:ρ2=11:237.计算下列三种情况下溶液的混合熵,讨论所得结果的意义。

高分子化学与物理学教程课后答案

高分子化学与物理学教程课后答案

高分子化学与物理学教程课后答案高分子物理—第一章一、单选题1.热可塑性高分子又称为A.热塑性高分子B.加工可塑性高分子C.化学可塑性高分子D.胶粘剂答案:A2.聚合物链的形状受到的约束不包括A.化学键B.亲合力C.自由度D.空间拉伸答案:D3.聚合物的大多数性能受到其A.结构类型B.形状C.链长D.分子量答案:A4.下面有关聚合物的陈述中,正确的只有A.聚合物是聚合物均匀分布的B.聚合物拥有自由度C.聚合物属于共价键D.聚合物有分子式答案:B5.以下有关聚合物的性质,正确的有A.熔点低B.熔点高C.膨胀性大D.密度低答案:A二、多选题1.与热固性高分子相比,热塑性高分子能溶于A.油性溶剂B.水性溶剂C.有机酸D.无机酸答案:A、B、C2.除了可以处理高分子单体外,机械方法还可以进行A.转化反应B.热塑性C.共混化D.改性答案:B、C、D3.聚合反应中共有几种聚合反应A.一种B.二种C.三种D.四种答案:B、C、D4.有关聚合物体系,错误的是A.分子表面能最大B.分子量最大C.分子尺寸最大D.分子量分布狭小答案:B三、填空题1.聚合物的可塑性及其塑料性能与聚合物的__分子量__有关。

2.可塑性有机高分子物质的聚合反应要求大量的能量和高的__温度__ 。

3.聚合物的机械性质主要受其__结构类型、链长、分子量分布和失重率__的影响。

4.相对分子量是指将__一种高分子__物质分子量与某一标准物质分子量之比。

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。

高分子物理课后习题答案(详解)金日光第三版

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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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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。
6.已知一聚合物试样中含有分子量为 10 4 和 10 5 的两组分,试求以下两种情况下的 M n 、 M w : (1) 两组分的分子数相同; (2) 两组分的重量相同。
解:已知: M 1 10 4 ; M 2 10 5
(1) N1 N 2 2
W1
W2 1
N1 N 2 N
则内聚能密度(单位体积的内聚能)为:
CED 66.67 7.08 103 4.73 105 kJ / m3 473J / cm 3
或者: V
M
~
1
M
E 1.36 10 3 CED ~ E 66.67 4.73 10 5 kJ / m 3 3 M 192 10 V
W1 N1 M 1 M1 10 4 1 4 5 W1 W2 N1 M 1 N 2 M 2 M 1 M 2 10 10 11
10 11
1 1 10 5 5.5 10 4 2 2 i 1 10 M w M iWi M 1W1 M 2W2 10 4 10 5 9.18 10 4 11 11 i M n M i N i M 1 N1 M 2 N 10 4
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。
因为 AA AB ,所以 B 的柔顺性较好。
2
解法二:
AA AB (r02 ) A MA (r02 ) B MB
2 (r02 ) A M B (r02 ) A B MB 2 2 2 (r0 ) B M A (r0 ) B A M A

6.4 10 3 9 1.8 10 6 1.26 8.1 10 4 4 2 10 5
fV
a c a
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。
0 如果待测样品的熔融热焓为 H m ,完全结晶的聚合物的熔融热焓为 H m ,则按下式计
算用重量分数表示的结晶度:
fW H m 100% 0 H m
结晶度的概念虽然很明确,但由于高聚物的晶区与非晶区的界限并不明确,在同一聚 合物样品中,同时存在着不同程度的有序状态,这自然要给准确确定结晶部分的含量 带来困难,由于各种测定测定结晶度的方法涉及不同的有序状态,或者说,各种方法 对晶区和非晶区的理解不同。因此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。
(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)

2.92 10 3 1.36 10 3 kg / m 3 6 1.42 2.96 0.51 10
fv
a (1.36 1.33) 10 3 0.176 17.6% c a (1.50 1.33) 10 3
5.假定有两种聚合物 A 和 B,已知 M A 2.0 10 5 , M B 1.8 10 6 ,在溶液中测得其均方末
2 2 6.4 10 3 nm 2 ; rB 8.1 10 4 nm 2 ,扩展因子 A 2 ; B 3 。试由以上数 端距分别为: rA
据判断哪一种聚合物链的柔顺性好?
解法一:

r2 r02 r02 r2
2

A
r02 M
(r02 ) A
6.4 10 3 nm 2 AA 1600(nm 2 ) 2 2 ;
1600 0.0894 2.0 10 5
(r02 ) B
9000 8.1 10 4 nm 2 AB 0.0707 9000(nm 2 ) 2 1.8 10 6 3 ;
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。
10.某结晶聚合物的熔点为 200C,其重复单元的摩尔融化热为 H u 8.37kJ / mol 。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 1 0.3 和 2 0.3 ,且令聚合物重复单元与增塑剂的摩尔体积比 Vu / V1 0.5 ,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。
9.由文献查得涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯)树脂的结晶密度 c 1.50 10 3 kg / m 3 ,非晶密度
a 1.33 10 3 kg / m 3 , 内 聚 能 E 66.67kJ / mol ( 重 复 单 元 )。 现 有 一 块 尺 寸 为
1.42 2.96 0.51 10 6 m3 的涤纶试样,重量为 2.92 10 3 kg ,试由以上数据计算:
Tm 464.12K ; T 191.0 C m
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
3.已知聚乙烯试样的聚合度为 5 10 4 ,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: n 2 5 10 4 105 ; l 0.154nm ; 109.5
1
fw

c
c ( a ) c f v 0.194 19.4% (c a )
4
3 (2) 重复单元的分子量 M 192 g / mol 192 10 kg mol
则单位体积内重复单元的摩尔数为:
1.36 10 3 kg / m 3 7.08 10 3 mol / m 3 192 10 3 kg / mol
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 、 a 、 之后,按下 式计算结晶度:
(1)当 1 0.3 时
1 0.002114 3.97 10 5 (1 0.08 0.3) 0.002114 0.00003875 0.002153 Tm
Tm 464.47 K ; Tm 191.5 C
5
(2)当 1 0.3 时
1 0.002114 3.97 10 5 (1 0.08 0.3) 0.002114 0.00003875 0.002153 Tm
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。
2 2 (1) r nl
1 cos 1 cos 109.5 nl 2 2nl 2 2 10 5 (0.154) 2 4743.2nm 2 1 cos 1 cos 109.5
(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
1
1
(2) W1 W2 2 ; W1 W2
W1 M1 M1 10 5 10 N1 4 5 W1 W2 M 1 M 2 10 10 11 M1 M 2
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