第二章 高分子的凝聚态结构

第二章习题

一、概念

球晶单晶液晶高分子合金

二、选择答案

2、关于聚合物球晶描述错误的是（B ）。

A、球晶是聚合结晶的一种常见的结晶形态。

B、当从浓溶液析出或由熔体冷结晶时，在存在应力或流动的情况下形成球晶。

C、球晶外形呈圆球形，直径0.5～100微米数量级。

D、球晶在正交偏光显微镜下可呈现特有的黑十字消光图像和消光同心环现象。

3、液晶纺丝技术是利用（B ）液晶的流变特性进行的。

A、热致向列相，

B、溶致向列相，

C、热致胆甾相，

D、溶致胆甾相

4、（A ）是有序性最低的液晶晶型。

A、向列型，

B、近晶A型，

C、近晶C型，

D、胆甾型

5、关于聚合物片晶描述错误的是（D ）。

A、在极稀(浓度约0.01%)的聚合物溶液中，极缓慢冷却生成

B、具有规则外形的、在电镜下可观察到的片晶，并呈现出单晶特有的电子衍射图

C、聚合物单晶的横向尺寸几微米到几十微米，厚度10nm左右

D、高分子链规则地近邻折叠形成片晶，高分子链平行于晶面

6、下列四种研究方法中，最适合鉴别球晶的为（C ）。

A、DSC，

B、X-射线衍射，

C、偏光显微镜，

D、电子显微镜

8、聚合物可以取向的结构单元（ D ）。

A、只有分子链

B、只有链段

C、只有分子链和链段

D、有分子链、链段、微晶

9、结晶度对聚合物性能的影响，错误的描述为（C ）。

A、随结晶度的提高，拉伸强度增加，而伸长率及冲击强度趋于降低；

B、随结晶度的提高，相对密度、熔点、硬度等物理性能也有提高。

C、球晶尺寸大，材料的冲击强度要高一些。

D、结晶聚合物通常呈乳白色，不透明，如聚乙烯、尼龙。

10、下列四种实验方法中，除了（D ），其余方法能测定聚合物的结晶度。

A、密度法，

B、广角X射线衍射法，

C、DSC法，

D、偏光显微镜法

11、下列模型中，（D ）是描述聚合物非晶态结构的局部有序模型。

A、40年代Bryant提出缨状胶束模型

B、50年代英籍犹太人Keller提出的折叠链结构模型

C、50年代Flory提出无规线团模型

D、70年代美籍华人Yeh提出两相球粒模型

12、（B）是聚合物最常见的结晶形态。

A、折叠链片晶，

B、球晶，

C、纤维状晶，

D、伸直链晶体

17、下列说法，表述错误的是（ B ）。

A、HIPS树脂具有“海岛结构”。

B、SBS具有两相结构，PS相起化学交联作用。

C、HIPS基体是塑料，分散相是橡胶。

D、SBS具有两相结构，橡胶相为连续相。

三、填空题

2、按液晶的形成条件可分为热致液晶高分子和溶致液晶高分子。

3、研究聚合物的凝聚态结构的常用方法有X-射线衍射、差示扫描量热法

（DSC）、电子衍射(ED)、原子力显微镜(AFM)和偏光显微镜(PLM)等。

4、聚合物随取向条件的不同，取向单元也不同，取向结构单元包括链段和分子链取向，对于结晶聚合物还可能有微晶的取向。

四、回答下列问题

1.试述聚合物片状单晶和球晶的形成条件及结构特点。

2.何谓聚合物合金，包括哪些类型？聚合物共混需要完全相容吗？为什么？

聚合物合金是指化学结构不同的均聚物或共聚物的物理混合物。严格来说，两种相容聚合物的混合物方可叫聚合物合金。

高分子合金(polymer blend)又称多组分聚合物，该体系是二种或多种聚合物组分形成的混合物。制造方法：化学共混（接枝共聚，嵌段共聚）和物理共混（机械共混和溶液共混）

高分子合金体系：①塑料连续相，橡胶分散相，目的增韧，如EPDM酸性PP。②塑料分散相，橡胶连续相；目的增强橡胶；如少量PS和丁苯橡胶。③两种塑料共混，如PPO+PS改善PC 的应力开裂。④两种橡胶共混：降低成本改善流动性。

l 高分子的相容性包含两层意思：

a.指热力学上的互溶性，即指链段水平或分子水平上的相容；

b.指热力学意义上的混溶性，即混合程度的问题。ΔG＝ΔH－TΔS<0

由于高分子混合时的熵变值ΔS很小，而大多数高分子－高分子间的混合是吸热过程，即ΔH为正值，要满足ΔG小于零的条件较困难，也就是说，绝大多数共混聚合物不能达到分子水平的混合，而形成非均相的“两相结构”。

l 改善相容性，加入第三组份增容剂是有效途径。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。

l 高分子的相容性的判别：共混体系的玻璃化温度变化；采用光学或电子显微镜直接观察。

3-1 试就聚乙烯回答下列问题

（1）晶体时的分子形态如何？非晶体时的分子形态如何？

（2）高压法和低压法所得到的产品在结构上和性能上主要差别是什么？

（3）假如两种支链型聚乙烯样品，主链和支链的链节比相同，而支链大小不同，在相同条件下结晶，其结晶度是否相同？

（4）为什么聚乙烯的内聚能密度小于弹性体，反而作为塑料使用？

（5）结晶度为50%的样品，在常温下处于何种力学状态？

解：（1）晶体是的分子形态是平面锯齿形，非晶体时的分子形态是无规线团

（2）高压聚乙烯是支链型结构，低压法聚乙烯是线性结构，线性结构时可溶可熔的有利于成型加工。支链型聚乙烯，它的密度比较低不易结晶，支链的存在使低密度聚乙烯分子不易规整排列，坚韧度，抗拉强度以及耐熔剂性较差。

（3）其结晶度是不一样的，支链越大，使其密度降低越低，分子链距离越大，分子间力越小，分子排列规整性越差，因此结晶可能性越小。

（4）总的讲，内聚能密度小于70卡/时，可以用作橡胶，70-100之间可用作塑料，内聚能密度大于100时，可作为纤维使用。

聚乙烯的内聚能密度62卡/，小于70卡/小于弹性体，按理应为橡胶用，实际上是作为塑料使用，这是因为聚乙烯分子链的结构比较简单，容易结晶，使分子间力增加，应此作为塑料使用。

（5）高聚物在结晶时，总是不完全的，是部分结晶，还有一部分没有结晶，当结晶度达到50%时，这说明试样一半结晶，一半没有结晶，也就是在熔点下结晶部分连段还不能运动，而非晶态部分，链段可以运动，产生高弹形变，这是在常温下所处的力学状态为皮革太。

3-5 影响结晶高聚物熔点的因素？

解：从热力学看

是高聚物的溶化热，增加使高分子的分离过程增大，增高，因此熔点受分子间力的影响，

分子力越大，越高，越高。

是熔融前后分子混乱程度的变化，对柔性连可能出现的构象越多，分子混乱程度越大，而越大，

越低。

（1）高分子链间分子间力对熔点的影响

高分子链间分子间力越大，他们之间越不易分开，因此熔点也越高，在分子链上引入极性基团，增加分子

间力熔点提高，如聚酰胺熔点高到 C ，这是聚酰胺中有极性聚酰胺基分子间形成氢键。

（2）高分子链的柔性对熔点的影响

高分子链柔性越大，链段越易离开晶格位置，因而熔点就越低，例如天然橡胶较柔顺，因而其熔点低，主链上引入醚键，使其分子链柔顺，凡是使高分子链柔顺的一切因素，都使熔点降低，反之使高分子链刚性增加，而熔点增高，如主链上引入苯环，练的柔性大为下降，而熔点则升高。