高分子物理学习题第一章答案
【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。
高分子第一章习题参考答案
高分子第一章习题参考答案1.解释单体、结构单元、重复单元、聚合物、聚合度的涵义。
参考答案:单体——带有某种官能团、并具聚合能力的低分子化合物,或能形成高分子化合物中结构单元的低分子化合物称为单体。
结构单元——构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接起来的原子组合称为结构单元。
重复单元——聚合物中化学组成相同的最小单位称为重复单元(又称重复结构单元或链节)。
聚合物——物理化学性能不因相对分子质量不同而变化的高分子化合物称为聚合物(也称高聚物)。
聚合度——高分子链中重复单元的重复次数称为聚合度。
2.写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙—66、聚丁二烯和天然橡胶的分子式。
根据表1-4所列分子量,计算聚合度。
根据这6种聚合物的分子量和聚合度,试认识塑料、纤维和橡胶的差别。
参考答案:聚氯乙烯分子式:聚合度=(50000~150000)/62.5=800~2400聚苯乙烯分子式:聚合度=(100000~300000)/104=961~2885 涤纶分子式:聚合度=(18000~23000)/192=94~120尼龙-66分子式:聚合度=(12000~18000)/226=53~80聚丁二烯分子式:聚合度=(250000~300000)/54=4630~5556 天然橡胶分子式:聚合度=(200000~400000)/68=2941~5882从聚合度来分析,纤维的聚合度最小;塑料的聚合度居中;橡胶的聚合度最大。
3.写出下列单体的聚合反应式,以及单体、聚合物的名称。
a、CH2=CHF参考答案:聚合反应式:单体名称:一氟乙烯;聚合物名称:聚一氟乙烯b、CH2=C(CH3)2参考答案:聚合反应式:单体名称:异丁烯;聚合物名称:聚异丁烯c、HO(CH2)5COOH参考答案:聚合反应式:单体名称:6-羟基己酸;聚合物名称:聚己(内)酯d、CH2CH2CH2O参考答案:聚合反应式:单体名称:1,3-环氧丙烷;聚合物名称:聚亚丙基醚e、NH(CH2)6NH + HOOC(CH2)4COOH参考答案:聚合反应式:单体名称:己二胺和己二酸;聚合物名称:聚己二酰己二胺(尼龙-66)。
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。
高分子物理学习指导参考答案
“高分子物理学习指导”参考答案:第一章:1-18答案:聚乙烯醇1-19答案:(a)聚丙烯酸甲酯;(b)聚甲基丙烯酸乙酯;(c)聚乙酸乙烯酯;(d)聚偏氟乙烯。
1-20答案:6.6%。
1-24答案:(1)顺1,4,反1,4,1,2全同,1,2间同,3,4全同,3,4间同。
(2)顺式全同,顺式间同,反式全同,反式间同,顺式无规,反式无规。
1-25提示:参见例1-6。
1-26答案:有4种。
顺式全同,反式全同,顺式间同,反式间同。
1-28答案:1,2加成有2种;3,4加成有2个不对称碳原子C*,有4种;1,4加成,有顺反结构还加一个C*,有4种。
所以共10种。
1-32提示:四种,即叠同双全同,叠同双间同,非叠同双全同,非叠同双间同。
1-33答案:(1)2种,4种;(2)无;(3)8种。
1-34答案:mmm,mmr,rmr,mrm,rrm,rrr。
1-35提示:4种。
1-36答案:前者4种,后者有头-尾,头-头和无规键接结构的三种顺序异构体,但无旋光异构体。
1-37答案:聚合物上的双键断裂,因而推断原聚合物是反式1,4聚(1,4-二甲基丁二烯)。
1-38提示:由于后者易结晶。
1-39答案:没有差别。
1-40提示:以正庚烷萃取聚丙烯为例。
1-43答案:头-尾键接和头-头键接两种,以前一种为主,因为R对自由基的共轭或超共轭稳定作用以及空间障碍。
1-44答案:<A>n=A%/(R/2),<B>n=B%/(R/2)。
1-45答案:0.12;0.88。
1-47答案:都是8544个。
1-48答案:丙烯。
1-53提示:从分子间相互作用力考虑。
1-62答案:(1)无规线团构象;(2)平面锯齿形构象;(3)螺旋形构象。
1-64答案:0.65nm。
1-66答案:均相等。
1-69提示:内旋转势垒越小,C-C键越易旋转。
1-70答案:反式最稳定,顺式最不稳定。
1-73答案:不能。
1-74答案:聚苯乙烯侧基很大,为了减少空间阻碍,必须部分采取旁式构象。
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。
高分子物理金日光版第一章课后习题答案
1.(1)构象是指原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间排列。
在高分子中又分为微构象和宏构象,宏构象能够反映出高分子链在空间的形状。
构型是指分子中的化学键所固定的原子在空间的几何排列。
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。
而分子构造是指聚合物分子的各种形状。
(2)通过单键的旋转不能使全同立构变为间同立构,因为由全同立构变为间同立构需要改变分子构型,发生键的断裂和重组,单键的旋转只能改变聚丙烯分子的构象,不能改变分子的构型。
2.(1)聚丙烯腈与碳纤维:聚丙烯腈是单链结构,而碳纤维是双链结构,内旋转困难,所以碳纤维的柔性更差。
(2)无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯:等规立构聚丙烯的分子结构更规整,结晶能力更强,因此柔性更差。
(3)顺式聚1,4-异戊二烯(天然橡胶)与反式聚1,4-异戊二烯(杜仲胶)前者在室温下是橡胶而后者却是塑料:反式结构排列更加规整,因此结晶能力强而柔性差,因此前者在室温下是橡胶后者是塑料。
(4)高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯:高密度聚乙烯的支化程度小,而低密度聚乙烯支化程度较大,交联聚乙烯分子相互交联,支链越长对链的内旋转阻碍越大,因此三者的柔性依次下降。
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着。
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。
高分子物理第、章习题答案
高分子物理答案详解〔第三版〕第1章高分子的链构造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,而构型那么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那么。
〔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.从构造出发,简述以下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〕。
《高分子物理》习题解答1_5
习题库第一章1. 1 高分子链的近程结构 1.1.1 结构单元的化学组成例1-1以下化合物,哪些是天然高分子化合物,哪些是合成高分子化合物(1)蛋白质,(2)PVC ,(3)酚醛树脂,(4)淀粉,(5)纤维素,(6)石墨,(7)尼龙66,(8)PV Ac ,(9)丝,(10)PS ,(11)维尼纶,(12)天然橡胶,(13)聚氯丁二烯,(14)纸浆,(15)环氧树脂解:天然(1)(4)(5)(6)(9)(12)(14),合成(2)(3)(7)(8)(10)(11)(13)(15)1.1.2 构型例1-2试讨论线形聚异戊二烯可能有哪些不同的构型,假定不考虑键接结构(画出结构示意图)。
解:聚异戊二烯可能有6种有规立构体,它们是:常见错误分析:本题常见的错误如下:23CCCH 2CH 2CH 3H C C C C C C R R R CH 3CH 3CH 3HH HH HH (R =CHCH 2)C C C C C C R R R HH HH HH HHH(R =C(CH 3)CH 2)C C C C C C R RR CH 3CH 3CH 3HH HH HH (R =CHCH 2)CC CC CC R RR H H H H H H HH H(R =C(CH 3)CH 2)② 反1,4加成④ 3,4加成全同立构③ 1,2加成全同立构⑤ 1,2加成间同立构⑥ 3,4加成间同立构(1)将1,2加成与3,4加成写反了。
按IUPAC 有机命名法中的最小原则,聚异戊二烯应写成而不是即CH 3在2位上,而不是在3位上。
(2)“顺1,4加成又分成全同和间同两种,反1,4加成也分成全同和间同两种。
”顺1,4或反1,4结构中没有不对称碳原子,没有旋光异构体。
甲基与双键成120°角,同在一个平面上。
例1-3 环氧丙烷经开环聚合后,可得到不同立构的聚合物(无规、全同、间同),试写出它们的立构上的不同,并大致预计它们对聚合物性能各带来怎样的影响? 解:聚环氧丙烷的结构式如下:存在一个不对称碳原子(有星号的),因而有以下全同、间同和无规立构体。
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。
高分子物理习题和答案
⾼分⼦物理习题和答案第1章⾼分⼦链的结构1. 写出聚氯丁⼆烯的各种可能构型。
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δ212,2=rf h h δδ越⼤,柔顺性越差;δ越⼩,柔顺性越好;特征⽐C n 22nlh 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。
高分子物理习题集及答案
第一章 高分子链的结构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 4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 CH 2CH CH 2CH CH 2OCH 2CH OCH 2O CH CH 2CH 2CH OH同时若用HIO 4氧化处理时,可得到乙酸和丙酮:CH 2CH CH 2OHCH CH 2OHCH OHHIO 4CH 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 4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 2CHCl)和偏氯乙烯(CH 2CCl 2)的共聚物,经脱除HCl 和裂解后,产物有:,Cl,ClCl,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):CH2CHClCH2CClCl +(V)(D) V V VV V DD D VD 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。
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。
高分子物理学习指导参考问题详解
“高分子物理学习指导”参考答案:第一章:1-18答案:聚乙烯醇1-19答案:(a)聚丙烯酸甲酯;(b)聚甲基丙烯酸乙酯;(c)聚乙酸乙烯酯;(d)聚偏氟乙烯。
1-20答案:6.6%。
1-24答案:(1)顺1,4,反1,4,1,2全同,1,2间同,3,4全同,3,4间同。
(2)顺式全同,顺式间同,反式全同,反式间同,顺式无规,反式无规。
1-25提示:参见例1-6。
1-26答案:有4种。
顺式全同,反式全同,顺式间同,反式间同。
1-28答案:1,2加成有2种;3,4加成有2个不对称碳原子C*,有4种;1,4加成,有顺反结构还加一个C*,有4种。
所以共10种。
1-32提示:四种,即叠同双全同,叠同双间同,非叠同双全同,非叠同双间同。
1-33答案:(1)2种,4种;(2)无;(3)8种。
1-34答案:mmm,mmr,rmr,mrm,rrm,rrr。
1-35提示:4种。
1-36答案:前者4种,后者有头-尾,头-头和无规键接结构的三种顺序异构体,但无旋光异构体。
1-37答案:聚合物上的双键断裂,因而推断原聚合物是反式1,4聚(1,4-二甲基丁二烯)。
1-38提示:由于后者易结晶。
1-39答案:没有差别。
1-40提示:以正庚烷萃取聚丙烯为例。
1-43答案:头-尾键接和头-头键接两种,以前一种为主,因为R对自由基的共轭或超共轭稳定作用以及空间障碍。
1-44答案:<A>n=A%/(R/2),<B>n=B%/(R/2)。
1-45答案:0.12;0.88。
1-47答案:都是8544个。
1-48答案:丙烯。
1-53提示:从分子间相互作用力考虑。
1-62答案:(1)无规线团构象;(2)平面锯齿形构象;(3)螺旋形构象。
1-64答案:0.65nm。
1-66答案:均相等。
1-69提示:内旋转势垒越小,C-C键越易旋转。
1-70答案:反式最稳定,顺式最不稳定。
1-73答案:不能。
1-74答案:聚苯乙烯侧基很大,为了减少空间阻碍,必须部分采取旁式构象。
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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。
注意:因为高分子的长链形状,才产生了如此多的结构层次。
(3)无规线团:高斯链的空间形态。
换言之,无规蜷曲的柔性链的空间形态。
(4)内旋转:sigma键的电子云轴对称,因此形成sigma键的两个原子可以绕键对称轴旋转。
注意:无论高分子或小分子,只要是sigma键就可内旋转。
小分子的三维尺寸差不多,内旋转意义不大;而高分子的长短与粗细相差悬殊,故内旋转能导致高分子链出现天文数字的空间形态。
我们一般只关注“主链上单键的内旋转”,不太关心侧基上单键。
(5)内旋转势垒:顺式构象与反式构象的位能差。
注意:参考图2-5。
相当于内旋转活化能,内旋转势能峰高度。
是ΔE而不是Δε。
(6)柔顺性:大分子链通过主链上单键的内旋转可以改变构象和形态的性质。
(7)链段:大分子链上由相邻几个单键组成的能够自由取向的最小单位。
注意:链段实际上不存在,是一个人为的划分。
很多时候算出来的链段长度是个非整数(譬如聚乙烯,le=倍单键投影长度)。
但是链段有明确的物理意义,即链越柔顺,le越小。
(8)均方末端距:末端距平方的平均值。
注意:如何理解“平均值”?有两种“平均”方法,(1)可只对一个链进行时间平均;(2)也可对所有链(某一时刻)作平均。
根据统计力学原理,二者的结果相同。
(9)均方旋转(逥旋)半径:教材上有的(10)自由连接链:假设(1)组成链的化学键不占有体积;(2)每个化学键都不受键角和内旋转势垒的限制,可在空间中自由取向;(3)化学键(链节)数目足够多(这样才可适用统计规律)。
这样的链就是自由连接链。
(11)自由旋转链:化学键在空间中的取向受键角限制。
其它同自由连接链。
(12)等效自由连接链:如果真实高分子链(1)有一定柔性;(2)链的轮廓长度足够长,则可将真实链人为划分成很多链段(足够多),那么真实链可看做以链段为统计单元的自由结合连。
称为“等效自由结合链”。
(13)Kuhn等效链段:就是链段。
(14)高斯链:如果高分子链(1)有一定柔性;(2)链的轮廓长度足够长,则其末端距分布符合高斯函数,称为“高斯链”。
自由连接链和等效自由连接链都是高斯链。
(15)θ条件/θ状态:当研究高分子溶液中高分子链的形态时,可选择特定的溶剂—温度组合,便可消除高分子—溶剂相互作用对链形态的影响。
这时链形态只与链化学结构有关。
称为θ条件/θ状态。
(16)Flory特征比(刚性因子):教材上有的。
2-2高分子材料的结构层次有哪些?答:链结构(包括近程结构(一级结构)、远程结构(二级结构));聚集态结构(三级结构);织态结构。
详细的请看课件。
只有高分子材料有这么复杂的结构层次。
2-3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。
答:不能。
等规度属于构型问题,要改变构型则必须打断化学键进行重新排列。
2-4为什么说分子链内旋转对聚合物结构和性能有重大影响?答:主链上单键内旋转使得柔性链的形态时刻变化,具有柔顺性。
当外界条件(如外力)变化时,链可以调整其形态。
橡胶的大尺度弹性形变、高聚物的优良韧性都与此有关。
2-5为何采用均方末端距和均方旋转半径而不直接用平均末端距和平均旋转半径以及轮廓长度来描述高分子的尺寸?答:末端距和旋转半径都是矢量,所以平均下来是0。
末端距和旋转半径平方后再平均可消除方向因素,只关心其大小。
才可用来表征链的形态。
“轮廓长度”contour length是链完全伸直(平面锯齿形链)的长度。
因为高分子链一般是无规线团的形态,所以单用轮廓长度不足以表征链的形态特征。
换言之,轮廓长度只适于表征完全刚性链。
2-6如何理解链段的概念?答:聚合物分子链上单键的内旋转一方面受到相邻非键合原子和原子团的束缚,另一方面受到链之间相互作用力的阻碍,因此聚合物单键内旋转的位垒比较高。
当分子链中某一个单键发生内旋转时,它的运动不是孤立的,它会带动与其相邻的化学键一起运动,从而在主链上形成了由若干个化学键组成的独立运动的小单元——“链段”。
链段是一个统计概念。
2-7顺-1,4-聚异戊二烯和反-1,4-聚异戊二烯具有相同的化学结构,为什么前者在室温下是橡胶,而后者却是塑料?答:顺-1,4-聚异戊二烯链的等同周期较大,常温下不易结晶。
而且是非极性聚合物,分子间相互作用力很小,链上单键内旋转位垒很小,所以链具有很大的柔性,在宏观上表现很大的变形能力,故是橡胶。
反-1,4-聚异戊二烯链的等同周期短,链很规整,故常温下很容易结晶,链被晶格束缚,不能改变形态,宏观上表现塑料特性。
2-8聚乙烯、聚甲醛和聚丙烯的链柔性也很好,为什么不是橡胶而是塑料?答:最主要原因是链很规整,易结晶,材料的结晶度非常高。
2-9命名以下三种共聚物,并预测其主要性能(强度、弹性、硬度、热变形温度等):(1)75%丁二烯与25%苯乙烯组成的无规共聚物;(2)30%丁二烯与70%苯乙烯组成的三嵌段共聚物;(3)98%苯乙烯—2%丁二烯的接枝共聚物。
答:(1)丁苯橡胶。
弹性好,硬度小,热变形温度低;(2)SBS,热塑性弹性体。
弹性好,硬度小,热变形温度低;(3)HIPS,高抗冲聚苯乙烯。
强度大,弹性小,硬度大,热变形温度高。
2-10试从结构上分析高压聚乙烯(LDPE)、低压聚乙烯(HDPE)、线形低密度聚乙烯(LLDPE)和交联聚乙烯在性能上的差异?如何区分支化和交联的同种聚合物?答:2-11自由连接链,自由旋转链,等效自由连接链模型,哪种模型最接近真实高分子链?比较而言,哪种链最柔顺?答:等效自由连接链模型最接近真实高分子链,自由连接链最柔顺。
2-12将下列各组高分子按照链柔顺性大小排序,并指明原因。
答:按照链柔性从大到小:(1)聚乙烯>聚丙烯>聚苯乙烯;非极性取代基,而且取代基不能变形。
则取代基体积越大,内旋转越困难,链柔性越小。
(2)聚丙烯>聚氯乙烯>聚丙烯腈;取代基极性越大,链柔性越小。
(3)聚氯乙烯<聚偏氯乙烯; 对称取代基,链柔性好。
(4)聚丙烯<聚异丁烯; 对称取代基,链柔性好。
(5)聚丙烯<聚1-丁烯<聚1-己烯;非极性取代基,而且取代基是柔性链。
则取代基越长,柔性越大。
(6)聚甲基丙烯酸乙酯<聚甲基丙烯酸正丙酯<聚甲基丙烯酸正丁酯<聚甲基丙烯酸正辛酯;非极性取代基,而且取代基是柔性链。
则取代基越长,柔性越大。
(7)顺丁橡胶>聚乙烯>聚氯乙烯>聚碳酸酯>纤维素纤维素链上有大量刚性环状结构和大量羟基,链间可形成大量氢键,故链刚性最大。
聚碳酸酯链上也有很大比例的苯环和碳酸酯基团,都是刚性结构,故链柔性也很差。
聚氯乙烯链上有极性较强的氯原子,链柔性较差。
聚乙烯是非极性聚合物,链柔性较好。
顺丁橡胶链上有大量孤立双键,使得链柔性很好。
(8)聚甲醛>聚乙烯>聚苯乙烯>聚甲基丙烯酸甲酯>纤维素; PMMA 塑料是双取代,内旋转更加困难。
(9)聚己二酸己二酯>聚对苯二甲酸乙二酯>聚碳酸酯;(10)聚二甲基硅氧烷>顺-1,4-聚异戊二烯>顺-1,4-聚丁二烯>聚丙烯>聚甲基丙烯酸甲酯 2-13若链的伸直长度L max 一定,试证明以链段为独立运动单元的“等效自由连接链”的均方末端距大于“自由连接链”的均方末端距? 答:22022nlh zb h ==且b>l ,z<n ,nl=zb=Lmax 。
将zb=nl 和b>l 二式相乘,可得zb 2>nl 2。
证明完毕。
2-14某α-烯烃的平均聚合度为500,均方末端距为=2θh 25nm 2,试求:1)刚性因子σ;2)作为大分子独立运动单元的链段长b ;3)每个大分子包含的平均链段数N ;4)每个统计链段包含的重复结构单元数。
答:(1)0.50.5222,0250.7261cos109.525000.1541cos109.5f rh h σ⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪=== ⎪ ⎪- ⎪⎝⎭⨯⨯⨯⎪+⎝⎭22025h zb ∴==(2)0109.525000.154sin 125.762zb =⨯⨯⨯= 250.2125.76b nm ∴==(3)125.766330.2z =≈(4)10001.58633u =≈2-15已知高分子主链上的键角大于90°,定性地讨论自由旋转链的均方末端距与键角的关系?如果键角为180°,大分子链有无柔顺性可言? 答:在90—180范围内,键角越大,则自由旋转链的均方末端距越小。
如果键角为180度,则链成为一刚性棒,没有柔性。
2-16已知聚乙烯的聚合度n X =1000,在θ溶剂中测得聚乙烯分子链的均方根旋转半径1220S =A ,求聚乙烯分子链的Flory 特征比C 、刚性因子σ和最大伸展倍数。