高聚物结构 问答计算题

1.简述聚合物的结构层次。

答聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构，高分子的链结构包括近程结构和远程结构。一级结构包括化学组成，结构单元链接方式，构型，支化与交联。二级结构包括高分子链大小和分子链形态。三级结构属于凝聚态结构，包括晶态结构，非

态结构，取向态结构和织态结构。

2.高密度聚乙烯，低密度聚乙烯和线形低密度聚乙烯在分子链上的主要差别是什么？

答高密度聚乙烯为线形结构，低密度聚乙烯为具有长链的聚乙烯，而线形低密度聚乙烯的支链是短支链，由乙烯和高级的a–烯烃如丁烯，己烯或辛烯共聚合而生成。共聚过程生成的线形低密度聚乙烯比一般低密度聚乙烯具有更窄的相对分子质量分布。高密度聚乙烯易于结晶，故在密度，熔点，结晶度和硬度等方面都高于低密度聚乙烯。

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等规度？答不能，提高聚丙烯的等规度须改变构型，而改变构型与构象的方法根本不同。构象是围绕单键内旋转所引起的分子链形态的变化，改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现；而改变够型必须经过化学键的断裂才能实现。

4.试从分子结构分析比较下列各组聚合物分子的柔顺性的大小：

（1）聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯腈；

（2）聚氯乙烯，1，4-聚2-氯丁二烯，1，4-聚丁二烯；

（3）聚苯，聚苯醚，聚环氧戊烷；

（4）聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯。

答（1）的柔顺性从大到小排列顺序为：聚乙烯>聚丙烯>聚丙烯腈；

（2）的柔顺性从大到小排列顺序为：1，4-聚丁二烯>1，4-聚2-氯丁二烯>聚氯乙烯

（3）的柔顺性从大到小排列顺序为：聚环氧戊烷聚苯醚聚苯

（4）的柔顺性从大到小排列顺序为：聚偏二氯乙>烯聚氯乙烯

5.请排出下列高聚物分子间的作用力的顺序，并指出理由：

（1）顺1，4-聚丁二烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈；

（2）聚乙烯，聚苯乙烯，聚对苯二甲酸乙二酯，尼龙66。

答（1）分子间作用力从大到小的顺序为：聚丙烯腈>聚氯乙烯>顺1，4-聚丁二烯

聚丙烯腈含有强极性基团，所以分子间作用力大；聚氯乙烯含有极性基团，分子间作用力较大；顺序1，4-聚丁二烯是非极性分子，不含庞大的侧基，所以分子间力作用小。

（2）分子间作用力从大到小的顺序为：尼龙66>聚对苯二甲酸乙二酯>聚苯乙>烯聚乙烯

尼龙66分子间能形成氢键，因此分子作用力最大；聚对苯二甲酸乙二酯含有强极性基团，分子间作用力比较大；聚苯乙烯含有侧

基，链段运动比较困难，分子间作用力较小；聚乙烯是非极性分子，又不含有侧基，分子间作用力最小。

6.将下列三组聚合物的结晶难易程度排列成序：

(1)PE，PP，PVC，PS，PAN；

（2）聚对苯二甲酸乙二酯，聚间苯二甲酸乙二酯，聚己二酸乙二酯；（3）尼龙66，尼龙1010。

答结晶难易程度为：

（1）PE>PAN>PP>PVC>PS

(2) 聚己二酸乙二酯>聚对苯二甲酸乙二酯>聚间苯二甲酸乙二酯.

这是由于聚己二酸乙二酯柔性好，而聚间苯二甲酸乙二酯对称性不高。

（3）尼龙66>尼龙1010

这是由于尼龙66分子中的氢键密度大于尼龙1010。

7.为什么高聚物只有固态和液态而没有气态？

答由于高聚物相对分子质量很大，分子链长，分子间作用力的加和很大，远远超过了组成它的化学键的键能，所以没有气态，只有固态和液态。

8.为什么只有柔性高分子链才能作橡胶？

答橡胶具有高弹性，弹性摸量很小，形变量很大的特点。只有处于

蜷曲状态的长链分子才能在外力的作用下产生大的形变，才能作为橡胶。蜷曲程度与柔性是相对的，蜷曲程度高的，柔性越好。所以适合作为橡胶的高分子必须具备相当高的柔性。

9. 聚丙烯是否可以通过单键的内旋转由全同立构变成间同立构，为什么？

答不可以。因为全同立构和间同立构是属于构型的范畴，构型是指分子中有化学键所固定的原子在空间的排列。单键的内旋转只会改变构象，而改变构型必须通过化学键的断裂才能实现。

10.为什么等规立构聚苯乙烯分子链在晶体中呈31构象，而间同立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈现平面锯齿型构象。

答等规立构聚苯乙烯带有交大的侧基，为了减小空间位阻，降低分子链的位能，在结晶时分子链要交替采取反式和旁式构象的螺旋链，此螺旋链刚好每一等同周期转一圈含有三个结构单元，成为31螺旋。间同立构聚氯乙烯由于取代基交替的分布于分子链两侧，空间位阻小。在结晶时可以取全反式的完全伸展的平面锯齿型构象。

11.说明化学结构，相对分子质量和温度对聚合物分子链的柔顺性的影响？

答主链上含有孤立双键的双烯烃聚合物链的柔性较好，而主链上含有共轭双键和芳香环的聚合物的柔性较差；杂链聚合物的分子链一般

都是柔性链；具有取代基的高分子链柔性降低，取代基的极性越大，柔性越小；高分子链柔性随分子量的增大而增大；温度升高加快了分子链的运动速度，有利于提高链的柔性。

12.试简述高分子结晶的特点。

答（1）高分子晶体属于分子晶体。已知小分子有分子晶体，原子晶体，和离子晶体，而高分子仅有分子晶体，且仅是分子链的一部分形成的晶体。

（2）高分子晶体的熔点Tm定义为晶体的全部熔化的温度。Tm虽是一级相转变点，但却是一个范围，称为熔限，一般为Tm±（3℃～5℃）；而小分子的Tm是一个确定的值，一般在±0.1℃范围内。高分子的Tm与结晶温度Tc有关。

(3)高分子链细而长（长径比500～2000），如此严重的几何尺寸的不对性，使得高分子链结晶得到的晶体只能属于较低晶系（对称性较差的晶系）如单斜与正交晶系（大约各占30﹪）。至今还没有得到最高级的立方晶系。

（4）高分子的结晶是通过链段的协同运动排入晶格的。由于链段运动有强烈的温度，时间依赖性，所以高分子结晶也具有对温度，时间的依赖性。如把结晶性高分子熔体骤冷可得到非晶或结晶度很低的晶体；而慢冷却，甚至进行热处理，得到的是高结晶度的大晶粒的聚集体。高分子结晶对温度的依赖性表现为结晶有一定的温度范围，且在这个温度范围内，存在一个结晶速度最快的温度Tmax.同时,高分子