高分子物理习题答案1-5章

习题解答

第一章

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）PVAc ，（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）

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：

（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

23C C

CH 2CH 2CH 3H

C C C C C

C R

R R CH 3CH 3

CH 3H H

H

H H H (R =CH CH 2)C C C C C

C R

R R H H

H

H H H H H H (R =C(CH 3)CH 2)C C C C C C

R R R CH 3CH 3CH 3

H H

H

H H H (R =CH CH 2)C C C C C

C R R R H H H H H H H

H

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

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。

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。

性能的影响是：全同或间同立构易结晶，熔点高，材料有一定强度；其中全同立构的结晶度、熔点、强度会比间同立构略高一点。无规立构不结晶或结晶度低，强度差。

常见错误分析：“只存在间同立构，不存在全同立构。”

以上写法省略了H ，根据上述结构式，似乎只存在间同不存在全同。这是一种误解，实际上碳的四个价键为四面体结构，三个价键不会在一个平面上。而在平面上表示的只是一个示意，全同与间同的真正区别在于CH 3是全在纸平面之上（或之下），或间隔地在纸平面之上和之下。

4 试述下列烯类高聚物的构型特点及其名称。式中D 表示链节结构是D 构型，L 是L 构型。 （1） －D －D －D －D －D －D －D － （2） －L －L －L －L －L －L －L －

（3） —D －L －D －L －D －L －D －L － （4） —D －D －L －D －L －L －L － 解：（1）全同立构；（2）全同立构；（3）间同立构；（4）无规立构。

常见错误分析：“（1）和（2）是均聚；（3）是交替共聚；（4）是无规共聚。”这里是将

C CH CH 3CH 2CH 2n 1234C CH CH 3

CH 2CH 2n

1234

CH 3CH 2CH O n *

C C C C H H CH 3CH 3H H H H O O C C C C H H CH 3CH 3

H H H

H O O O C C C C H H CH 3CH 3H

H H H

O O C C C C H H CH 3CH 3H

H H H

O O

O C C C C H H CH 3CH 3H H H H O O C C C C H H CH 3

CH 3

H H H H O

O O ① 全同

② 间同

③ 无规 O O CH 3CH 3

O O

CH 3

构型与共聚序列混为一谈。

5.写出由取代的二烯

CH 3—CH ＝CH —CH ＝CH —COOCH 3

经加聚反应得到的聚合物，若只考虑单体的1，4一加成，和单体头一尾相接，则理论上 可有几种立体异构？

解 该单体经1，4一加聚后，且只考虑单体的头一尾相接，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

COOCH 3CH

CH

CH CH 3

CH

COOCH 3

C H

CH

CH CH 3

即含有两种不对称碳原子和一个碳一碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚 合物。

（a ） （b ）

（c ） （d ）

(e) (f)

(g) (h)

图l-5 三重有规立构的聚合物

（a ）反式——叠同三重全同立构(trans-erythrotriisotactic) （b ）顺式——叠同三重全同立构(cis-erythro-triisotactic)

（c）反式——非叠同三重全同立构(trans—threotriisotactic)

（d）顺式——非叠同三重全同立构(cis-threo-triisotactic)

（e）反式——非叠同三重间同立构(trans -threoytrisyndiotactic)

（f）顺式——非叠同三重间同立构(cis -threotrisyndiotactic)

（g）反式——叠同三重间同立构(trans -erythreoytrisyndiotactic)

（h）顺式——叠同三重间同立构(cis -erythreotrisyndiotactic)

6.以聚丁二烯为例，说明一次结构（近程结构）对聚合物性能的影响？

解：单体丁二烯进行配位聚合，由于1,2加成与1,4加成的能量差不多，所以可得到两类聚合物。一类是聚1,2-丁二烯，通式是；另一类是聚1,4-丁二烯，通式是

。每一类都可能存在立体异构，如

由于一次结构不同，导致聚集态结构不同，因此性能不同。其中顺式聚1,4-丁二烯规整性差，不易结晶，常温下是无定形的弹性体，可作橡胶用。其余三种，由于结构规整易结晶，使聚合物弹性变差或失去弹性，不易作橡胶用，其性能之差详见表1-6。

表1-6聚丁二烯的物理性质

异构高分子熔点（℃）密度

（g/cm3）

溶解性（烃类溶

剂）

一般物性（常

温）

回弹性

20℃90℃

全同聚1,2-丁二烯120～125 0.96 难硬，韧，结晶

性

45～55 90～92

间同聚1,2-丁二烯154～155 0.96 难硬，韧，结晶

性

顺式聚1,4-丁二烯4 1.01 易无定形

硬弹性

88～90 92～95

反式聚1,4-丁二烯135～148 1.02 难硬，韧，结晶

性

75～80 90～93