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高分子物理习题答案

高分子物理习题集-答案

第一章高聚物的结构

4、高分子的构型和构象有何区别？如果聚丙烯的规整度不高，是否可以通过单键的内旋转提高它的规整度？

答：构型：分子中由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排列。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。

构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。构象的改变速率很快，构象时刻在变，很不稳定，一般不能用化学方法来分离。

不能。提高聚丙烯的等规度须改变构型，而改变构型与改变构象的方法根本不同。构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化，改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现，而且分子中的单键内旋转是随时发生的，构象瞬息万变，不会出现因构象改变而使间同PP（全同PP）变成全同PP（间同PP）；而改变构型必须经过化学键的断裂才能实现。

5、试写出线型聚异戊二烯加聚产物可能有那些不同的构型。

答：按照IUPAC有机命名法中的最小原则，CH3在2位上，而不是3位上，即异戊二烯应写成

CH2C

3CH CH2

1234

（一）键接异构：主要包括1，4-加成、1，2-加成、3，4-加成三种键接异构体。

CH2

n

C

3

CH CH2

1,4-加成CH2

n

C

3

CH CH2

1，2-加成

CH2

n

C CH3

CH CH2

3，4-加成

（二）不同的键接异构体可能还存在下列6中有规立构体。

①顺式1，4-加成

CH 2

CH 2

CH 2

CH 2

C CH 3

C H

CH 3

C C

H

②反式1，4-加成

2

CH 2CH 2

CH 2C CH 3

C

H

CH 3

C C

③1

，2-加成全同立构

CH 2

C C CH 3

C C H

H

H H

CH CH 2CH CH 3

C C H H

CH 2CH

CH 3

④1，2-加成间同立构

C C 3

C

C H

H H

H

CH 3C C H H

CH 3

R

R

R

R=

CH

CH 2

⑤3，

4-加成全同立构

CH 2C CH

3C C

C C H

H H H

C C H H

CH 2C CH 3CH 2C CH 3

⑥3，4-加成间同立构

C C

C

C H

H H

H

C

C

H H

R

R

R

R=

CH 2

H

H C 3

6．分子间作用力的本质是什么？影响分子间作用力的因素有哪些？试比较聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龙-66）、聚丙烯酸各有那些分子间作用力？

答：分子间作用力的本质是：非键合力、次价力、物理力。 影响因素有：化学组成、分子结构、分子量、温度、分子间距离。 PE 、PP 是非极性聚合物，其分子间作用力为：色散力；

PVC 是极性分子，其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力； 尼龙-66是极性分子，结构为

其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键； 聚丙烯酸是极性分子，结构为

其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键。 7．下列那些聚合物没有旋光异构，并解释原因。

A ．聚乙烯

B ．聚丙烯

C ．1，4-聚异戊二烯

D ．3，4-聚丁二烯

E ．聚甲基丙烯酸甲酯

F ．硫化橡胶

答：A ）聚乙烯， ，每个C 原子上对称取代两个氢原子，分子内无手性碳原子（或称不对称碳原子）。所以聚乙烯没有旋光异构体存在。

B ）聚丙烯，结构单元为-CH 2-CHCH 3-，每个结构单元存在一个手性碳原子，所以聚丙烯具有旋光异构。

N

H CH 26

CH 24

C

C

O O n

H CH 2

n

C O OH H

C CH 2n CH 2

C ）1，4-聚异戊二烯，分子中存在孤立双键，有顺反异构，无旋光异构。

D ）3，4-聚丁二烯，有旋光异构性。

E ）聚甲基丙烯酸甲酯，有旋光异构性。

F ）硫化橡胶，无手性碳原子，无旋光异构。

8

．何谓大分子链的柔顺性？试比较下列高聚物大分子链的柔顺性，并简要说明理由。

答：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。

这些大分子链的柔顺性排序（按柔顺性依次减小排列）：(2)>(1)>(3) > (4) > (5) 理由：聚异戊二烯分子中含有孤立双键，孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较小，分子柔顺性最好，因为键角较大（120o ）且双键上只有一个取代基或一个H 。

聚乙烯是结构规整的分子，氢原子体积小，分子柔顺性也较好 聚氯乙烯含有极性侧基—Cl ，分子间相互作用力较大，分子柔顺性变差 聚对苯二甲酸乙二醇酯主链中含有苯环，使分子链柔顺性更差

聚丙烯腈含有强极性侧基，分子间作用力非常大，内旋转位垒高，分子链柔顺性最差。

9、写出下列各组高聚物的结构单元，比较各组内几种高分子链的柔性大小，并说明原因。

1）聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯

2）聚乙烯，聚乙炔，顺式1，4聚丁二烯 3）聚丙烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈 4）聚丙烯，聚异丁烯 5）聚氯乙烯，聚偏氯乙烯

6）聚乙烯，聚乙烯咔唑，聚乙烯基叔丁烷 7）聚丙烯酸甲酯，聚丙烯酸丙酯，聚丙烯酸戊酯 8）聚酰胺66，聚对苯二甲酸对苯二胺

9）聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯 答：

1）结构单元分别为：

CH 2C H Cl

n

3

C CH CH 2

n

N

5

CH 2

n

C CH

3

CH

CH 2

2

CH 2n

CH 21CH 2

C O O O

n

C O

2

4