高分子化学习题与解答

第一章绪论

名词解释

高分子化合物（）：所谓高分子化合物，系指那些由众多原子或

原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。

单体（）：合成聚合物所用的-低分子的原料。如聚氯乙烯的单体为氯乙烯。

重复单元（）：在聚合物的大分子链上重复出现的、组成相同的最小基本单元。如聚氯乙烯的重复单元为。

单体单元（）：结构单元与原料相比，除了电子结构变化外，其原子种类和各种原子的个数完全相同，这种结构单元又称为单体单元。

结构单元（）：单体在大分子链中形成的单元。聚氯乙烯的结构单元为。

聚合度（、X n）( ) ：衡量聚合物分子大小的指标。以重复单

元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以X n 表示。聚合物是由一组不同聚合度和不同结构形态的同系物的混合物所组成，因此聚合度是一统计平均值。

聚合物分子量（）：重复单元的分子量与重复单元数的乘积；

或结构单元数与结构单元分子量的乘积。

数均分子量( )：聚合物中用不同分子量的分子数目平均

的统计平均分子量。，：相应分子所占的数量分数。

重均分子量（）：聚合物中用不同分子量的分子重量平均的统计平均分子量。，：相应的分子所占的重量分数。

粘均分子量（）：用粘度法测得的聚合物的分子量。

分子量分布（, ）：由于高聚物一般由不同分子量的

同系物组成的混合物，因此它的分子量具有一定的分布，分子量分布一般有分布指数和分

子量分布曲线两种表示方法。

多分散性（）：聚合物通常由一系列相对分子量不同的大分子同系物组成的

混合物，用以表达聚合物的相对分子量大小并不相等的专业术语叫多分散性。分布指数( ) ：重均分子量与数均分子量的比值。即。用来表征分子量

分布的宽度或多分散性。

问答题

1.与低分子化合物比较，高分子化合物有何特征?

解：与低分子化合物相比，高分子化合物有以下主要特征：

(1)高分子化合物分子量很大，分子往往由许多相同的简单的结构单元通过共价键重复连接而成；

(2)即使是一种“纯”的高分子化合物，它也是化学组成相同而分子量不等，结构不同的同系聚合物的混合物。它具有分子量和结构的多分散性；

(3)高分子化合物的分子有几种运动单元；

(4)高分子化合物的结构非常复杂，需用一次、二次和三次结构来描述它。一次结构是指一个大分子链中所包含的结构单元和相邻结构单元的立体排布。二

次结构是指单个大分子链的构象或聚集态类型。三次结构是指形成复杂的高分子聚集体中大分子的排列情况。

2. 何谓高分子化合物?何谓高分子材料？

解：高分子化合物是指由多种原子以相同的，多次重复的结构单元通过共价键连接起来的，分子量是104-106的大分子所组成的化合物。

高分子材料是指以高分子化合物为基本原料，加上适当助剂，经过一定加工制成的材料。

3. 何谓高聚物?何谓低聚物?

解：物理化学性能不因分子量不同而变化的高分子化合物称为高聚物。反之，其物理和化学性能随分子量不同而变化的聚合物成为低聚物。但也有将分子量大于一万的聚合物称为高聚物，分子量小于一万的聚合物称为低聚物。

4. 何谓重复单元、结构单元、单体单元、单体和聚合度？

解：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)。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于组合称为结构单元。聚合物中具有与单体相同化学组成而不同电子结构的单元称为单体单元。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。高分子链中重复单元的重复次数称为聚合度。

5. 何谓分子量的多分散性?如何表示聚合物分子量的多分散性?试分析聚合物

分子量多分散性存在的原因。 解：聚合物是分子量不等的同系物的混合物，其分子量或聚合度是一平均值。这种分子量的不均一性称为分子量的多分散性。分子量多分散性可以用重均分子量和数均分子量的比值来表示。这一比值称为多分散指数，其符号为，即分子量均一的聚合物其为1。越大则聚合物分子量的多分散程度越大。分子量多分散性更确切的表示方法可用分子量分布曲线表示。以分子量为横坐标，以所含各种分子的重量或数量百分数为纵坐标，即得分子量的重量或数量分布曲线。分子量分布的宽窄将直接影响聚合物的加工和物理性能。聚合物分子量多分散性产生的原因主要由聚合物形成过程的统计特性所决定。

6. 聚合物的平均分子量有几种表示方法，写出其数学表达式。

解：（1）数均分子量

iMi N Mi

Wi Wi Ni NiMi Mn ~∑=∑∑=∑∑=

（2）重均分子量

iMi W NiMi

NiMi Wi WiMi Mw ~

2∑=∑∑=∑∑=

以上两式重N i W i

M

i

分别代表体系中i 聚体的分子数、重量和分子量。

∑N i

，∑W i

和∑M i

分别代表对分子量不等的所有分子，从i 等于1到无穷

作总和，N i

~和W

i

~分别代表i 聚体的分子分率和重量分率。 （3）粘均分子量

⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛∑+∑=∑∑=M N M N W M W M

i i a i i i

a i i a

a

v

1/1/1

式中a 是高分子稀溶液特性粘度-分子量关系式的系数，一般为0.5-0.9。

7. 数均分子量

M

n

和重均分子量

M

w

的物理意义是什么?试证明府

M

w

≥M n

解：数均分子量的物理意义是各种不同分子量的分子所占的分数与其相对应的分子量乘积的总和。

重均分子量的物理意义是各种不同分子量的分子所占的重量分数与其相对应的分子量乘积的总和。

设M i 为i 聚体的分子量，则()0~2

≥∑-N

M M i

n i

即 02~~~22

≥-+∑∑∑M

N

M N

M N M i

i

n i

n

i

i

亦即0≥•-•M M M M n n n w

故当M M n i ≡时，M M n w ≡，当M M n i ≠时，M M n w >。

8. 试写出下列单体得到链状高分子的重复单元的化学结构。

(1) α-甲基苯乙烯 (2) 偏二氰基乙烯

(3) α-氰基丙烯酸甲酯 (4) 双酚环氧氯丙烷 (5) 对苯二甲酸+丁二醇 (6) 己二胺+己二酸

解：⑴

nCH 2

C(CH 3C 6H 5

CH 2C

CH 3

6H 5

n

⑵

nCH 2

C(CN) CH 2C

CN

n