高分子物理习题解

9、试总结你所学习的高聚物那些性质与链段运动 有关？ 答：溶胀 橡胶弹性 蠕变 应力松驰 熔体弹性 内耗 强迫高弹性 Tg
均与链段运 动有关
13、试讨论Tb，Tg，Tf ，Tm，Td的区别与联系， 以及对高聚物成型加工和使用的意义。
ε M1 M2
0
Tb
Tg
Tf1
Tf2 Td
T
ε
M1
M2
0
Tm
Tf2
18、今有一种三嵌段共聚物M-S-M，实验中测定， 当聚苯乙烯嵌段（S）的质量百分数为50%时， 在苯溶剂中S段的均方根长度为10.2nm。当CC键角为109°28′、键长为0.15nm，假定内旋 转不受位垒限制时，求出共聚物中S段和M段 （PMMA）的聚合度。 答：∵键角一定，内旋转不受位垒限制， ∴是自由旋转链。
203K 298K t (298) lg 11.3015 t (203)
(1)
203K 253K t (253) lg 8.5827 t (203) (1) (2) : t (298) lg 2.7188 t (253) t (253) 5234hr
(2)
t (298) 10hr
CHCl
O φ
CH3 C φ CH3
O O C
n
④> ①> ③ >②
B、 ①
CH2
CH
n
②
CH2
H C
COOH
n COOCH3
③
CH 2
CH 3 C
n
④
CH2
H C
n
COOH
COOC2H5
③>①>②>④
8、天然橡胶的松弛活化能近似 1.05KJ/mol(结构单元），试估计一块天 然橡胶由27℃升温到127℃时，其松弛时 间缩短了几倍？ 答： e E / RT
Td
T
Tb<Tg<Tf<Td Tg<Tm(Tf1)<Tf2<Td Tb~~Tg塑料使用区 <Tm 使用区 Tf ~~Td 加工区 > Tm或>Tf 加工区 Tf与分子量有关 高弹区与分子量有关 Tg ~~Tf 橡胶使用区 Tm=KTg K=2时 （对称链） K=1.5时 （非对称链）
19、试比较HDPE和LDPE的抗张强度和抗冲击强 度的大小。 答：抗张强度：HDPE>LDPE 抗冲击强度： HDPE<LDPE
2 0
M、 、h
/M
12、试举出三种热力学参数，用它们对聚合物溶解 性能进行判断，在什么情况下溶剂是良溶剂，一 般溶剂，θ溶剂，非溶剂。
答； 良溶剂 X1 <<1/2 A2 >>0 θ T>>θ α >>1 一般溶剂 θ溶剂 非溶剂 <1/2 =1/2 >1/2 >0 =0 <0 T>θ T=θ T< θ >1 =1 <1
g g
Baidu Nhomakorabea
(433) 17.44(433 Tg ) lg 11.3015 (Tg ) 51.6 433 Tg
lg (Tg ) lg 5 11.3015 12.0005
(Tg ) 1012 Pa S

473 Tg 100
A exp (473) 0.1953 e 0.8226 (433) (473) 0.8226 (433) 0.8226 5 4.11Pa.S
A、 在分子数相同的情况下 共混时的M n和M w ; B、 在重量相同的情况下共 混时的M n和M w ;
答：A、 M n 3 104 B、 M n 1.67 10
4
M w 4.33104 M w 3 10
4
5、在25℃的H 溶液中测得浓度为7.36kg/m3的聚 氯乙烯溶液渗透压数据为270Pa，求此试样的分 子量和第二维利系数A2（R=8.314J/K· mol）， 并指出所得分子量是何种统计平均值。
prc 19.4
混 11 1 1 11 1 (1 1 )


pvc 混 19.4
3.31 3.1
19.61 16.3 16.31 19.4
1 31/ 33
1 2 / 33 0.061

4、今有分子量为1x104和5x104的两种高聚物， 试计算：
9、溶胀和溶解有何不同？试从分子运动观点说明 线型高聚物和交联高聚物溶胀的最终状态的区别。
答：选择溶剂的原则：相似相溶，溶度参数相近， X1<1/2 或溶剂化原则。 粗汽油是非极性溶剂。PE虽是非极性，但是 结晶性的聚合物、室温不能破坏晶格，故PE桶可 用来装粗汽油。
11、用磷酸三苯酯（δ1=19.6）作PVC的增塑剂， 为了增加相溶性，尚需加入一种稀释剂 （ δ2=16.3，分子量M=350）试问这种稀释剂 的最适量是多少？ 答：查得：
答： 是溶液，
A2 0
RT C M RTC M 6.75104 ( g / m ol) M Mn
11、从高分子溶液的光散射、渗透压和粘度的测定 中，分别可以获得哪些有关高分子结构的信息？ 答：
答 : 光散射法: M w , A2 X 1、 S h
2
2
膜渗透压法：M n，A 2 X 1和 粘度法： 、 M n、
2 h2 2 NL fr
10.22 N 2 2312 2 2L 2 0.15
h2 fr
设S段的聚合度为Xn，则
n N 2 2312 2 1156
St的化学式量为104，NMA为100，设M段 的聚合度为Xnˊ，据题意得： 1156x104=2 Xnˊx100 Xnˊ=601
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。
* CH2 CH2 *
n
*
CH2 C CH3
CH
CH2
n
*
*
H2 C
H * C n Cl *
H C CN
n
O O CH2 CH2 O C
O C *
*
CH2
*
答：大分子能改变构象的性质。 PIP>PE>PVC>PET>PAN
( E / RT )
1、试绘出高聚物熔体冷却至很低温度时的比容— 温度曲线。标出结晶和非晶过程的特征温度熔点 Tm和玻璃化温度Tg，说明高聚物和玻璃化转变过 程有何本质的区别。 答：如下图所示：结晶过程是相变；玻璃化过 程不是相变，是松弛过程。
V 玻璃化
Tg
Tm
T
10、比较下列高聚物熔点之高低： A、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚氧化甲烯 B、聚已二酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二脂、 聚对苯二甲酸丁二脂 C、尼龙-1010 尼龙-610 D、尼龙-6 尼龙-7 答：A、聚氯化乙烯<PE<POM B、聚已二酸乙二酯<PBT<PET C、PA-1010<PA-610 D、PA-6<PA-7
4、按要求绘制示意图 （1）、两个不同分子量的线型非晶高聚物 的形变—温度曲线和模量—温度曲线（试样 MA>MB） （2）、体型酚醛树脂和低硫化度丁二烯橡 胶的模量—温度曲线 （3）、增塑和未增塑高聚物的模量—温度 曲线
（1） ε ε
0
Tg
TfB TfA T
0
Tg
TfB TfA T
（2 ）
lgE
6、分子间作用的本质是什么?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）、聚丙烯酸各有哪些分 子间作用力？ 答：分子间力是非键合力、次价力、物理力。 其化学组成，结构，M及温度、分子间的距离 对分子间作用力均有影响。 PE：色散力 PP：色散力 PVC：色散力，诱导力，取向力 PA 色散力，诱导力， PAA 取向力，氢键
18、是否容易结晶和结晶度高的聚合物其熔点就 一定是高的？以下几种高聚物哪种容易结晶？ 哪种熔点高？ 聚乙烯 聚丙烯 聚碳酸酯 尼龙-66
答：结晶能力：PE>PP>PA-66>PC 熔 点：PE<PP<PA-66<PC
第六章习题解答
7、由聚异丁烯的时—温等效组合曲线可知，在 298K时，其应力松弛到105N/m2约需10小时， 试计算在253K达到同一数值所需的时间。 （已知聚异丁烯的玻璃化温度为203K） 答： t (T ) 17.44(T Tg ) lg t (Tg ) 51.6 T Tg
8、在室温下，有无溶剂可以使下列各高聚物溶解？ 为什么？A、聚乙烯；B、聚丙烯；C、聚酰胺 （尼龙-6）；D、聚苯乙烯；E、聚对苯二甲酸 乙二酯；F、硫化橡胶 答： A：PE，结晶，非极性，在室温无溶剂可溶 B：PP，同A C：PA-6，结晶，极性，在室温有溶剂可溶 D：PS，非晶，在室温有溶剂可溶。 E：PET，同C F：硫化橡胶，分子间交联，无溶剂可溶， 可能溶胀
0
(300) 1.11 (400) ( 400) 或 0 .9 (300)
故缩短了 0.1倍.
(300) (400) 0 .1 (300) (400) 0.9 (300)
9、已知增塑聚氯乙烯的玻璃化温度为338K， 粘流温度为418K，流动活化能 8.31KG/mol，433K时的粘度为5Pa.S，求 此增塑聚氯乙烯在338K和473K时的粘度 各为多少？ 答： 433K在T ~ T 100 ℃之内
（3 ）
lgE 未增塑 低硫化度的 丁二烯橡胶 增塑 0
体型酚醛
0
T
T
7、写出下列高聚物的结构单元，并比较其玻璃 化温度的大小： A、聚氯乙烯 聚异丁烯 聚偏二氯乙烯 聚碳 酸酯 B、聚丙烯酸 聚丙烯酸甲脂 聚甲基丙烯酸 聚丙烯酸乙酯
答：A、①
③
H2 C
Cl2 C
n
n
②
④
CH2
(CH3)2 C
n
CH2