高分子物理习题课-第二章
金日光_华幼卿_第三版_高分子物理课后习题答案(详解)要点
高分子物理答案详解（第三版）第1章高分子的链结构1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型。
等。
2．构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？答：（1）区别：构象是由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型则是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。
（2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同的构型。
3.为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈31螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？答（1）由于等规立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形（…ttt…）构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原则。
（2）由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比范德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量最低的构象。
4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子），值愈大，柔顺性愈差；（2）特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好；（3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。
5．聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。
该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下为塑料而不是橡胶。
（2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；（3）顺式聚1，4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1，4-异戊二烯（杜仲橡胶）。
（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。
7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。
解：8.某单烯类聚合物的聚合度为104，试估算分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的多少倍？（假定该分子链为自由旋转链。
高分子物理作业答案-2
高分子物理习题集-答案适用：高分子专业班级第二章 高分子溶液4．什么是Θ温度？如何测定Θ温度？若温度高于、等于和低于Θ温度时，试分别讨论高分子溶液的热力学性质及高分子在溶液中的形态。
答：（1）当112χ→时，高分子溶液可以视为理想溶液，Flory 导出()112-=-1-T θχκφ当T θ→时，112χ→，此时的温度称为Θ温度。
（0.4）（2）测定Θ温度的方法有：渗透压法和外推法。
（0.3）（3）当T ＞θ时，1E μ∆＜0.说明高分子溶液比理想溶液更倾向于溶解，也就是说，高分子链在T ＞θ时的溶液中由于溶剂化作用而扩张。
T=θ时， 1E μ∆=0。
即高分子溶液符合理想溶液的规律，高分子链此时是溶解的，但是链不溶胀也不紧缩。
T ＜θ时，1E μ∆＞0,。
链会紧缩，溶液发生沉淀。
（0.3）6．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 ．聚丙烯腈D ．聚酰胺（尼龙-6）E ．聚苯乙烯F ．PMMAG ．聚对苯二甲酸乙二酯H ．硫化橡胶I ．固化的环氧树脂 答：A ．聚乙烯，结晶聚合物，非极性，在室温下无溶剂可溶B ．聚丙烯，同上C ．聚丙烯腈，极性结晶高聚物，室温下可溶于极性溶剂D ．聚酰胺（尼龙-6），结晶聚合物，极性，在室温下有溶剂可溶E ．聚苯乙烯，非晶聚合物，非极性，在室温下有溶剂可溶F ．PMMA ，极性非晶聚合物，分子堆砌松散，室温下可溶于极性溶剂G ．聚对苯二甲酸乙二酯，同DH ．硫化橡胶，分子间交联，无溶剂可溶，可溶胀I ．固化的环氧树脂，同H7、35℃时，环己烷为聚苯乙烯（无规立构）的θ溶剂。
现将300mg 聚苯乙烯（ρ=1.05 g/cm 3，Mn=1.5×105）于35℃溶于150ml 环己烷中，试计算：（1）第二维利系数A2；（2）溶液的渗透压。
答：（1）θ溶液，所以A2=0（2）θ溶液中1RT C M∏=，所以 33353008.314(/)30810(/)15034.2/34.21.510/J K mol K g m C RT J m Pa M g mol⎛⎫⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭∏====⨯ （1J=1N .m ）8、 解释产生下列现象的原因：(1)聚四氟乙烯至今找不到合适的溶剂．(2)硝化纤维素难溶于乙醇或乙醚，却溶于乙醇和乙醚的混合溶剂中．(3)纤维素不能溶于水，却能溶于铜铵溶液中．（1）原因有二，一是其2/13)/cal （6.2cm =δ，很难找到δ这么小的溶剂；二是其熔点高达327℃，熔点以上体系具有高黏度，对于非极性结晶性高分子要求升温到接近熔点，没有适当溶剂既能δ相近又能有高沸点。
高分子课程第二章作业(含答案解释)
高分子化学第二章课后作业（共100分）1、简述逐步聚合的实施方法。
（10分）答案：2、影响线形缩聚物聚合度的因素有哪些？两单体非等化学计量，如何控制聚合度？（10分）备注：影响线形缩聚物聚合度中的第四个因素（反应条件）未回答的也可以给予满分。
另外批改时注意两单体非等化学计量的公式（应该有部分写成两单体等化学计量公式）3、己二酸与下列化合物反应，哪些能形成聚合物并说明原因。
（10分）A.乙醇B.乙二醇C.甘油D.苯胺E.己二胺答案：己二酸（f=2）为2官能度单体，因此能与己二酸形成聚合物的化合物有：乙二醇（f=2）、甘油（f=3）、己二胺（f=2）。
其中与乙二醇（f=2）、己二胺（f=2）形成线形缩聚物，与甘油（f=3）形成体形缩聚物。
答案解释：4、聚酯化和聚酰胺化的平衡常数有何差别？对缩聚条件有何影响？（10分）答案：(1)聚酯化反应平衡常数小，K=4，低分子副产物水的存在限制了聚合物分子量的提高，对聚合反应的条件要求较高，反应须在高温和高真空条件下进行，体系中水的残留量应尽量低，这样才能得到高聚合度的聚合物。
（2）聚酰胺化反应平衡常数中等，K=300-400,水对分子量有所影响，对聚合反应的条件要求相对温和。
聚合早期，可在水介质中进行；聚合后期，须在一定的减压条件下脱水，提高反应程度。
5、分别按Carothers法和Flory统计法计算下列混合物的凝胶点：（10分）（1）邻苯二甲酸酐和甘油按照摩尔比为1.5:0.98进行缩聚（2）邻苯二甲酸酐、甘油、乙二醇按照摩尔比为1.5:0.99:0.002进行缩聚答案：（1）Carothers法：邻苯二甲酸酐（f=2）官能度为2，甘油（f=3）官能度为3，邻苯二甲酸酐和甘油按照摩尔比为1.5：0.98进行缩聚的情况下，属于两基团不相等平均官能度=（2*3*0.98）/(1.5+0.98)=2.371，凝胶点=2/2.371=0.844Flory统计法：由题可知甘油（f=3）官能度为3，则支化单元分率ρ=1，基团比r=（0.98*3）/ (1.5*2)=0.98,f=3则凝胶点=1/[0.98+0.98*1*(3-2)]1/2=0.714（2）Carothers法：邻苯二甲酸酐（f=2）官能度为2，甘油（f=3）官能度为3，乙二醇（f=2）官能度为2，邻苯二甲酸酐、甘油、乙二醇按照摩尔比为1.5:0.99:0.002进行缩聚的情况下，属于两基团不相等平均官能度=2*（0.99*3+0.002*2）/(1.5+0.99+0.002)=2.387，凝胶点=2/2.387=0.838Flory统计法：由题可知甘油（f=3）官能度为3，则支化单元分率ρ=0.99*3/(0.99*3+0.002*2) =0.999，基团比r=（0.99*3+0.002*2）/(1.5*2)=0.991,f=3则凝胶点=1/[0.991+0.991*0.999*(3-2)]1/2=0.71解题思路：（1）首先判断该体系是属于两基团数相等还是两基团数不等；（2）Carothers法：根据体系的类型选择合适的公式计算出平均官能度，进而计算出凝胶点；（3）Flory统计法：根据体系的类型，得到官能度f为多少（此处注意与平均官能度不是一个概念，官能度f为多官能度单体的官能度），选择合适的公式计算出支化单元分率、基团比，进而计算出凝胶点。
高分子物理课后习题--名词解释
高分子物理(第四版)课后习题--名词解释(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--以下为1~6章的名词解释，资料来源为高分子物理（第四版）材料科学基础（国外引进教材），化工大词典，百度百科，维基百科等。
第一章高分子链的结构全同立构：高分子链全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构：高分子链由两种旋光异构单元交替键接而成构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列，这种排列是热力学稳定的，要改变构型必需经过化学键的断裂与重组分子构造（Architecture）：指聚合物分子的各种形状，一般高分子链的形状为线形，还有支化或交联结构的高分子链，支化高分子根据支链的长短可以分为短支链支化和长支链支化两种类型共聚物的序列结构：是指共聚物根据单体的连接方式不同所形成的结构，共聚物的序列结构分为四类：无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、接枝共聚物接枝共聚物：由两种或多种单体经接枝共聚而成的产物，兼有主链和支链的性能。
嵌段共聚物（block copolymer）：又称镶嵌共聚物，是将两种或两种以上性质不同的聚合物链段连在一起制备而成的一种特殊聚合物。
梯形聚合物：是由两个以上的单链相连生成的带状大分子链，结构类似梯型的聚合物。
环形聚合物：它的所有结构单元在物理性质和化学性质上都是等同的超支化聚合物：是在聚合物科学领域引起人们广泛兴趣的一种具有特殊大分子结构的聚合物构象：由于σ单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
链段：高分子链上划分出的可以任意取向的最小单元或高分子链上能够独立运动的最小单元称为链段。
链柔性：是指高分子链在绕单键内旋转自由度，内旋转可导致高分子链构象的变化，因为伴随着状态熵增大，自发地趋向于蜷曲状态的特性。
近程相互作用：是指同一条链上的原子或基团之间，沿着链的方向，因为距离相近而产生相互作用远程相互作用：因柔性高分子链弯曲所导致的沿分子链远距离的原子或基团之间的空间相互作用。
高分子物理(何曼君第三版)课后习题答案
PDMS 1.4-1.6 1.40 4.9
PIP 1.4-1.7 1.83 8
PIB 2.13 1.83 7.3
PS 2.2-2.4 2.00 8
PAN 2.6-3.2 3.26 13
EC 4.2 20 20
L0(nm) 结构单元数/链段
解：以上高分子链柔顺性的次序是：EC<PAN<PS<PIB<PIP PDMS 适于做纤维用的是 EC、PAN； 适于做塑料用的是 PS、(EC)； 适于做橡胶用的是 PIB、PIP、PDMS。
V V D D
V V D D
V D V D
Cl
Cl
Cl
这四种排列方式的裂解产物分别应为：
，
，
Cl
，
Cl
Cl
而实验得到这四种裂解产物的组成是10：1：1：10，可见原共聚物中主要为：
V V V
ห้องสมุดไป่ตู้
、
D
D
D
的序列分布，而其余两种情况的无规链节很少。
4 异戊二烯聚合时，主要有1，4-加聚和3，4-加聚方式，实验证明，主要裂解产物的组成与聚合时 的加成方法有线形关系。今已证明天然橡胶的裂解产物中
CH2 CH2 CH OH CH2 CH OH CH2 CH OH CH2O CH2 CH O CH O CH2 CH2 CH OH
同时若用HIO4氧化处理时，可得到乙酸和丙酮：
CH2 CH OH CH2 CH OH CH2 CH OH HIO4 CH3 C O OH
+
CH3 C O
CH3
若单体为头-头或尾-尾连接，则缩醛化时不易形成较不稳定的五元环，因之未反应的OH基数应更多 （>14%） ，而且经HIO4氧化处理时，也得不到丙酮：
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（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。
（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②反式1，4-加成③1，2-加成全同立构④1，2-加成间同立构⑤3，4-加成全同立构⑥3，4-加成间同立构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。
华东理工大学高分子科学课后答案高分子物理部分第二章
第二章（P255）1．简述聚合物的分子运动特点。
答：聚合物的分子运动的特点是：运动单元的多重性：聚合物的运动单元可以是侧基、支链、链节、链段和整个分子等。
高分子热运动是一个松弛过程：在一定的外界条件下，聚合物从一种平衡状态通过热运动达到与外界条件相适应的新的平衡态，这个过程不是瞬间完成的，需要一定的时间。
高分子热运动与温度有关：随着温度的升高，高分子热运动的松弛时间缩短。
2．试用自由体积理论解释聚合物的玻璃化转变。
答：根据自由体积理论，液体或固体物质的体积是由两部分组成的：一部分是被分子占据的体积，称为已占体积，另一部分是未被占据的以“孔穴”形式分散于整个物质之中的自由体积。
正是由于自由体积的存在，分子链才可能通过转动和位移而调整构象。
自由体积理论认为，当高聚物冷却时，起先自由体积逐渐减少，到某一温度时，自由体积将达到最低值，这时高聚物进入玻璃态。
在玻璃态下，由于链段运动被冻结，自由体积也被冻结，并保持一恒定值。
因此，对任何高聚物，玻璃化温度就是自由体积达到某一临界值时的温度，高聚物的玻璃态可视为等自由体积状态。
3．何谓玻璃化转变温度？简述一种测量聚合物玻璃化温度的方法。
答：聚合物玻璃态与高弹态之间的转变称为玻璃化转变，对应的转变温度为玻璃化转变温度。
玻璃化转变温度可以用膨胀计法测定，即直接测量高聚物的体积或比容随温度的变化。
从体积或比容对温度曲线两端的直线部分外推，其交点对应的温度作为T；g T也可以用差热分析测量，其基本原理是在等速升温的条件下，连续测定被测试g样与惰性基准物之间的温度差△T，并以△T对试样T作图，即得差热曲线，曲线上出现一台阶，台阶处所对应的温度即为T。
g4．试从分子运动的观点说明非晶聚合物的三种力学状态和两种转变。
答：在玻璃态下（T<Tg ），由于温度较低，分子运动的能量很低，不足以克服主链内旋转的位垒，因此不足以激发起链段的运动，链段处于被冻结的状态，只有那些较小的运动单元，如侧基、支链和小链节能运动。
关于高分子物理习题答案
高分子物理习题答案第一章高分子链的结构3．高分子科学发展中有二位科学家在高分子物理领域作出了重大贡献并获得诺贝尔奖，他们是谁？请列举他们的主要贡献。
答：（1）H. Staudinger（德国）：“论聚合”首次提出高分子长链结构模型，论证高分子由小分子以共价键结合。
1953年获诺贝尔化学奖。
贡献：（1）大分子概念：线性链结构（2）初探[?]=KM?关系（3）高分子多分散性（4）创刊《die Makromol.Chemie》1943年（2）P. J. Flory（美国），1974年获诺贝尔化学奖贡献：（1）缩聚和加聚反应机理（2）高分子溶液理论（3）热力学和流体力学结合（4）非晶态结构模型6．何谓高聚物的近程（一级）结构、远程（二级）结构和聚集态结构？试分别举例说明用什么方法表征这些结构和性能，并预计可得到哪些结构参数和性能指标。
答：高聚物的一级结构即高聚物的近程结构，属于化学结构，它主要包括链节、键接方式、构型、支化和交联结构等，其表征方法主要有：NMR, GC, MS, IR, EA, HPLC, UV等。
而高聚物的二级结构即高聚物的远程结构，主要包括高分子链的分子量、分子尺寸、分子形态、链的柔顺性及分子链在各种环境中所采取的构象，其表征方法主要有：静态、动态光散射、粘度法、膜渗透压、尺寸排除色谱、中子散射、端基分析、沸点升高、冰点降低法等。
高聚物的聚集态结构主要指高分子链间相互作用使其堆积在一起形成晶态、非晶态、取向态等结构。
其表征方法主要有：x-射线衍射、膨胀计法、光学解偏振法、偏光显微镜法、光学双折射法、声波传播法、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、核磁共振，热分析、力学分析等。
8．什么叫做高分子的构型？试讨论线型聚异戊二烯可能有哪些不同的构型。
答：由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布。
1，2：头-头，全同、间同、无规；头-尾，全同、间同、无规3，4：头-头，全同、间同、无规；头-尾，全同、间同、无规1，4：头-头，顺、反；头-尾，顺、反9．什么叫做高分子构象？假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高其等规度？说明理由。
高分子物理课后习题答案(详解)
高分子物理答案详解〔第三版〕第1章高分子的链结构1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型。
等。
2．构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？答：〔1〕区别：构象是由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型那么是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。
〔2〕不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同的构型。
3.为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈31螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？答〔1〕由于等归立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形〔…ttt…〕构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原那么。
〔2〕由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比范德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量最低的构象。
4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：〔1〕空间位阻参数〔或称刚性因子〕，值愈大，柔顺性愈差；〔2〕特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好；〔3〕连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。
5．聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。
该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下为塑料而不是橡胶。
6.从结构出发，简述以下各组聚合物的性能差异：〔1〕聚丙烯睛与碳纤维；〔2〕无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；〔3〕顺式聚1，4-异戊二烯〔天然橡胶〕与反式聚1，4-异戊二烯〔杜仲橡胶〕。
〔4〕高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。
(1)线性高分子梯形高分子(2 非晶高分子结晶性高分子(3)柔性(4)高密度聚乙烯为平面锯齿状链，为线型分子，模量高，渗透性小，结晶度高，具有好的拉伸强度、劲度、耐久性、韧性；低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯〔每1000 个主链C 原子中约含15～35 个短支链〕，结晶度较低，具有一定的韧性，放水和隔热性能较好；交联聚乙烯形成了立体网状的结构，因此在韧性、强度、耐热性等方面都较高密度聚乙烯和低密度聚乙烯要好。
高分子物理课后答案
高分子物理课后答案第一章：高分子链的结构一、根据化学组成不同，高分子可分为哪几类？（1、分子主链全部由碳原子以共价键相连接的碳链高分子2、分子主链除含碳外，还有氧、氮、硫等两种或两种以上的原子以共价键相连接的杂链高分子3、主链中含有硅、硼、磷、铝、钛、砷、锑等元素的高分子称为元素高分子4、分子主链不含碳，且没有有机取代基）二、什么是构型，不同构型分别影响分子的什么性能？（构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何构型；1、旋光异构影响旋光性2、几何异构影响弹性 3、键接异构对化学性能有很大影响）三、什么是构造，分子构造对高分子的性能有什么影响？（分子构造是指聚合物分子的各种形状，线性聚合物分子间没有化学键结构，可以在适当溶剂中溶解，加热时可以熔融，易于加工成型。
支化聚合物的化学性质与线形聚合物相似，但其物理机械性能、加工流动性能等受支化的影响显著。
树枝链聚合物的物理化学性能独特，其溶液黏度随分子量增加出现极大值。
）四、二元共聚物可分为哪几种类型？（嵌段共聚物、接枝共聚物、交替共聚物、统计共聚物）五、什么是构象？什么是链段？分子结构对旋转位垒有什么影响？（构象表示原子基团围绕单元链内旋转而产生的空间排布。
把若干个链组成的一段链作为一个独立运动的单元，称为链段。
位垒：1、取代基的基团越多，位垒越大2、如果分子中存在着双键或三键，则邻近双键或三键的单键的内旋转位垒有较大下降。
）六、什么是平衡态柔性？什么是动态柔性？影响高分子链柔性的因素有哪些？（平衡态柔性是指热力学平衡条件下的柔性，取决于反式与旁式构象之间的能量差。
动态柔性是指外界条件影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构象转变的难易程度，转变速度取决于位能曲线上反式与旁式构象之间转变位垒与外场作用能之间的联系。
影响因素：一、分子结构：1、主链结构2、取代基3、支化交联4、分子链的长链二、外界因素：温度、外力、溶剂）七、自由连接链？自由旋转链？等效自由连接链？等效自由旋转链？蠕虫状链？（自由连接链：即键长l 固定，键角⊙不固定，内旋转自由的理想化模型。
_高分子物理课后习题答案(详解)
�位单�量能的要需所时化汽体聚凝积体位单为义定 DEC�度密能聚内�1��答 �度密能聚内的物合聚定测何如�何如系关的力用作间子分与它�度密能聚内叫么什.2 。性和亲的有具所物混共的等不度程一均构结观微成形混共过通�子分高上以种两或种两�性容相的金合子分高 。列排优择的向方用作力外着沿元单构结他其或链子分�下用作力外种某在指是向取的物合聚�向取 。� 度晶结积体�数分积体者或� 度晶结量质�数分量质的占所分部晶结的中样试�度晶结 。类分的行进所素元称对征特的体晶据根�系晶 2mc/J�位单�量能的要需所时化汽体聚凝积体位单为义定 DEC�度密能聚内 。体气和体液、体固括包常通�的分区来现表的上能性学力观宏在动运子分的质物据根是�态状理物的质物为�态聚凝 。性容相的金合子分高�向取�度晶结�系晶�度密能聚内�态聚凝
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高分子物理第二章习题及解答
第二章2.1聚合物的晶态和非晶态结构2.1.1内聚能密度例2－1 根据高聚物的分子结构和分子间作用能，定性地讨论表2-3中所列各高聚物的性能。
表2-3线形高聚物的内聚能密度高聚物内聚能密度兆焦/米3 卡/厘米3聚乙烯259 62聚异丁烯272 65天然橡胶280 67聚丁二烯276 66丁苯橡胶276 66聚苯乙烯305 73高聚物内聚能密度兆焦/米3 卡/厘米3聚甲基丙烯酸甲酯347 83聚醋酸乙烯酯368 88聚氯乙烯381 91聚对苯二甲酸乙二酯477 114尼龙66 774 185聚丙烯腈992 237解：（1）聚乙烯、聚异丁烯、天然橡胶、聚丁二烯和丁苯橡胶都有较好的柔顺性，它们适合于用作弹性体。
其中聚乙烯由于结构高度对称性，太易于结晶，从而实际上只能用作塑料，但从纯C－C单键的结构来说本来应当有很好的柔顺性，理应是个橡胶。
（2）聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯和聚氯乙烯的柔顺性适中，适合用作塑料。
（3）聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙66和聚丙烯腈的分子间作用力大，柔顺性较差，刚性和强度较大，宜作纤维。
可见一般规律是内聚能密度<70卡/厘米3的为橡胶；内聚能密度70～100的为塑料；>100的为纤维。
2.1.2 比容、密度、结晶度例2－2 由文献查得涤纶树脂的密度ρc=1.50×103kg·m-3，和ρa=1.335×103kg·m-3，内聚能ΔΕ=66.67kJ·mol-1(单元)．今有一块1.42×2.96×0.51×10-6m3的涤纶试样，重量为2.92×10-3kg，试由以上数据计算：(1)涤纶树脂试样的密度和结晶度；(2)涤纶树脂的内聚能密度．解(l) 密度结晶度或(2) 内聚能密度文献值CED＝476(J·cm-3)例2－3 试从等规聚丙烯结晶（α型）的晶胞参数出发，计算完全结晶聚丙烯的比容和密度。
高分子物理习题集-2010-2011学期使用
高分子物理习题集第一章高聚物的结构1．简述高聚物结构的主要特点。
2．决定高分子材料广泛应用的基本分子结构特征是什么？3．高分子凝聚态结构包括哪些内容？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？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。
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？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。
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理由: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,聚异丁稀；5）聚氯乙烯,聚偏氯乙烯；6）聚乙烯,聚乙烯基咔唑,聚乙烯基叔丁烷；7）聚丙烯酸甲酯,聚丙烯酸丙脂,聚丙酸戌酯；8）聚酰胺6.6,聚对苯二甲酰对苯二胺；9）聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸丁二醇酯。
10．为什么真实的内旋高分子链比相应的高斯链的均方末端距要大些？11．分子量不相同的聚合物之间用什么参数比较其大分子链的柔顺性？12．试从统计热力学观点说明高分子链柔顺性的实质。
~\：CH 2~C —CH —CHCl CH —化+ CN “CH 3 n13．用键为单位统计大分子链的末端距与用链段为单位统计末端距有何异同？那种方法更复合实际情况？14．一个高分子链的聚合度增大100倍，其链的尺寸扩大了多少倍？15.假定聚丙烯中键长为0.154nm,键角109.5。
，无扰尺寸A=835x10-4nm,刚性因子（空间位阻参数）b二1.76，求其等效自由结合链的链段长度b。
高分子物理作业习题
高分子物理习题：第一章高分子链的结构一、概念与名词高聚物的结构高分子链结构聚集态结构近程结构远程结构化学结构物理结构构型旋光异构全同立构间同立构无规立构有规立构等规度几何异构顺反异构键接异构序列序列分布数均序列长度支化度交联度IPN Semi-IPN 构象单键内旋转链段近程相互作用远程相互作用无规线团柔顺性平衡态柔顺性动态柔顺性末端距均方末端距根均方末端距均方回转半径最可几末端距自由结合链自由旋转链伸直链等效自由结合链高斯链无扰尺寸空间位阻参数特征比一级近程排斥力二级近程排斥力热塑性聚合物热固性聚合物热力学链段长度动力学链段长度二、基本理论与基本问题1.下列哪种聚合物是热塑性的（）a.硬质橡胶b.酚醛树脂c.硫化橡胶d.HDPE2.高压聚乙烯因为在聚合时压力很大，所以产品的密度也高，低压聚乙烯因为聚合时压力低，所以产品密度也低。
（）3.所谓自由旋转链，就是键角（θ），内旋转角（θ）均不受限制的高分子链。
（）4.高分子在晶体中是规则排列的，只有全同立构或间同立构的高分子才能结晶，无规立构高分子（也有例外）不能结晶。
（）5.HPPE聚合时压力很大，LPPE聚合时压力很小。
所以二者的密度a、HPPE>LPPEb、HPPE<LPPEc、HPPE=LPPE6.分子量相同的大分子链，链越柔顺则线团尺寸（）a、越小b、越大c、基本不变7.下列高聚物，单个分子链柔顺性最大的是（）a、聚已二酸乙二醇酯b、聚丙烯（全同）c、聚二甲基硅氧烷8.α-取代烯烃聚合物，当不对称碳原子在链中的排列方式为DLDL……，则这种聚合物的立构属于（）a、全同b、无规c、间同9.高顺1，4-聚异戊二烯在室温下为（）a、塑料b、橡胶c、纤维10.按高聚物结构层次的划分，高分子链的构型属于（）a、一次结构b、二次结构c、三次结构11.下列三种高聚物中，耐热性最好的是( )a、聚酰亚胺b、尼龙-66c、芳香尼龙12.哪种聚合物在室温下透气性更好（）a、等规聚丙烯b、无规聚丙烯13.下列哪种聚合物是热塑性（）a、硬质橡胶b、HDPE14.下列哪种聚合物是支链聚合物（）a、HDPEb、等规聚丙烯c、LDPE15.等规聚丙烯的大分子链，在晶体中呈螺旋构象。
高分子物理习题答案
高分子物理习题答案第一章高分子链的结构3．高分子科学发展中有二位科学家在高分子物理领域作出了重大贡献并获得诺贝尔奖，他们是谁？请列举他们的主要贡献。
答：（1）H. Staudinger（德国）：“论聚合”首次提出高分子长链结构模型，论证高分子由小分子以共价键结合。
1953年获诺贝尔化学奖。
贡献：（1）大分子概念：线性链结构（2）初探[?]=KM?关系（3）高分子多分散性（4）创刊《die 》1943年（2）P. J. Flory（美国），1974年获诺贝尔化学奖贡献：（1）缩聚和加聚反应机理（2）高分子溶液理论（3）热力学和流体力学结合（4）非晶态结构模型6．何谓高聚物的近程（一级）结构、远程（二级）结构和聚集态结构？试分别举例说明用什么方法表征这些结构和性能，并预计可得到哪些结构参数和性能指标。
答：高聚物的一级结构即高聚物的近程结构，属于化学结构，它主要包括链节、键接方式、构型、支化和交联结构等，其表征方法主要有：NMR, GC, MS, IR, EA, HPLC, UV等。
而高聚物的二级结构即高聚物的远程结构，主要包括高分子链的分子量、分子尺寸、分子形态、链的柔顺性及分子链在各种环境中所采取的构象，其表征方法主要有：静态、动态光散射、粘度法、膜渗透压、尺寸排除色谱、中子散射、端基分析、沸点升高、冰点降低法等。
高聚物的聚集态结构主要指高分子链间相互作用使其堆积在一起形成晶态、非晶态、取向态等结构。
其表征方法主要有：x-射线衍射、膨胀计法、光学解偏振法、偏光显微镜法、光学双折射法、声波传播法、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、核磁共振，热分析、力学分析等。
8．什么叫做高分子的构型？试讨论线型聚异戊二烯可能有哪些不同的构型。
答：由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布。
1，2：头-头，全同、间同、无规；头-尾，全同、间同、无规3，4：头-头，全同、间同、无规；头-尾，全同、间同、无规1，4：头-头，顺、反；头-尾，顺、反9．什么叫做高分子构象？假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高其等规度？说明理由。
何曼君《高分子物理》(第3版)配套题库【课后习题】第2章 高分子的链结构 【圣才出品】
解：无论是均方末端距还是均方回转半径，都只是平均量，获得的只是高分子链的平均 尺寸信息。要确切知道高分子的具体形态尺寸，从原则上来说，只知道一个均值往往是不够 的。最好的办法是知道末端距的分布函数，也就是处在不同末端距时所对应的高分子构象实 现概率大小或构象数比例，这样任何与链尺寸有关的平均物理量和链的具体形状都可由这个 分布函数求出。所以需要推导高斯链的构象统计理论。
因 COS ＜1，对无限长的链，当 n→∞， cosn 0 ，则
此值称为持续长度（persistence length），用 a 来表示 ①
下面，我们再求另一个极限。假定使分子的总长 L 和持续长度 a 保持不变，把键长无 限分割，而且键角也无限缩小，以致θ→0，使高分子链的形状从棱角清晰的无规折线变成 方向逐渐改变的蠕虫状线条。分割后，1 减小而 n 增大，这样，可利用下列近似关系
6
4．推导自由旋转链的均方末端距和均方回转半径，验证是否满足式 。
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解：假定高分子是自由旋转链，包含 n 个长度为 1 的键，键角为π－θ，总长（或称轮 廓长度）为 L＝nl，假定把第一个键固定在 z 轴方向，求此链在 z 轴上的投影的平均值，以 ＜z＞表示，则
③
当 j＜i 时， j i (i j) ；当 j＞i 时， j i ( j i)
所以
N
N
N
j i (i j) ( j i)
④
j 1
j 1
j i 1
自然数列前
n
项的求和公式为：
Sn
1 2
n(n
1)
，将其代入④中，得
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高分子物理习题
高分子物理习题高分子物理习题第一章高分子链的结构1. 解释下列名词：A. 碳链高分子解：分子的主链全部由碳原子以共价键相连接的，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈等，它们大多由加聚反应制得。
B. 构象由单键内旋转而产生的分子链在空间的不同形态，它属于高分子的远程结构。
C. 构型分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
包括几何（顺反）异构和旋光（立体）异构，它属于高分子的近程结构。
D. 链段高分子主链上，由若干链节组成的刚性部分称为链段。
链段越长，它所包含的结构单元越多，分子链的柔顺性越小。
E. 聚碳酸酯、环氧树脂、尼龙66、聚芳砜等工程塑料，主要由缩聚和开环聚合反应得到，它们属于杂链高分子。
F. 取向结构解：在某些外力场（如拉伸应力或剪切应力）作用下，高分子链、链段或微晶可以沿外力作用方向择优排列的结构。
取向结构对材料的力学、光学、热性能影响显著。
G. 刚性因子刚性因子（空间位阻参数）σ: 即无扰均方末端距与FRC的均方末端距比值的平方根。
链的内旋转阻碍愈大，分子尺寸愈扩展，σ值愈大，柔顺性愈差。
2. 构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳-碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？解: 构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列，而构象是由于单键的内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
分子的构型是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重排，仅由键的内旋转是不能实现构型的转变。
全同立构和间同立构是旋光异构体，属于构型异构，所以不能通过C-C单键的内旋转来使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯。
1.试写出聚异戊二烯的可能构型？解: 1，4-加成顺式、反式、头头、头尾1，2-加成全同、间同、无规、头头、头尾 23，4-加成全同、间同、无规、头头、头尾1. 如何区分支化和交联的同种聚合物。
解:支化高分子是热塑性的聚合物，它可在适当的溶剂中溶解，加热会熔融；交联高分子与支化高分子有质的区别。
高分子物理 第二章习题答案
第一章 习题答案一、 概念1、构象：由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化叫构象。
而构型指2、构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
3、均方末端距：高分子链的两个末端的直线距离的平方的平均值。
4、链段：链段是由若干个键组成的一段链作为一个独立动动的单元，是高分子链中能够独立运动的最小单位。
5、全同立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成。
6、无规立构：当取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构体单元完全无规键接而成。
二、选择答案1、高分子科学诺贝尔奖获得者中，（ A ）首先把“高分子”这个概念引进科学领域。
A 、H. Staudinger,B 、K.Ziegler, G .Natta,C 、P. J. Flory,D 、H. Shirakawa2、下列聚合物中，（ A ）是聚异戊二烯(PI)。
A 、 CCH 2n CH CH 23B 、O C NH O C NH C 6H 4C 6H 4n C 、 CH Cl CH 2n D 、OC CH 2CH O O n O C3、链段是高分子物理学中的一个重要概念，下列有关链段的描述，错误的是（ C ）。
A 、高分子链段可以自由旋转无规取向，是高分子链中能够独立运动的最小单位。
B 、玻璃化转变温度是高分子链段开始运动的温度。
C 、在θ条件时，高分子“链段”间的相互作用等于溶剂分子间的相互作用。
D 、聚合物熔体的流动不是高分子链之间的简单滑移，而是链段依次跃迁的结果。
4、下列四种聚合物中，不存在旋光异构和几何异构的为（ B ）。
A 、聚丙烯，B 、聚异丁烯，C 、聚丁二烯，D 、聚苯乙烯5、下列说法，表述正确的是（ A ）。
A 、工程塑料ABS 树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。
B 、ABS 树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀，可提高制品拉伸强度和硬度。
C 、ABS 树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性，可改善冲击强度。
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例1 根据高聚物的分子结构和分子间作用能，定性地讨论表2-1中所列各高聚物的性能。
解：（1）聚乙烯、聚异丁烯、天然橡胶、聚丁二烯和丁苯橡胶都有较好的柔顺性，它们适合于用作弹性体。
其中聚乙烯由于结构高度对称性，太易于结晶，从而实际上只能用作塑料，但从纯C－C单键的结构来说本来应当有很好的柔顺性，理应是个橡胶。
（2）聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯和聚氯乙烯的柔顺性适中，适合用作塑料。
（3）聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙66和聚丙烯腈的分子间作用力大，柔顺性较差，刚性和强度较大，宜作纤维。
可见一般规律是内聚能密度<70卡/厘米3的为橡胶；内聚能密度70～100的为塑料；>100的为纤维。
例 2 由文献查得涤纶树脂的密度ρc =1.50×103
kg ·m -3
，和ρa =1.335×103
kg ·m -3
，内聚能ΔΕ=66.67kJ ·mol -1(单元)．今有一块1.42×2.96×0.51×10-6m 3的涤纶试样，重量为2.92×10-3kg ，试由以上数据计算：
(1) 涤纶树脂试样的密度和结晶度； (2) 涤纶树脂的内聚能密度．
解 (l) 密度
)(10362.110
)51.096.242.1(1092.23363
---⋅⨯=⨯⨯⨯==m kg V W ρ 结晶度
%8.21335
.150.1335.1362.1=--=--=a c a V
c f ρρρρ
或
%
3.23=--⋅=a
c a c W c
f
ρρρρρρ (2) 内聚能密度
)(473192
)10362.1/1(1067.663
3
3
0-⋅=⨯⨯⨯=⋅∆=cm J M V E CED 文献值CED ＝476(J ·cm -3)
例3 已知聚丙烯的熔点T m =176℃，结构单元熔化热ΔH u =8.36kJ ·mol -1
，试计算：（类似于本章17题）
(1) 平均聚合度分别为=DP 6、10、30、1000的情况下，由于链端效应引起的T m 下降为多大?
(2) 若用第二组分和它共聚，且第二组分不进入晶格，试估计第二组分占10％摩尔分数时共聚物的熔点为多少?
解 (1) DP
H R T T u
m m ⋅∆=-2110
式中，T m 0=176℃=449K ，R=8.31J ·mol -l K -1
，用不同DP 值代入公式计算得到：
T m1=337K(104℃)，降低值176—104=72℃ T m2=403K(130℃)，降低值176—130=46℃ T m3=432K(159℃)，降低值176—159=17℃ T m4=448K(175℃)，降低值176—175=1℃ 可见当DP >1000时，端链效应开始可以忽略. (2)由于X A =0.9，X B =0.1
1000
36.89.0ln 31.844911ln 110⨯-
=∆-=-m A u m m T X H R T T ∴T m =428.8K (156℃)
例4 判断正误:“分子在晶体中是规整排列的，所以只有全同立构或间同立构的高分子才能结晶，无规立构的高分子不能结晶。
”
解：错。
无规立构不等于没有对称性，况且对称性不是唯一的结构影响因素，柔顺性和分子间作用力也很重要。
一些无规立构的聚合物如聚乙烯醇（结晶度达30％）、聚三氟氯乙烯（结晶度达90％以上）等均能结晶。
例 5 为什么聚对苯二甲酸乙二酯从熔体淬火时得到透明体？为什么IPMMA是不透明的？
解：聚对苯二甲酸乙二酯的结晶速度很慢，快速冷却时来不及结晶，所以透明。
等规PMMA结晶能力大，结晶快，所以它的试样是不透明的。
例 6 透明的聚酯薄膜在室温二氧六环中浸泡数分钟就变为不透明，这是为什么?
解：称溶剂诱导结晶，有机溶剂渗入聚合物分子链之间降低了高分子链间相互作用力，使链段更易运动，从而T g 降低至室温以下而结晶。
例7 三类线形脂肪族聚合物（对于给定的n 值）的熔点顺序如下所示，解释原因。
聚氨酯 聚酰胺 聚脲
解：m m m H T S ∆=
∆
聚氨酯链含有柔性的―O ―键，m S ∆较大，因而m T 较
低。
另一方面聚酰胺与聚氨酯的氢键相差不多，聚酰胺与聚脲有相同的柔顺性，但聚脲的氢键比聚酰胺强的多，即分子间作用力强得多，也就是m H ∆较大，从
而熔点较高。
例8某一结晶性聚合物分别用注射和模塑两种方法成型，冷却水温都是20℃，比较制品的结晶形态和结晶度．
解：注射成型的冷却速度较快，且应力较大，所以往往生成小球晶或串晶，结晶度较低或不结晶。
相反模塑成型的冷却速度较慢，球晶较大，结晶度较高。
例9 指出高聚物结晶形态的主要类型，并简要叙述其形成条件。
解：
单晶：只能从极稀的高聚物溶液中缓慢结晶得到。
球晶：从浓溶液或熔融体冷却时得到。
纤维状晶（串晶）：在流动应力场下得到。
伸直链晶体：极高压力下缓慢结晶。
例10 由什么事实可证明结晶高聚物中有非晶态结构
解：
（1）一般测得的结晶聚合物的密度总是低于由晶胞参数计算的完全结晶的密度。
如PE实测0.93～0.96，而从晶胞参数计算出ρc＝1.014g/cm3，可见存在非晶态。
（2）从结晶聚合物大角X光射线图上衍射花样和弥散环同时出现可以得证。
错误分析：“从材料不透明可以证明有非晶的存在”。
一般来说有结晶存在时高分子材料常为不透明，这是由于高聚物是结晶与非晶并存，在两相界面上会反射或散射光。
但不能说不透明就一定有非晶或有结晶存在，因为填料、缺陷等许多因素都会影响材料的透明性。
例11 列出下列聚合物的熔点顺序，并用热力学观点及关系式说明其理由。
聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乙烯、顺1,4聚丁二烯、聚四氟乙烯
解： PTFE（327℃） > PET（267℃） > PP （176℃）> PE（137℃） >顺1,4聚丁二烯（12℃）
由于T m＝ΔH m/ΔS m，ΔH增大或ΔS减少的因素都使T m增加。
（1）PTFE：由于氟原子电负性很强，F原子间的斥力很大，分子采取螺旋构象（H136），分子链的内旋转很困难，ΔS很小，所以T m很高。
（2）PET：由于酯基的极性，分子间作用力大，所以ΔH大；另一方面由于主链有芳环，刚性较大，ΔS 较小，所以总效果T m较高。
（3）PP：由于有侧甲基，比PE的刚性大，ΔS较小，因而T m比PE高。
（4）顺1,4聚丁二烯：主链上孤立双键柔性好，ΔS 大，从而T m很低。
例12 预计由以下单体聚合而成的全同立构聚合物哪一个T m较高．
H2C CH
O CH3H
2C CH
O
解：
的T m 大于 因为前者刚性大，ΔS 较小，
T m 较高。
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CH 2O n CH 2CH
O n CH 3。