1、高分子物理學的答案(第三版)第一章高分子的鏈結構1 .導出聚氯丁二烯的各種可能配置。等等。2.2構象和構型的區(qū)別是什么？聚丙烯分子鏈中的碳-碳單鍵可以旋轉，通過單鍵的內旋轉，就能把全等規(guī)聚丙烯變成間規(guī)聚丙烯嗎？ 為什么？a:(1)差異：構象是單鍵內轉產生的分子中原子在空間位置上的變化，構象是分子中化學鍵固定的原子空間序列，構象的變化不需要破壞化學鍵，配置的變化必須破壞化學鍵。(2)不，碳-碳單鍵的旋轉只能改變構象，因為沒有破壞性的化學鍵，所以不能改變配置，但等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯是不同的配置。3.為什么等規(guī)聚丙烯的分子鏈在結晶中呈31螺旋結構，等規(guī)聚氯乙烯的分子鏈在結晶中呈平面交錯結構？a(1

2、)等規(guī)聚苯乙烯的兩個苯環(huán)距離比其范德華半徑的總和小，因此產生排斥作用，平面鋸齒(ttt)構象極不穩(wěn)定，如果通過C-C鍵的旋轉，不形成31螺旋構象，就可以達到結晶分子鏈構象的最低原則(2)間規(guī)聚氯乙烯的氯取代基遠離，彼此的距離比范德瓦爾斯半徑大，因此平面z形構象是能量最低的構象。4.哪個參數能表現高分子鏈的柔順性？ 怎么表現呢？a:(1)空間位電阻參數(或剛性因子)的值越大，柔度越差(2)特征比Cn、Cn值越小，鏈的靈活性越好(3)段長度b、b的值越小，鏈條越柔順。5.5聚乙烯分子鏈沒有側基，內旋轉位小，柔軟性好。 為什么這個聚合物在室溫下不是橡膠而是塑料？a :聚乙烯分子的對稱性好，容易結晶化

3、，所以失去彈性，室溫下不是橡膠，而是塑料。6.從結構上簡單地敘述以下各組聚合物的性能的差異(1)聚丙烯的眼睛和碳纖維(2)無規(guī)立體聚丙烯和等規(guī)聚丙烯(3)順式聚1，4 -異戊二烯(天然橡膠)和反式聚1，4 -異戊二烯(杜仲橡膠)。(4)高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和交聯聚乙烯。7.比較以下4組高分子鏈的柔軟性，簡單說明。解：8.某一單烯烴系聚合物的聚合度為104，試著估算了分子鏈完全伸展時的長度是其均方根末端距離的幾倍(假設該分子鏈是自由旋轉鏈。 (請參見。)81.6倍9.無規(guī)聚丙烯在環(huán)己烷或甲苯中，在30下測定的空間電阻參數(即剛性系數)=1.76，計算了等效自由連接鏈長b (碳-碳鍵長為0.

4、154nm，結合角為109.5 )。解： b=1.17nm10.某聚苯乙烯樣品的分子量為416000，計算了其無干涉鏈的均方末端距離(已知的特征比Cn=12 )。a :均方末端距離為2276.8nm2。第二章聚合物的凝聚狀態(tài)結構1 .名詞解釋凝聚狀態(tài)、凝聚能密度、結晶系、結晶度、取向、高分子合金的相容性。凝聚狀態(tài)是物質的物理狀態(tài)，通過物質的分子運動在宏觀力學性能上的表現來區(qū)分，通常包含固體、液體和氣體。凝聚能密度： CED是單位體積的凝聚體氣化所需的能量，單位：結晶系：根據結晶的特征對稱元素進行分類。結晶度：樣品中結晶部分所占的質量分數(質量結晶度)或體積分數(體積結晶度)。取向：所謂聚合物的

5、取向，是指在某外力的作用下，分子鏈或其他結構單元沿著外力的作用方向優(yōu)先排列。高分子合金的相容性：兩種以上的高分子通過混合形成微觀結構不同的混合物所具有的親和性。2 .凝聚能密度是什么？ 和分子間的力的關系如何？ 如何測定聚合物的凝聚能密度？a:(1)凝聚能密度： CED是單位體積的凝聚體氣化所需的能量，單位：(2)凝聚能密度為300以下的聚合物，分子間力主要是分散力，凝聚能密度為400以上的聚合物，在分子鏈上有強的極性基，或者在分子間能夠形成氫鍵的凝聚能密度在300-400間的聚合物，分子間相互作用為中心。3 .聚合物在不同條件下結晶時，有可能得到什么樣的主要結晶形態(tài)？ 各種結晶形態(tài)的特征是什

6、么？(1)得到的結晶形態(tài)：單晶、樹枝結晶、球晶、纖維狀結晶、直晶、柱狀結晶、直鏈結晶；(2)形態(tài)特征：單晶：分子鏈垂直于晶片平面排列，晶片的厚度一般只有10nm左右樹枝晶：很多單晶片在特定方向上優(yōu)先生長和堆積，形成樹枝狀球晶：呈正球狀，在正交偏光顯微鏡下呈特有的黑十字消光，有時會出現同心環(huán)纖維狀結晶：結晶呈纖維狀，長度大大超過高分子鏈的長度結晶：在電子顯微鏡中，像珠子一樣的結晶形態(tài)柱晶：中心貫通筆直的鏈結晶的扁平球晶，呈柱狀伸長鏈結晶：高分子鏈伸長排列晶片的厚度相當于分子鏈長。4 .有幾種測定聚合物結晶度的方法？簡要敘述其基本原理。 用不同的方法測得的結晶度相同嗎？ 為什么？a:(1)密度法、

7、x射線衍射法、熱量法(2)密度法的依據：分子鏈在結晶區(qū)域有規(guī)則地堆積，結晶區(qū)域的密度比非結晶區(qū)域的密度大的x射線衍射法的根據：總相干散射強度等于結晶區(qū)域和非結晶區(qū)域的相干散射強度之和的熱量法的根據：聚合物在熔融過程中(3)不同的是，結晶度概念沒有明確的物理意義，結晶區(qū)和非晶區(qū)的邊界不明確，無法正確測量結晶部分的量，因此根據測量方法的不同，數值也不同。5 .高分子液晶的分子結構的特征是什么？根據分子排列的規(guī)則性，液晶分為什么樣的結晶型？如何表現？a:(1)高分子液晶分子結構的特征：1 .分子的主干部分為棒狀(筷子形)、平面狀(碟形)或曲面狀(碗形)的剛性結構，細長的棒狀是最常見的b .分子中含有

8、對亞苯基乙烯、強極性基，是即使高度極化也可以形成氫鍵的基，因此在液體下分子維持某一規(guī)則的排列是必要的(2)液晶的晶型： a .完全沒有平移秩序的-向列相的n相，用單位向量表示的b .一維的平行移動規(guī)律(層狀液晶) -近晶a ()和近晶c ()； c .包含膽甾醇相(Ch )和手性近晶相的手性液晶； d .圓盤狀液晶相。(3)液晶狀態(tài)特征一般是用a .偏振光顯微鏡用平行光系統觀察的b .熱分析法c.X射線衍射d .電子衍射e .核磁共振f .電子自旋共振g .流變h .流變光學。6 .簡要敘述液晶高分子的研究現狀，以其應用價值為例進行說明。答：液晶高分子用于防彈背心、電纜和飛行器的大型結構部件的

9、制造，用于新型的分子和原子復合材料，適用于光纖復蓋、微波爐部件、顯示器件的信息傳遞變電檢測7 .取向度的測定方法有幾種？舉例說明聚合物取向的實際意義。(1)用光學顯微鏡測定雙折射進行計算(2)用音速法測定(3)廣角x射線衍射法(4)紅外二色性(5)偏正熒光法。8 .在某種結晶性聚合物的射出產品中，接近模具的皮層具有雙折射現象，但在產品內部用偏光顯微鏡觀察的話，發(fā)現了Maltese黑十字，越接近產品的核心部，Maltese黑十字越大。 試著說明發(fā)生上述現象的原因。 降低模具的溫度后，表層的厚度會有什么變化？a:(1)為了形成球晶，球晶有雙折射現象，自然光通過偏振片變成偏振光，通過球晶被雙折射，分

10、為兩個與振動方向垂直的偏振光，兩個偏振光在與偏振片平行的方向上存在成分，成分速度不同，產生相位差而發(fā)生干涉，呈現黑十字消光像，產品的外部與模具接觸雖然球晶不能生長成多層板晶或小球晶，但由于產品的芯部溫度高，結晶時間充分，生長成大球晶，消光圖像更大。(2)降低溫度后，過冷度增加，結晶化時間變短，因此皮層的厚度增加。9 .使用“共聚”和“混合”的方法進行聚合物的改性有什么異同點？解：略。10 .簡述提高高分子合金相容性的手段a :為了提高高分子合金的相容性，一般使用加入第三成分的增溶劑的方法。溶劑可以是與a、b兩種高分子的化學組成相同的嵌段或接枝共聚物，也可以是與a、b的化學組成不同但分別具有相容

11、性的嵌段或接枝共聚物。11 .我們發(fā)現，某聚合物完全結晶時的密度為0.936g/cm3，完全非晶質的密度為0.854g/cm3，該聚合物的實際密度為0.900g/cm3，我們來嘗試一下體積結晶度應該達到多少(體積結晶度為0.561 )已知12 .聚乙烯結晶為斜方晶系，其單位晶格參數為a=0.738nm、b=0.495nm、c=0.254nm .(1)基于單位晶格參數，驗證聚乙烯分子鏈在結晶中為平面交錯構象(2)如果聚乙烯的非晶部分的密度a=0.83g/cm3，則計算密度=0.97g/cm3的聚乙烯樣品的質量結晶度。13 .用聲波傳播測定拉伸聚酯纖維的取向度。 通過試驗得到分子鏈的纖維軸方向的平

12、均取向角為30。 這個樣品的取向度是多少？第三章高分子溶液1 .溶解度參數的意思是什么？ “溶解度參數接近的原理”判斷溶劑的聚合物溶解能力的依據是什么？a:(1)溶解度參數：指凝聚能密度的平方根(2)根據是：溶解過程為0，所以要變成0，越小越好，另外理由是？ 因此，越接近越小，所以可以根據“溶解度參數接近的原理”判斷溶劑在聚合物中的溶解能力。2 .什么是高分子溶液？它和理想溶液有什么本質上的差異？a:(1)高分子溶液：高分子稀溶液的溫度(Flory溫度)、分子鏈間的力、分子鏈與溶劑分子間的力、溶劑分子間的力正好相互抵消，成為沒有紊亂的狀態(tài)的溶液。 此時，高分子-溶劑相互作用參數為1/2，凝集能

13、密度為0.2 (2)理想溶液的3個作用力都為0，但溶液的3個作用力都不是0，但合力為0 .3.Flory-Huggins晶格模型理論導出高分子溶液的混合熵時，做了什么樣的假設？ 混合熱式中Huggins參數的物理意義是什么？a .假定溶液中的分子排列也像結晶中那樣為晶格排列的b .高分子鏈柔軟，所有的排列具有相同能量的c .溶液中的高分子“節(jié)段”均勻分布，即“節(jié)段”占有哪個晶格的概率相同。(2)物理意義：反映高分子與溶劑混合時相互作用能的變化。4 .排斥體積效應是什么？ flory-kingdambam稀溶液理論與晶格模型理論相比進展如何？a:(1)排斥體積效應：在高分子稀溶液中，“鏈段”的分

14、布實質上不均勻，高分子鏈用溶劑化的松鏈球散布在純溶劑中，各鏈球占有一定的體積，不得被其他分子的“鏈段”占有。(2)進展：考慮到“鏈段”之間的排斥體積，更為現實。5 .高分子合金相的分離機制有哪兩種？比較其異同點。解：略。6 .苯乙烯-丁二烯共聚物(=16.7 )對戊烷(=14.4 )和乙酸乙烯酯(=17.8 )難溶性。 如果選擇上述兩種溶劑的混合物，以哪個配比對共聚物的溶解能力最合適？解：7 .計算了以下三種情況下溶液的混合熵，探討所得結果的意義。(1)99e12個小分子a和1e8個小分子b混合(假設為理想溶液)。(2)99e12個小分子a和1e8個小分子b (設每個大分子的“段”數x=1e4

15、 )混合(假設符合均勻場理論)。(3)99e12個小分子a和1e12個小分子b混合(假設為理想溶液)。a:(1) (2) (3)。結果表明，大部分高分子溶液即使在濃度小的情況下，性質也不遵循理想溶液的規(guī)律，混合了熵比小分子大十數倍到十數倍，一個高分子在溶液中可以發(fā)揮很多小分子的作用，高分子溶液的性質和理想溶液的性質偏離的原因是分子量大，分子鏈具有柔軟性，但在一個高分子中一個鏈相互連接，無法發(fā)揮x (連結數)個小分子的作用在8.20下將聚甲基丙烯酸甲酯=105、=1.20g/cm3溶解于179g氯仿(=1.49 g/cm3 )中，計算了溶液的混合熵、混合熱和混合自由能。 (已知1=0.377 )

16、a : 灬9 .混合體系中，雙液性聚合物(無極性或弱極性)的分子量不同，但假設全部為單分散，XA/XB=r。 試制計算臨界共溶溫度下的組成關系的方程式，r分別小于1、1以上、1以上時，描繪該系統的旋節(jié)線圖。第四章聚合物的分子量和分子量分布1 .分子量微分分布曲線和體積分布曲線是什么？兩者如何轉換？(1)微分分布曲線：在聚合物中分子量(m )不同的各階段中所占的質量分率或摩爾分率x(M)；積分分布曲線：表示聚合物中分子量在某值以下的所有階段中所占的質量分數I(M)莫爾分數。轉換：2 .測定聚合物數均和重均分子量的方法有幾種？各種方法能夠適用的分子量范圍怎么樣？a:(1)測定數均分子量的方法：末端

17、基分析法、沸點上升、冰點下、氣相滲透壓(范圍)(2)測定重均分子量的方法：光散射法()3 .證明用滲透壓法測定的分子量為數均分子量。a :通過滲透法測定分子量根據所以即用滲透壓法測定分子量為數均分子量。4 .用滲透壓法測定的樣品a和b和摩爾質量分別為4.20e5g/mol和1.25e5g/mol，計算了a和b兩種樣品等的質量混合物的數均分子量和重均分子量。a :在5.35時，環(huán)己烷是聚苯乙烯(無規(guī)立體)的溶劑。 這里，將聚苯乙烯300mg(=1.05g/cm3、=1.5e5 )在35下溶解于150ml環(huán)己烷中，得到第二威利系數A2； (2)溶液的滲透壓。a:(1) (2)。6 .對某聚苯乙烯樣品進行分級，得到5個階段的分級。 用光散射法測定各級分的重均分子量，用粘度法(22，氯乙烯溶液)測定各級分的特征粘度的結果如下e-40.3081.5548.056.8157，dl/g0.04050.1221.381.422.78試著計算Mark-Houwink方程式=KM中的兩個參數k和。7 .導出一點法測定特性粘度的公式：(1) =(2) =？ 其中證明： (1)(2)8 .三乙酰纖維素二甲基甲酰胺溶液的Zimm圖如