高分子物理习题集--答案

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1、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

2、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

3、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。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

4、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。13.假定聚丙烯中键长为0.154nm,键角109.5o,无扰尺寸A=,刚性因子(空间位阻参数),求其

5、等效自由结合链的链段长度b。答:已知聚丙烯的无扰尺寸A,且所以,聚丙烯的分子量.设聚丙烯的键数为n,则所以,聚丙烯的等效自由结合链的链段长度b所以,聚丙烯的等效自由结合链长度b=1.164nm。18.今有三种嵌段共聚物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C-C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:题中条件提示:键角一定,内旋转不受位垒限制,那么可以按自由旋转链来处理。所以,有公式(N—键数,L—键长)θ=180°-1

6、09°28′=70°32′cosθ=1/3(1+cosθ)/(1-cosθ)=2有所以S段的聚合度苯乙烯St的化学式量为104;甲基丙烯酸甲酯MMA的化学式量为100若设M段的聚合度为有M段的聚合度第二章高分子溶液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.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.聚酰胺(尼龙-6),结晶聚合物,极性,在室温下有溶剂可溶D.聚苯乙烯,非晶聚合物,非极性,在室温下有溶剂可溶E.聚对苯二甲酸乙二酯,同CF.硫化

7、橡胶,分子间交联,无溶剂可溶,可溶胀11.用磷酸三苯酯(=19.6)作PVC(=19.4)的增塑剂,为了增加相溶性,尚需加入一种稀释剂(=16.3,分子量M=350),试问这种稀释剂的最适量是多少?答:所以,可加入的这种稀释剂的体积分数为0.061。第三章高聚物的分子量及其分子量分布4.今有分子量为1×104和5×104的两种高聚物,试计算:A.在分子数相同的情况下共混时的和。B.在重量相同的情况下共混时的和。答案:A:在分子数相同的的情况下共混时B:在重量相同的情况下共混时注:式中N指分子数;指i分子的摩尔数;w指重量;5.在25℃的溶液中测得浓度

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1、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

2、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

3、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。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

4、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。13.假定聚丙烯中键长为0.154nm,键角109.5o,无扰尺寸A=,刚性因子(空间位阻参数),求其

5、等效自由结合链的链段长度b。答:已知聚丙烯的无扰尺寸A,且所以,聚丙烯的分子量.设聚丙烯的键数为n,则所以,聚丙烯的等效自由结合链的链段长度b所以,聚丙烯的等效自由结合链长度b=1.164nm。18.今有三种嵌段共聚物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C-C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:题中条件提示:键角一定,内旋转不受位垒限制,那么可以按自由旋转链来处理。所以,有公式(N—键数,L—键长)θ=180°-1

6、09°28′=70°32′cosθ=1/3(1+cosθ)/(1-cosθ)=2有所以S段的聚合度苯乙烯St的化学式量为104;甲基丙烯酸甲酯MMA的化学式量为100若设M段的聚合度为有M段的聚合度第二章高分子溶液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.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.聚酰胺(尼龙-6),结晶聚合物,极性,在室温下有溶剂可溶D.聚苯乙烯,非晶聚合物,非极性,在室温下有溶剂可溶E.聚对苯二甲酸乙二酯,同CF.硫化

7、橡胶,分子间交联,无溶剂可溶,可溶胀11.用磷酸三苯酯(=19.6)作PVC(=19.4)的增塑剂,为了增加相溶性,尚需加入一种稀释剂(=16.3,分子量M=350),试问这种稀释剂的最适量是多少?答:所以,可加入的这种稀释剂的体积分数为0.061。第三章高聚物的分子量及其分子量分布4.今有分子量为1×104和5×104的两种高聚物,试计算:A.在分子数相同的情况下共混时的和。B.在重量相同的情况下共混时的和。答案:A:在分子数相同的的情况下共混时B:在重量相同的情况下共混时注:式中N指分子数;指i分子的摩尔数;w指重量;5.在25℃的溶液中测得浓度

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