《高分子物理》课程例题与解答

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1、《高分子物理》课程例题与解答高分子物理例题部分例1・出异戊二烯加聚形成的聚异戊二烯的可能的结构和名称(只考虑重复单元以头-尾连接)。解：顺式1,4-聚异戊二烯;反式-聚异戊二烯;全同1,2(或3,4)-聚异戊二烯；间同1,2(或3,4)-聚异戊二烯；无规1,2(或3,4)聚异戊二烯；顺、反1,4-，1,2(或3,4)聚异戊二烯.例2.试述下列烯类聚合物的构型特点及其名称，式中R表示链节构型是R构型，S表示链节构型是S构型：(1)-R-R-R-R-R-R-；(2)_S_S_S_S_S_S_；(3)-R-S-R-S-R-S-；(4)-S-R-R-S-S-R-o解：(1)R

2、构型全同立构或等规聚合物；(2)S构型全同立构或等规聚合物；(3)R-S构型交替的间同立构或间规聚合物；(4)R-S构型链节无规连接的无规立构聚合物。常见错误分析：“(1)和(2)是均聚物；(3)是交替共聚物；(4)是无规共聚物。”这里是将构型与共聚序列混为一谈。例3•两种单体A、B以等物质的量共聚，用图表示三种有代表性的共聚物。解：-ABABABAB-；-AAAA-BBBB-;-AABABBBA-o例4・(1)由丙烯得到的全同立构聚丙烯有无旋光性？(2)假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的方法提高等规度?解：(1)无旋光性。(2)不能。提高聚丙烯的等规度需要改

3、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的变化，改变构象只需要克服单键内旋转位垒即可实现；而改变构型必须经过化学键的断裂和重组才能实现。例5.近程相互作用和远程相互作用的含义及它们对高分子链的构象有何影响?解：所谓“近程”和“远程”是根据沿大分子链的走向来区分的，并非为三维空间上的远和近。事实上，即使是沿高分子链相距很远的链节，也会rti于主链单键的内旋转而会在三维空间上相互靠得很近。高分子链节中非键合原子间的相互作用-近程相互作用，主要表现为斥力，如-徂-CH厂屮两个C上的两个H的范德华半径之和为0.240nm,当两个H为反式构象

4、时，其间的距离为0.247nm,处于顺式构象时为0.226nmo因此这两个H原子间的和互作用主要表现为斥力，至于其他非键合原子更是如此。近程相互排斥作用的存在，使得实际高分子的内旋转受阻，使之在空间可能有的构象数远远小于口由内旋转的情况。受阻程度越大，构象数就越少，高分子链的柔性就越小。远程相互作用可为斥力，也可为引力。当大分子链中相距较远的原子或原子团由于单键的内旋转，可使其间的相互作用在距离小于范徳华半径吋表现为斥力，大于范德华半径时为引力。无论哪种力都使内旋转受阻,构象数减少，柔性下降，末端距变大。例6•假定聚乙烯的聚合度为2000,键角为109.5°,求伸直链

5、的长度与自由旋转链的根均方末端距之比值。并由分子运动观点解释某些高分子材料在外力作用下可以产生很大形变的原因。解：对于聚乙烯链Lax二(2/3)1/2nl,(hf,r2)1/2=V2nln二2X2000(严格地说应为3999)所以Lmax/佝「)1/2-Vn/3二V4000/3=36.5可见，高分子链在一般情况下是相当卷曲的，在外力作用下链段运动的结果是使分子趋于伸展。于是在外力作用下某些高分子材料可以产生很大形变，理论上，聚合度为2000的聚乙烯完全伸展可产生36.5倍形变。注意：公式中的n为键数，而不是聚合度，本题中n为4000,而不是2000o例7.(1)计算相

6、对分子质量为280000的线形聚乙烯分子的自由旋转链的均方末端距。键长为0.154nm,键角为109.5°;(2)用光散射法测得在9溶剂中上述样品的链均方末端距为56.7nm,计算刚性比(3)由自由旋转链的均方末端距求均方旋转半径。解：(1)(hf,r2)l/2=2nl2=2X2X10000X1.542=949(nm2);(2)o=(ho2/hf>r2)1/2=1.84;(3)s2=l/6h2=158nm2o例&计算M=250000g/mol的聚乙烯链的均方根末端距，假定为等效自由结合链，链段长为18.5个C-C键。解：每个CH?基团的相对分子质量为14g/mol,因

7、而链段数n。为2.5X107(14X18.5)=9.65X10%链段长h为18.5bsin0/2,式中0=109.5°,b=0.154nm,所以1=2.33nm(h2)1/2=leVne=72.4nm例9.下表数据说明了什么?试从结构上予以分析.聚合物(ho7hf,r2)1/2聚二甲基硅氧烷聚异戊二烯聚乙烯聚苯乙烯硝化纤维素1・4〜1.61・5〜1・71.832.2〜2.44.2解:刚性因子。二(h//hf「)"2越大，说明分子链刚性越大,或柔性越小.(1)聚二甲基硅氧烷：由于Si-o键中氧原了周围没有侧基，而且Si-o键的键长较大，Si-0-Si的