高分子物理答案何曼君.doc

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1、第一章高分子链的结构1写出由取代的二烯(1,3丁二烯衍生物)经加聚反应得到的聚合物,若只考虑单体的1,4-加成,和单体头-尾相接,则理论上可有几种立体异构体?解:该单体经1,4-加聚后,且只考虑单体的头-尾相接,可得到下面在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物:即含有两种不对称碳原子和一个碳-碳双键,理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。2今有一种聚乙烯醇,若经缩醛化处理后,发现有14%左右的羟基未反应,若用HIO4氧化,可得到丙酮和乙酸。由以上实验事实,则关于此种聚乙烯醇中单体的键接方式可得到什么结论?解:若单体是头-尾连接,

2、经缩醛化处理后,大分子链中可形成稳定的六元环,因而只留下少量未反应的羟基:同时若用HIO4氧化处理时,可得到乙酸和丙酮: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:可见聚乙烯醇高分子链中,单体主要为头-尾键接方式。3氯乙烯()和偏氯乙烯()的共聚物,经脱除HCl和裂解后,产物有:,,,等,其比例大致为10:1:1:10(重量),由以上事实,则对这两种单体在共聚物的序列分布可得到什么结论?解:这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况(为

3、简化起见只考虑三单元):这四种排列方式的裂解产物分别应为:,,,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:、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的比例为96.6:3.4,据以上事实,则从天然橡胶中异戊二烯的加成方式,可得到什么结论?解:若异戊二烯为1,4-加成,则裂解产物为:若为3,4-加成,则裂解产物为:现由实验事实知道,(A):(B)=96.6:3.4

4、,可见在天然橡胶中,异戊二烯单体主要是以1,4-加成方式连接而成。5若把聚乙烯看作自由旋转链,其末端距服从Gauss分布函数,且已知C-C键长为1.54Å,键角为109.5º,试求:⑴聚合度为的聚乙烯的平均末端距、均方末端距和最可几末端距;⑵末端距在+10Å和+100Å处出现的几率。解:⑴⑵即在±100Å处的几率比在±10Å处的几率大。6某碳碳聚α-烯烃,平均分子量为1000M。(M。为链节分子量),试计算:⑴完全伸直时大分子链的理论长度;⑵若为全反式构象时链的长度;⑶看作Gauss链时的均方末端距;⑷看作自由旋转链时的均方末端距;

5、⑸当内旋转受阻时(受阻函数)的均方末端距;⑹说明为什么高分子链在自然状态下总是卷曲的,并指出此种聚合物的弹性限度。解:设此高分子链为:键长l=1.54Å,键角θ=109.5º⑴⑵⑶⑷⑸⑹因为>>>,所以大分子链处于自然状态下是卷曲的,它的理论弹性限度是倍7某高分子链的内旋转势能与旋转角之间的关系如下图所示:以知邻位重叠式(e)的能量Ue=12kJ/mol,顺式(c)的能量Uc=25kJ/mol,邻位交叉式(g与gˊ)的能量Ug=Ugˊ=2kJ/mol,试由Boltzmann统计理论计算:(1)温度为140℃条件下的旋转受阻函数;(2

6、)若该高分子链中,键角为112°,计算刚性比值K为多大?解:(1)设=旋转次数,T=413K,R=8.31J/(K•mol)由Boltzmann统计理论:分别计算得(2)以知键角θ=112°,cosθ=-0.37468假定聚丙烯于30℃的甲苯溶液中,测得无扰尺寸,而刚性因子,试求:(1)此聚丙烯的等效自由取向链的链段长;(2)当聚合度为1000时的链段数。解:的全反式构象如下图所示:已知解法一(1)(2)解法二(1)(2)第二章高分子的聚集态结构1下表列出了一些聚合物的某些结构参数,试结合链的化学结构,分析比较它们的柔顺性好坏,并指

7、出在室温下各适于做何种材料(塑料、纤维、橡胶)使用。聚合物PDMSPIPPIBPSPANEC1.4-1.61.4-1.72.132.2-2.42.6-3.24.2L0(nm)1.401.831.832.003.2620结构单元数/链段4.987.381320解:以上高分子链柔顺性的次序是:EC

8、12,为单斜晶系,每个晶胞含有四条H31螺旋链(如图所示)。试根据以上数据,预测完全结晶的规整聚丙烯的比容和密度。解:比容密度文献值3由文献查得涤纶树脂的密度和,内聚能。今有一块的涤纶试样,重量为,试由以上数据计算:(1)涤纶树脂试样

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