高分子第2章作业
第二章习题
1 名词解释（见教材）
4（1）己二酸与己二胺进行缩聚反应的平衡常数为432，设单体为等物质量配比，若期望得到聚合度为200的聚合物，体系中的水必须控制在多少。
解：己二胺与己二酸反应生成尼龙－66
已知：平衡常数K ＝432
期望聚合度Xn ＝200
计算小分子水的残留率n w
线型缩聚平衡反应达到平衡时：
w n Pn K
X =,
从题中知道反应是在开放体系，等配比单体，而且很明显平均分子量>10000，因此可以采用书上公式（2－6）直接计算：
w n n K X =
n w ＝1.08％
所以体系中的水必须控制为生成总量的1.08%
（4）等物质量的二元酸和二元醇在密闭反应容器中进行缩聚反应，设在该温度下的平衡常数为9，试计算达到平衡时的反应程度和聚合度？
解：反应条件：等配比单体,密闭体系
已知：平衡常数K=9
计算反应程度P, 聚合度Xn
采用公式2－5a ，b 计算：
1+=K K
P =75％
41=+=k Xn
（6）用Carothers 法计算下列配方的凝胶点
邻苯二甲酸酐 甘油 乙二醇 配方1 3.0mol 2.0mol 0
配方2 1.5mol 0.98mol 0
配方3 1.50mol 0.99mol 0.002mol 单体官能度 2 3
2
第一种配方(等官能团配比)
－COO 酸酐的数量：2*3.0＝6 －OH 羟基的数量：3*2.0＝6
4.2323
*22*3=++=f
第二种配方(不等官能团配比)
－COO 酸酐的数量：2*1.5＝3 －OH 羟基的数量：3*0.98＝2.94
371.298.05.198
.0*3*2=+=f
第三种配方(不等官能团配比)
－COO 酸酐的数量：2*1.5＝3
－OH 羟基的数量：3*0.99+2*0.002＝2.974 387.2002.099.05.1)
2*002.099.0*3(*2=+++=f
Carothers 方程计算f p c 2
=
第1种配方：Pc=0.833
第2种配方：Pc=0.844
第3种配方：Pc=0.838
高分子物理第1、2章习题答案
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。 所谓构型（configuration），包括：旋光异构（全同、间同、无规立构），由不对称中心（或手性C原子）的存在而引起的；几何异构（顺、反异构），由主链上存在双键引起的；键接异构（头尾、头头、尾尾相连）。聚氯丁二烯的各种可能构型有如下六种： 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。 6.从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：
高分子物理习题 答案
高分子物理部分复习题 构象;由于单键（σ键）的内旋转，而产生的分子在空间的不同形态。它是不稳定的，分子热运动即能使其构象发生改变 构型;分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。稳定的，要改变构型必需经化学键的断裂、重组 柔顺性;高聚物卷曲成无规的线团成团的特性 等同周期、高聚物分子中与主链中心轴平行的方向为晶胞的主轴，其重复的周期 假塑性流体、无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体 取向;高分子链在特定的情况下，沿特定方向的择优平行排列，聚合物呈各向异性特征。 熵弹性、聚合物（在Tg以上）处于高弹态时所表现出的独特的力学性质 粘弹性；外力作用，高分子变形行为有液体粘性和固体弹性的双重性质，力学质随时间变化的特性 玻尔兹曼叠加、认为聚合物在某一时刻的弛豫特性是其在该时刻之前已经历的所有弛豫过程所产生结果的线性加和的理论原理 球晶、球晶是由一个晶核开始，以相同的速度同时向空间各方向放射生长形成高温时，晶核少，球晶大 应力损坏（内耗）、聚合物在交变应力作用下产生滞后现象，而使机械能转变为热能的现象 应力松弛、恒温恒应变下，材料的内应变随时间的延长而衰减的现象。 蠕变、恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的延长逐渐增加的现象 玻璃化转变温度Tg：玻璃态向高弹态转变的温度，链段开始运动或冻结的温度。挤出膨大现象、高分子熔体被强迫挤出口模时，挤出物尺寸大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象 时温等效原理、对于同一个松驰过程，既可以在低温下较长观察时间（外力作用时间）观察到，也可以在高温下较短观察时间（外力作用时间）观察出来。 杂链高分子、主链除碳原子以外，还有其他原子，如：氧、氮、硫等存在，同样以共价键相连接 元素有机高分子、主链含Si、P、Se、Al、Ti等，但不含碳原子的高分子 键接结构、结构单元在高分子链中的联结方式 旋光异构、具有四个不同取代基的C原子在空间有两种可能的互不重叠的排列方式，成为互为镜像的两种异构体，并表现出不同的旋光性 均相成核、处于无定型的高分子链由于热涨落而形成晶核的过程 异相成核、是指高分子链被吸附在固体杂质表面而形成晶核的过程。Weissenberg爬杆效应当插入其中的圆棒旋转时，没有因惯性作用而甩向容器壁附近，反而环绕在旋转棒附近，出现沿棒向上爬的“爬杆”现象。 强迫高弹形变对于非晶聚合物，当环境温度处于Tb＜T ＜Tg时，虽然材料处于 玻璃态，链段冻结，但在恰当速率下拉伸，材料仍能发生百分之几百的大变形 冷拉伸；环境温度低于熔点时虽然晶区尚未熔融，材料也发生了很大拉伸变形 溶度参数；单位体积的内聚能称为内聚物密度平方根 介电损耗;电介质在交变电场中极化时，会因极化方向的变化而损耗部分能量和发热，称介电损耗。 聚合物的极化:聚合物在一定条件下发生两极分化，性质偏离的现象 二、填空题
高分子化学第四章作业讲解
第一节习题 1 在热机械曲线上,为什么PMMA 的高弹区范围比PS 的大? (已知PMMA 的=g T 378K ,=f T 433—473K ;PS 的=g T 373K ,=f T 383—423K 2 为什么热机械曲线上f T 的转折不如g T 明晰? 3 假如从实验得到如下一些高聚物的热-机械曲线,如图6-12,试问它们各主要适合作什么材料(如塑料、橡胶、纤维等?为什么? 橡胶 (a (b (a (b 图6-12高聚物的温度-形变曲线 4 从化学结构角度讨论以下各对聚合物为什么存在g T 的差别. T ε 20 60 100 140 180 A 塑料 T ε -60 0 40 B 20 210 T ε C 纤维 80 100 T ε D 塑料
CH 2CH 2 (1 (150K 和 CH 2 CH CH 3 (250K (2 CH 2 CH C O OCH 3 (283K 和 CH 2 CH O C O CH 3 (350K (3 CH 2 CH 2O (232K 和 CH 2 CH OH (358K (4 CH 2
CH C OC 2H 5 O (249K 和 CH 2 CH 2 CH CH 3 C OCH 3 O (378K 5 从结构出发排列出下列各组高聚物T g 顺序并简要说明理由。 (1 C CH 3 CH 3 C , C H H C , CH 2
CH CH CH 2 , (CH CH n , C H C H , CH 2CH 2 (N CH 2(5NHCO CH 2(4CO n , H (2 (CH 2 CH Cl n , (CH 2 C Cl
高分子物理第四章习题及解答教案资料
高分子物理第四章习 题及解答
第四章 4.1 高聚物相对分子质量的统计意义 4.1.1 利用定义式计算相对分子质量 例4－1 假定A与B两聚合物试样中都含有三个组分，其相对分子质量分别为1万、10万和20万，相应的重量分数分别为：A是0.3、0.4和0.3，B是0.1、0.8和0.1，计算此二试样的、和，并求其分布宽度指数、和多分散系数d。 解：（1）对于A （2）对于B
例4－2 假定某聚合物试样中含有三个组分，其相对分子质量分别为1万、2万和3万，今测得该试样的数均相对分子质量为2万、重均相对分子质量为2.3万，试计算此试样中各组分的摩尔分数和重量分数。 解：（1） 解得，， （2） 解得，， 例4－3 假定PMMA样品由相对分子质量100，000和400，000两个单分散级分以1：2的重量比组成
，求它的,和，(假定a＝0.5)并比较它们的大小． 解： 可见 例4－4 一个聚合物样品由相对分子质量为10000、30000和100000三个单分散组份组成，计算下述混合物的和 (1)每个组份的分子数相等
(2)每个组份的重量相等 (3)只混合其中的10000和100000两个组份，混合的重量比分别为0.145：0.855：0.5：0.5：0.855：0.145，评价值. 解：（1） （2） （3）当比例为0.145:0.855时 ，， 当比例为0.5:0.5时， ，， 当比例为0.855:0.145时， ，， 可见，组成接近时d值较大。故用d值衡量是合理的。
例4-5假定某一聚合物由单分散组分A和B组成，A和B的相对分子质量分别为100, 000和400,000。问分别以（1）A∶B＝1∶2（重量比）；（2）A∶B＝2∶1混合样品， 混合物的和为多少？（3）A∶B＝1∶2，a＝0.72，计算， 并比较、、的大小。 解：（1）＝1/100,000＝1×10-5 =2/400,000＝0.5×10-5 =2.0×10-5 （2）＝2/100,000＝2×10-5 =1/400,000＝0.25×10-5
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 ．PMMA G ．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D H ．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H 7、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
高分子物理习题答案作业
共混型TPE在共混技术上经历哪些阶段及其特点。 答：以热塑性乙丙橡胶为例， 第一阶段：在PP中掺入未硫化的乙丙橡胶进行简单的机械共混制备TPE（称为TPO），PP含量一般在50份以下（以橡胶100份计）。 特点：密度小，抗冲击性特别是低温脆性好。可用于制造汽车保险杠。 第二阶段：在PP与乙丙橡胶共混时，借助交联剂和机械剪切应力作用使橡胶组分部分动态硫化，产生少量交联结构。 特点：该种材料强度、压缩永久形变、耐热、耐溶剂等性能都比TPO有很大提高，橡胶含量也高，但这两种TPE中，橡胶组分继续增加，共混物流动性大大降低。 第三阶段：制备完全硫化了的EPDM和PP共混物，该种TPE称作热塑性硫化胶（TPV）。 特点：由于橡胶组分已被充分交联，所以，材料的强度、弹性、抗压缩永久形变性能及耐热性均有很大提高。同时，耐疲劳、耐化学药品性及加工稳定性也明显改善，橡胶共混比可在较大范围内变化，材料性能具有更大的调节余地。 第6章橡胶弹性 1.高弹性有哪些特征？为什么聚合物具有高弹性？在什么情况下要求聚合物充分体现高弹性?什么情况下应设法避免高弹性？ 答：特征：①弹性形变大，可高达1000％； ②弹性模量小。高弹模量约为105N／m2； ③弹性模量随绝对温度的升高正比地增加； ④形变时有明显的热效应。 聚合物的柔性、长链结构使其卷曲分子在外力作用下通过链段运动改变构象而舒展开来，除去外力又恢复到卷曲状态。橡胶的适度交联可以阻止分子链间质心发生位移的粘性流动，使其充分显示高弹性。 2.试述交联橡胶平衡态高弹形变热力学分折的依据和所得结果的物理意义。答：依据：热力学第一定律和第二定律 物理意义：橡胶变形后的张力可以看成是有熵的变化和内能的变化两部分组成。只有熵才能贡献的弹性叫熵弹性，橡胶拉伸时内能变化很小，主要是熵的变化。内能的变化是橡胶拉伸时放热的原因。 3. 简述橡胶弹性统计理论的研究现状与展望，说明橡胶弹性唯象理论的优缺点。 4.什么叫热塑性弹性体？举例说明其结构与性能关系。 答：热塑性弹性体兼有塑料和橡胶的特性，在常温下显示橡胶高弹性，高温下又能塑化成型。 苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物：B：弹性，S：塑性 5.—交联橡胶试片，长2.8cm、宽1.0cm、厚0.2cm、重0.518g，于25℃时将其
【高分子物理】第一章作业参考答案
本习题参考答案大部分均来自于《高分子物理》（修订版），何曼君，复旦大学出版社，1990 1.名词解释 ●旋光异构体：分子中含有不对称碳原子，能够形成互为镜像的两种异构体，表现出不同 的旋光性，称为旋光异构体。p12 ●顺序异构体：由结构单元间的联结方式不同所产生的异构体称为顺序异构体，即头尾、 头头、无规表示的键接异构。p6 ●有规立构高分子：“等规高聚物”。分子链中旋光异构单元有规律性地排列的高分子。一 般指全同或间同高分子。p13 ●立构规整度：“等规度”。是指高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数。p13 ●链段：我们把由若干个键组成的一段链算作一个独立的单元，称它为“链段”。P27 ●柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。P17 ●平衡态柔顺性：静态柔顺性又称平衡态柔顺性，是指大分子链在热力学平衡条件下的柔 顺性。高分子链的平衡态柔顺性，通常用链段长度和均方末端距来表征。链段是指从分子链划分出来可以任意取向的最小运动单元。动态柔顺性是指高分子链在一定外界条件下，从一种平衡态构象转变到另一种平衡态构象的速度。 ●高斯链：高分子链段分布符合高斯分布函数的高分子链。P28 ●受阻旋转链：分子中的某些基团对于分子骨架中环绕单键的旋转造成了阻碍，这种类型 的高分子链称为受阻旋转链。 ●自由旋转链：假定分子链中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动，不考虑空间 位阻对转动的影响，我们称这种链为自由旋转链。P21 ●自由联结链：假定分子是由足够多的不占有体积的化学键自由结合而成，内旋转时没有 键角限制和位垒障碍，其中每个键在任何方向取向的几率都相等，我们称这种链为自由联结链。P20 ●等效自由结合链：令链段与链段自由结合，并且无规取向，这种链称为“等效自由结合 链”。P27 2.判断下列说法的正误，并说明理由。 （1）错误构象数与规整度无关。 （2）错误共轭双键间的单键实际上具有双键的性质，不能旋转。 （3）错误与结晶条件有关（如淬火样品中可能没有结晶）；正确，具有结晶能力。 （4）正确温度高，内旋转越容易，内旋转异构体数目越多。 （5）正确结晶是三维有序，取向是一维、二维有序，有序代表着构象数减少，显然结晶构象数最少。 （6）错误高分子处于无定形态时，其末端距相等。 （7）错误自由结合链统计单元是一个化学键。而高斯链的统计单元是一个链段。高斯链包括自由结合链，而自由结合链只是高斯链的一个特例。 （8）错误高分子链段无固定长度，无固定位置，是个统计概念。可以通过le=h2/lmax求得平均链段长度，但是h2仍需通过实验得到。 （9）正确对于极端刚性链，高斯统计理论不适用。 （10）错误依据分子链柔顺性的不同，几何计算得到的末端距可能等于，也可能小于无扰状态分子链的末端距。 （11）正确键角变大，均方末端距变大；键长变大，均方末端距变大；键个数变多，均方末端距变大。 （12）错误长支化---分子链之间的物理缠结作用增加，分子链活动受阻，柔顺性下降。短
高分子物理作业答案
第五章聚合物的转变与松弛 1．以分子运动观点和分子间物理缠结概念说明非晶态聚合物随着温度升高粘弹行为的5个区域．并讨论分子量对应力松弛模量—温度曲线的影响规律。 (1)玻璃态区类似玻璃，脆性，如：室温下的PS、PMMA。 温度不足以克服内旋转位垒，链段以上运动“冻结”，分子运动主要限于振动和短程的旋转运动 (2)玻璃—橡胶转变区远程、协同分子运动的开始。链段(约10—50个主链原子)获得了足够的热能开始以协同方式运动，不断改变构象 (3)橡胶-弹性平台区分子间存在物理缠结，聚合物呈现远程橡胶弹性（蜷曲链受力扩张，产生大形变外力除去后，自发地回复到蜷曲形态） (4) 粘弹转变区分子链发生解缠作用，导致由链段运动向整个分子滑移运动过渡。 (5) 粘流区聚合物容易流动，类似糖浆；热运动能量足以使分子链解缠蠕动，导致整链运 动。 2. 讨论结晶、交联聚合物的模量－温度曲线和结晶度、交联度对曲线的影响规律。 答：在轻度结晶的高聚物中，微晶体起着类似交联点的作用，这种试样仍然存在明显的玻璃化转变，随着结晶度的增加，相当于交联度的增加，非晶部分处在高弹态的结晶高聚物的硬度将逐渐增加，到结晶度大于40%后，微晶体彼此衔接，形成贯穿整个材料的连续晶相，宏观上不易察觉明显的玻璃化转变，其曲线在熔点以前不出现明显的转折。 交联聚合物，不存在(4)（5）区，因为交联阻止了滑移运动，在达到聚合物的分解温度之前，一直保持在③区状态。 结晶聚合物 1.处于晶态
a.轻度结晶 微晶体起着类似交联点的作用，存在明显的玻璃化转变， 形变小于非晶 b.结晶度大于40％时，无玻璃化转变，在熔点以前不出现明显的转折。 ?分子量不太大，T f
高分子化学答案第四章
3. 试列出绘制二元共聚物组成曲线的基本步骤，并按次步骤绘制下列6种二元共聚物的组成曲线，同时说明其所属的共聚类型。 答：二元共聚物组成曲线（F 1-f 1曲线）绘制步骤： ● 判断曲线类型：写出竞聚率r1、r2并比较其大小与0和1的大小关系，判断其所属共 聚物组成曲线类型（5中典型曲线中的一种）； ● 写F 1-f 1式（二元共聚物组成与单体组成关系式）：代入具体单体对应的r1、r2值到 F 1-f 1式中，并且化为最简式； ● 计算：代入几个f 1值(0, 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1)，根据F 1-f 1式计算F 1值；如果是有恒 比点共聚（反S 形曲线）或嵌段共聚（S 形曲线），再代入F 1 = f 1，计算出恒比点； ● 绘图：依据上述选取的f 1与对应的F 1值绘图，横坐标为f 1值，纵坐标为F 1值。 （1）r 说明控制共聚物组成的主要方法有几种，如果两种单体进行共聚的竞聚率为 r 1=0.40, 21并说明如何控制共聚物组成达到要求。 解：控制共聚物组成的主要方法：（1）控制转化率（在一定范围内）；（2）补加消耗得快的 单体（活泼单体）；（3）上述两种方法同时应用。 r 1=0.40, r 2=0.60（r 1 < 1, r 2 < 1，有恒比点共聚），且F 1-f 1的公式及曲线如下： 令F 1=0.5，求得f 1=0.55 按照f 1=0.55，f 2=0.45投料即可得到共聚物组成为F 1=0.5的聚合物。（亦可从图中求出） 5. 已知苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的Q 值分别为1.00和0.74，e 值分别为-0.80和0.40，试计算这两种单体分别进行共聚时的竞聚率，并说明共聚类型。 解： Q 苯乙烯=1.00， Q MMA =0.74， e 苯乙烯=－0.80， e MMA =0.40，则： 由竞聚率皆小于1可知聚合为有恒比点共聚，共聚物组成曲线为反S 形。 图4-2 交替共聚组成曲线0.000.200.400.600.80 1.00 f 1 12112-22-f f f )e (e e 211211e Q Q r --=) e (e e 1 22122e Q Q r --=
高分子物理第二章作业
第二章 一．解释名词、概念 1.高分子的聚集态结构 2.结晶性聚合物 3.液晶性聚合物 4.球晶 5.高分子液晶 6.液晶原（介原） 7.内聚能密度 8.结晶度 9.结晶聚合物的熔点10.取向聚 合物11.晶面指数 二．高分子聚集态结构包括哪些内容？试述高分子聚集态结构有哪些特点及与成型加工条件、性能的关系。 四．如何从结构上分析某种聚合物属于结晶性聚合物？ 五．以聚乙烯为例，说明在什么条件下可以形成单晶、球晶、串晶、伸直链片晶，这些形态的晶体特征是什么？为什么在聚合物不易形成100％结晶的宏观单晶体？ 六．在正交偏光显微镜上观察球晶时，可以看到消光黒十字、明暗相间的同心圆环（消光环，对某些球晶），解释这些现象。 七．将下列三组聚合物的结晶难易程度排列成序，并说明原因 (1)PE，PP，PVC，PS，PAN； (2)聚对苯二甲酸乙二酯，聚间苯二甲酸乙二酯，聚己二酸乙二酯； (3)PA 66，PA 1010． 八．试述Avrami方程在本体聚合物结晶动力学研究中的意义。 九．已知聚乙烯、聚偏氯乙烯，全同聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化温度分别为－80℃，－18℃和45℃，其熔点分别为141℃、198℃和160℃，试用经验方法估算： (1)它们最大结晶速度时的温度Tc max； (2)找出Tc max／Tm比例的经验规律． 十．温度对本体聚合物结晶速度影响的规律是什么？解释其原因。
十一．均聚物A是一种结晶聚合物，若加入10％体积分数的增塑剂（x1=-0.1）或者用10％摩尔的单体B与单体A进行无规共聚（单体B的均聚物为非结晶性聚合物），增塑均聚物A的熔点与AB无规共聚物的熔点何者高？ 能从中得到什么规律？ 十二．两种聚丙烯丝，在纺丝过程中，牵伸比相同，而分别采用冰水冷却和90℃热水冷却。将这两种丝加热到90℃，何者收缩率大？为什么？ 十三．有两种乙烯和丙稀的共聚物，其组成相同，其中一种在室温时是橡胶状的，一直到温度降低到-70℃时才变硬；另一种在室温时却是硬而韧又不透明的材料，试解释它们内在结构上的差别。 十四．在聚合物纺丝工艺中，都有牵伸和热定型两道工序，为什么？热定型温度如何选择？ 十五．高分子液晶的结构有几种类型？特征如何？液晶性聚合物溶液的η-C、η-T、η-τ的关系如何？这些关系的意义如何？ 十六．Flory的结晶聚合物、非结晶聚合物结构模型的要点是什么？有什么实验事实支持他的模型？ 十七.（1）将熔融态的聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚苯乙烯（PS）淬冷到室温，PE是半透明的，而PET和PS是透明的。为什么？ （2）将上述的PET透明试样，在接近玻璃化温度下进行拉伸，发现试样外观由透明变为混浊，试从热力学观点来解释这一现象。 十八. 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．
高分子物理作业解答
高分子物理作业-2-答案 聚合物的力学状态及转变 1. 解释名词： （1）聚合物的力学状态及转变 由于高分子链之间的作用力大于主链的价键力，所以聚合物只具有固态和液态力学状态。随着温度的升高，分子热运动能量逐渐增加，当达到某一温度时，即可发生两相间的转变。 （2）松弛过程与松弛时间 松弛过程：在一定温度和外场（力场、电场、磁场等）作用下，聚合物由一种平衡态通过分子运动过渡到另一种与外界条件相适应的、新的平衡态，这个过程是一个速度过程。 松弛时间τ是用来描述松弛快慢的物理理。在高聚物的松弛曲线上，?x t ()变到等于?x o 的1/e 倍时所需要的时间，即松弛时间。 （3）自由体积与等自由体积状态 分子中未被占据的体积为自由体积； 在玻璃态下，由于链段运动被冻结晶，自由体积也被冻结，并保持一恒定值，自由体积“孔穴”的大小及其分布也将基本上维持固定。因此，对任何高聚物，玻璃温度就是自由体积达到某一临界值的温度，在这临界值以下，已经没有足够的窨进行分子链的构象调整了。因而高聚物的玻璃态可视为等自由体积状态。 （4）玻璃态与皮革态 当非晶态高聚物在较低的温度下受到外力时，由于链段运动被冻结，只能使主链的键长和键角有微小的改变，因此从宏观上来说，高聚物受力变形是很小的，形变与受力和大小成正比，当外力除去后形变能立刻回复。这种力学性质称为普弹性，非晶态高聚物处于具有普弹性的状态，称为玻璃态； 部分结晶聚合物，存在玻璃化转变与高弹态，但由于晶区链段不能运动，此时玻璃化转变不再具有很大弹性的高弹态，而表现为具有一定高弹性、韧而硬的皮革态，即皮革态。 2. 试定性地绘出下列聚合物的形变—温度曲线（画在一张图上） 1) 低分子玻璃态物质 2) 线性非晶态聚合物（1M ） 3) 线性非晶态聚合物（212,M M M ?212,M M M ?>1 M ） 4) 晶态聚合物（1M ）
高分子化学 第四章
第四章 1. 无轨、交替、嵌段、接枝共聚物的结构有何差异？举例说明这些共 聚物名称中单体前后位置的规定。 ⑴. 无规共聚物：两结构单元M 1、M 2按概率无规排布，M 1、M 2连续 的单元数不多，自一至十几不等。多数自由基共聚物属于这一类型，如氯乙烯一醋酸乙烯酯共聚物。 ⑵. 交替共聚物：共聚物中M 1、M 2两单元严格交替相间。苯乙烯～ 马来酸酐共聚物属于这一类。 ⑶. 嵌段共聚物：由较长的M 1链段和另一较长的M 2链段构成的大分 子，每一链段可长达几百至几千结构单元，这一类称作AB 型嵌段共聚物。也有ABA 型（如苯乙烯一丁二烯一苯乙烯三嵌段共聚物SBS ）和（AB ）。(AB)x 型。 ⑷. 接枝共聚物：主链由M 1单元组成，支链则由另一种M 2单元组成。 抗冲聚苯乙烯（聚丁二烯接枝苯乙烯）属于这一类。 3. 说明竞聚率21,r r 的定义，指明理想共聚、交替共聚、恒比共聚时 竞聚率数值的特征。 ⑴. 定义：竞聚率为均聚增长和共聚增长速率常数之比。 2122 21211 1k k r k k r = = ⑵. 竞聚率数值的特征： ①. 理想共聚：1,21=r r ；
②. 交替共聚：021==r r ； ③. 恒比共聚：理想恒比共聚：1121,1f F r r ===其 5. 示意画出下列各对竞聚率的共聚物组成曲线，并说明其特征。 5.01=f 时，低转化阶段的1F 约是多少？ 且曲线不对称。 ＝？可求出由组成方程：12 2221211212111F f r f f f r f f f r F +++=
6. 醋酸烯丙酯（028.0 ,13.1=-=Q e ）和甲基丙烯酸甲酯 （74.0 ,41.0==Q e ）等摩尔共聚，是否合理？ 根据e Q -式： ()[]()[]0066.041.013.113.1exp 74 .0028.0exp 211211=--=--= e e e Q Q r ()[]()[]056.1413.141.041.0exp 028 .074.0exp 122122=+-=--= e e e Q Q r 由21,r r 值知，醋酸烯丙酯易和甲基丙烯酸甲酯反应而共聚，而甲基丙烯酸甲酯则易与自身反应而均聚，所以等摩尔共聚，不合理。但如果使醋酸烯丙酯的量远大于甲基丙烯酸甲酯的量，可以得到交替共聚物。 7. 甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、马来酸酐、醋酸乙烯酯、 丙稀腈等等单体与丁二烯共聚，交替倾向的次序如何？说明原因。（提示：如无竞聚率数据，可用 e Q , 值） ⑴. 当0 ,021→→r r 时表现为交替共聚，因此，可以从 021→r r 的 程度来判断两单体交替共聚的倾向大小 ⑵. 从e 值差值的大小来判断，e 值相差较大的单体，交替共聚的倾 向大。 由此交替共聚的次序为：
高分子物理课后习题
第1章高分子的链结构 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）σ,实测的无扰均方末端距与自由旋转链的均方末端距之比，σ值愈大，内旋转阻碍越大，柔顺性愈差； （2）特征比Cn，无扰链与自由连接链均方末端距的比值，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。 7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。 解：（1）聚乙烯＞聚氯乙烯＞聚丙烯腈，取代基极性越大，高聚物柔顺性越差； （2）聚甲醛＞聚苯醚＞聚苯，主链刚性基团比例越大，柔顺性越差，苯环柔顺性比亚甲基差； （3）聚丁二烯＞聚氯丁二烯＞聚氯乙烯；孤立双键的柔顺性较单键主链好，极性取代基是的聚合物柔顺性变差； （4）聚偏二氟乙烯＞聚氟乙烯＞聚二氟乙烯，对称取代的柔顺性优于单取代，取代基比例越大，柔顺性越差；
第2章聚合物的凝聚态结构 3.聚合物在不同条件下结晶时，可能得到哪几种主要的结晶形态？各种结晶形态的特征是什么？ 答：（1）可能得到的结晶形态：单晶、树枝晶、球晶、纤维状晶、串晶、柱晶、伸直链晶体； （2）形态特征：单晶：分子链垂直于片晶平面排列，晶片厚度一般只有10nm 左右；树枝晶：许多单晶片在特定方向上的择优生长与堆积形成树枝状；球晶：呈圆球状，在正交偏光显微镜下呈现特有的黑十字消光，有些出现同心环；纤维状晶：晶体呈纤维状，长度大大超过高分子链的长度；串晶：在电子显微镜下，串晶形如串珠；柱晶：中心贯穿有伸直链晶体的扁球晶，呈柱状；伸直链晶体：高分子链伸展排列晶片厚度与分子链长度相当。 4.测定聚合物的结晶度的方法有哪几种？简述其基本原理。不同方法测得的结晶度是否相同？为什么？ 答：（1）密度法，X射线衍射法，量热法； （2）密度法的依据：分子链在晶区规整堆砌，故晶区密度大于非晶区密度；X射线衍射法的依据：总的相干散射强度等于晶区和非晶区相干散射强度之和；量热法的依据：根据聚合物熔融过程中的热效应来测定结晶度的方法。 （3）不同，因为结晶度的概念缺乏明确的物理意义，晶区和非晶区的界限很不明确，无法准确测定结晶部分的量，所以其数值随测定方法不同而不同。 11.某一聚合物完全结晶时的密度为0.936g/cm3,完全非晶态的密度为 0.854g/cm3,现知该聚合物的实际密度为0.900g/cm3,试问其体积结晶度应为多少？ 答：根据体积结晶度计算公式 带入ρ=0.900g/cm3，ρa=0.854g/cm3，ρc=0.936g/cm3 得=0.561
高分子物理第一-二章作业解答(class)
一：名词解释 a.高分子链的近程结构和远程结构 近程结构：高分子链所组成单元的化学结构和立体化学结构，即高分子的构造和构型。构造：高分子中原子的种类和排列，构型：某一原子的取代基在空间的排列 远程结构：单个分子链的大小和形态，链的柔顺性以及在各种环境中分子所采取的构象。 b.高分子链的构型和构象 构象：由围绕单键内旋转所形成的分子中原子在空间的不同排列形式。 构型：由化学键固定的分子中原子在空间的不同排列形式。 c.高分子链的柔性和刚性 柔性：高分子链每个单键内旋转而产生无数种构象，并具有强烈卷曲的倾向的特性， 刚性：与柔性相对，指的是高分子链不发生单键内旋转产生无数构象的特性。 d.自由结合链、自由旋转链和等效自由结合链 自由结合链：高分子链由N个长度相等的链节组成，并且每个链节的相互连接不受键角和内旋转势垒的限制，即自由旋转任意取向，同时链本身不占有体积。
自由旋转链：高分子链由N个相同单键组成，单键间夹角一定，单键内旋转不受阻碍，即是自由旋转的。 等效结合链：由于不存在自由结合链，也不存在自由旋转链，而只有无规线团状的链。假如这种线团的长度足够长，而且具有一定的柔性，则仍旧可以把它当作自由结合链进行统计处理，称为。 e.均方末端距和均方回转半径 均方末端距：线性高分子链一端至另一端的直线距离的平均值或其值平方的平均值。 均方回转半径：枝化高分子链的质量中心到各个链段的距离的平均值或其值的平方的平均值。 二：试比较下列聚合物（写出名称和缩写）分子链柔性的大小，阐述其理由 1 ， C H2C H C H2C H C N C H2C H n n n C H3C l 以上三种高分子分别为聚丙烯（PP），聚乙烯腈（PAN），聚氯乙烯（PVC） 柔性由弱到强依次是：聚乙烯腈、PVC、PP，因为含极性侧基的高分子，侧基极性越强则链的柔性 越差。
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[η]=KMα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。答：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态（内旋转异构体）称为构象。不能用改变构象的办法提高其更规度。等规度是指高聚物中含有全同和间同异构体的总的百分数，涉及的是构型问题，要改变等规度，即要改变构型。而构型是由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布，改变构型必须通过化学键的断裂和重组。 11．假定聚丙烯主链上的键长为0.154纳米，键角为109.5°，根据下表所列数据，求其等效自由结合链的链段长度l e及极限特征比C∞。 聚合物溶剂温度（℃）A×104（nm）σ 聚丙烯（无规）环已烷、甲苯30 835 1.76
高分子化学第四章作业
第一节习题 1 在热机械曲线上，为什么PMMA 的高弹区范围比PS 的大? (已知PMMA 的=g T 378K ，=f T 433—473K ；PS 的=g T 373K ，=f T 383—423K) 2 为什么热机械曲线上f T 的转折不如g T 明晰? 3 假如从实验得到如下一些高聚物的热－机械曲线，如图6-12，试问它们各主要适合作什么材料（如塑料、橡胶、纤维等）？为什么？ 橡胶 （a ） （b ） （a ） （b ） 图6-12高聚物的温度-形变曲线 4 从化学结构角度讨论以下各对聚合物为什么存在g T 的差别． T ε 20 60 100 140 180 A 塑料 T ε -60 0 40 B 20 210 T ε C 纤维 80 100 T ε D 塑料
CH 2CH 2 (1) (150K) 和 CH 2 CH CH 3 (250K) (2) CH 2 CH C O OCH 3 (283K) 和 CH 2 CH O C O CH 3 (350K) (3) CH 2 CH 2O (232K) 和 CH 2 CH OH (358K) (4) CH 2 CH C OC 2H 5 O (249K) 和 CH 2 CH 2 CH CH 3 C OCH 3 O (378K) 5 从结构出发排列出下列各组高聚物T g 顺序并简要说明理由。 (1) C CH 3 CH 3 C , C H H C , CH 2 CH CH CH 2 , (CH CH )n , C H C H , CH 2CH 2 (N CH 2()5NHCO CH 2()4CO )n , H (2) (CH 2 CH Cl )n , (CH 2 C Cl )n , (CH CH )n , Cl Cl Cl (CH 2 CH C CH 2Cl )n (3) (CH 2 CH CH 3 )n CH C 2H 5 n (CH 2 ) (CH 2CH C 4H 9 )n , ,
4-高分子化学(第四版)第四章--自由基共聚
高分子化学与物理
第一部分 高分子化学
教学目的: 掌握共聚合的定义和作用，共聚高分子的分类 及分子结构特点，了解共聚方程的推导思路和假定，掌握 竞聚率的定义及不同竞聚率下的产物特点。 重点内容：
1、掌握基本概念 共聚合；无规共聚；交替共聚；接枝共聚；嵌段共 聚； 竞聚率。 2、共聚的作用及典型共聚高分子的性能。 3、共聚合的动力学推倒过程中的基本假定。 4、竞聚率及作用。
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第4章自由基共聚合
(Free Radical Copolymerization)
5、不同竞聚率下的共聚物的结构特点。
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主要英文词汇： 难点内容:自由共聚合的聚合反应动力学推导假定、推导
过程；竞聚率的定义和应用。 Copolymerization—共聚合 Radical copolymerization—共聚合 Random copolymer—无规共聚物 Alternatinig copolymer—交替共聚物 Block copolymer—嵌段共聚物 Graft copolymer—接枝共聚物 Reactivity ratio--竞聚率
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熟悉内 容： 了解共聚的推导思路；
了解自由基共聚合的主要工业应用。
参考教材或资料： 1、潘祖仁,高分子化学, 北京：化学工业出版社,2007年第三版
2、郝立新等，高分子化学与物理，北京：化学工业出版社，1997年 3、George Odian,Principle of Polymerization(M),2nd,New York:John Wiley & Sons,Inc.,1981 4、应圣康，余丰年等，共聚合原理，北京：化学工业出版社，1984年
4.1 引言 均聚合：由一种单体进行的聚合反应，成为均聚合，所得 的聚合物称作均聚物。 共聚合：由两种或两种以上单体共同参加的聚合反应，称 作共聚合，所得的产物含有两种或多种单体单元，称作共 聚物。 备注：共聚物不是几种单体各自均聚物的混合物。 对于二元共聚的理论已研究得相当详细，三元共聚动 力学和组成问题相当复杂；实际上，三元以上的共聚只限 于实际应用，较少在理论上进行定性分析。
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高分子第四章习题参考答案
高分子第四章习题参考答案 1．比较苯乙烯本体聚合和悬浮聚合的特征，比较氯乙烯本体聚合和悬浮聚合的特征，比较苯乙烯和氯乙烯悬浮聚合的特征。 参考答案：（最好用列表法加以比较） 2．简述乳液聚合中单体、乳化剂和引发剂的所在场所，引发、增长和终止的场所和特征，胶束、乳胶粒、单体液滴和速率的变化规律。参考答案： 乳液聚合中单体在单体液滴中、以分子分散在水中、在增溶胶束中。
乳液聚合中乳化剂以分子分散在水中、在胶束中、在单体液滴表面。乳液液聚合中引发剂主要是以分子分散在水中。 对难溶于水的单体链引发主要是在水中，在水中形成初级自由基后，再进入增溶胶束内链增长；链增长和链终止主要在胶束中。 胶束、乳胶粒、单体液滴和速率的变化规律见下表： 3．经典乳液聚合配方如如下：苯乙烯100g，水200g，过硫酸钾0.3g，硬脂酸钠5g。试计算： a．溶于水中的苯乙烯分子数（分子/ml），（20℃溶解度0.02 g /100 g 水，阿佛加德罗数N A=6.023×1023mol-1）
b．单体液滴（分子/ml）。条件：液滴直径1000nm，苯乙烯溶解和增溶量共2 g，苯乙烯密度为0.9 gcm-3. c．溶于水中的钠皂分子数（分子/ml）。条件：硬脂酸钠的CMC 为0.13 g·L-1，分子量306.5。 d．水中胶束数（分子/ml）。条件：每个胶束由100个肥皂分子组成。 e．水中过硫酸钾分子数（分子/ml）。条件：分子量=270。 f．初级自由基形成速率ρ（分子/ml·s）。条件：50℃kd=9.5×10-7s-1. g．乳胶粒子数（个/ ml）。条件：粒径100 nm，无单体液滴，苯乙烯相对密度0.9，聚苯乙烯相对密度1.05，转化率50%。 参考答案： a．溶于水中的苯乙烯分子数（分子/ml），（20℃溶解度0.02 g /100 g 水，阿佛加德罗数N A=6.023×1023mol-1） 设水的密度为1 g cm-3，则0.02 g /100 g=0.02 g /100 cm-3=0.0002 g / cm-3=0.0002 g / ml水；苯乙烯的分子量M=104， 溶于水中的苯乙烯分子数（分子/ml水）=（0.0002 g / ml水）÷104 g /mol-1×6.023×1023mol-1=1.16×1018（个）/ ml水。 b.单体液滴（分子/ml）。条件：液滴直径1000nm，苯乙烯溶解和增溶量共2 g，苯乙烯密度为0.9 gcm-3。 形成单体液滴的苯乙烯重量：100 g－2 g=98 g 98 g，苯乙烯所占的体积数=98 g÷0.9 g cm-3=108.9 cm3
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