用“分子模拟”(MP)软件计算聚丙烯酸甲酯的构象能量-高分子物理-实验2-02

实验二 用“分子模拟”(MP)软件计算聚丙烯酸甲酯的构象能量

一. 实验目的

1. 用“分子模拟”软件计算聚丙烯酸甲酯构象能量。

2. 学会用“分子模拟”计算聚丙烯酸甲酯的优化能量。

3. 用“分子模拟”软件进行分子动力学计算。

二. 实验原理

由于C －C 单键电子云的轴对称性，使得乙烷分子（图2-1）能以C －C 为轴产生内旋转，由众多C －C 单键组成的大分子长链具有了所谓的柔性。长链分子的柔性是聚合物特有的属性, 是橡胶高弹性的根由，也是决定高分子形态的主要因素，对聚合物的物理力学性

能有根本的影响。高分子链相邻链节中非键合原子间相互作用——近程相互作用的存在，总是使实际高分子链的内旋转受阻（图2）。分子内旋转受阻的结果是使高分子链在空间所可能有的构象数远远小于自由内旋转的情况。受阻程度越大,可能的构象数目越少。因此高

分子链的柔性大小就取于分子内旋转的受阻程度。再有，高分子链由一种构象转变到另一

图1 乙烷分子及其绕C-C单键的内旋转

H E (?)

? (°)

图 2 乙烷分子的内旋转位能曲线

种构象时，各原子基团间的排布发

生相应的变化，其间相互作用能也

随之改变（图3）。

大多数柔性大分子可以在一系

列不同的构象态之间变化。因此比

较柔性分子的重要任务之一就是进

行构象态的比较。尽管大部分的构

象态是那些具有低能量的构象态，

但是并不是说只有低能量的构象态

才能参加分子间的相互作用。

“分子模拟”是用计算机以原子

水平的分子模型来模拟分子的结构与行为，进而模拟分子体系的各种物理和化学性质。分子模拟法不但可以模拟分子的静态结构，也可以模拟分子的动态行为(如分子链的弯曲运动，分子间氢键的缔合作用与解缔行为，分子在表面的吸附行为以及分子的扩散等)。该方法不仅能通过分子力学计算得到静态分子的构象能量，还可以通过分子动态学来进行分子动态的计算，将分子几何以及相应的能量计算出来，并由此得到逼近真实分子体系的知识。

图 3 1,2二氯乙烷绕C －C 键内旋转势能随旋转角的变化，反式时旋转角为0

度。图中的黑点代表氯原子

原子组成分子。原子与原子之间的空间位置，由于键与键之间的伸缩、弯曲和扭转角的变化而不断变化。占主导地位的排列方式当然是低能量的。分子中原子之间的拓扑结构是由分子力场而不是重力场确定的。整个分子的势能被分子力场确定，或者说，分子力场在分子的势能函数中被表达。分子的势函数由原子间键合相互作用项与非键合相互作用项两部分组成。

V = V bonded + V non-bonded

描述键合项的势函数叫“内坐标势函数”。即由分子的键长伸缩、键角弯曲、键扭转和面外弯曲组成的坐标系。由四项组成的键合项势函数为

V bonded = V b + V θ+ V τ + V α

这里，V b 为键伸缩函数、 V θ 为键角弯曲函数、 V τ 为键扭转函数、V α 为键角面外弯曲函数。非键合项的势函数也叫 “原子对儿势函数”：

V non-bonded = V e + V vdw + V hb

包括静电能（e ）、范得华能（vdW ）、氢键能（hb ）三个子项。在本软件中分子力场是以MM2为基础的改进力场。

“原子的种类” 是指同种元素的原子由不同的键接方式，或不同的原子轨道杂化方式所引起的种类上的不同（这里不是讲化学元素各异的原子的种类），这是一个十分重要的问

题。因此，sp2成键方式的碳和sp3成键方式的碳不是一种碳，它将造成相应的力场参数在内坐标势函数和原子对儿势函数的不同。

区别原子种类采用“原子种类的编码”，如C-2、C-3、C-R、N-2、O-3、Br、Si，该编码的头一或两位是用字母表达元素，在 “-”后面的数字表示原子轨道杂化形式：2为sp2，3为sp3，R 为芳香环上的等。有时第四位上也会出现数字，如C-32，表示它含有两个氢。

本软件提供24个使用的元素，有C、H、O、N、F、、 Cl、 Br、I、S、 Si、P、B、Ge、Sn、 Se、 Te、 Al、 Ga、 As、 Sb、 Na、 Ca、 Fe、 Zn。

整个分子结构的能量优化过程如下：

（1） 选定一个分子的初始结构

（2） 找出分子中的全部内坐标

（3） 建立该分子体系的势能函数表达式

（4） 计算该势能对笛卡尔坐标的一阶、二阶导数

（5） 计算出结构优化所需要的笛卡尔坐标的增量

（6） 得到新的结构，重复（4）、（5）、（6）

一般来说，原子的笛卡尔坐标用矢量来表示：

X = [ x1y1z1x2y2z2 ... x n y n z n]T

对于势能的一阶导数为：

(V/(X1

(V/(X2

.

g=

.

(V/(X n

其二阶导数为：

(2V/(X12(2V /(X1(X2 . . . (2V /(X1(X n

(2V/(X2(X1(2V/(X22. . . (2V/(X2(X n

G =

(2V /(X n(X1(2V /(X n(X2 . . . (2V/(X n2

在执行上述第五步时，要得到：X i+1 = X i + Δ中的Δ。这是从分子势函数的梯度或一阶导数g 算起的。一阶导数g也是原子的受力方向。把它按 Taylor 展开有g（X + Δ）= g (X) + GΔ

当逼近到能量优化的极小状态时，我们有

g（X + Δ）= 0

代入得到牛顿法的基本方程– g = GΔ , 从而得到所需的迪卡尔坐标的增量，

Δ= g /G

本软件可计算200个原子，可计算孤立分子，也可计算多分子体系。由于范得华相互作用在原子相距 9? 以上贡献很小，在软件中增加cut-off（距离截断功能）。距离截断功能自动把超过限定距离（cut-off value）的能量计算停掉。限定距离可以从屏幕的对话框中加入。

本实验首先计算聚丙烯酸甲酯的构象能量，紧接着通过分子力学以及分子动力学方法计算得到聚丙烯酸甲酯合理的分子构象（能量最低）及其动态展示。

三. 实验装备

1.CPU 386 以上计算机、5 兆以上的硬盘;

2.VGA以上显示器

3.鼠标器 ;

4.DOS 3.30以上、运行于386增强模式下的Windows 3.1

MP(Molecular

Properties)分子模拟软件

5

四. 实验步骤

打开MP的程序，整个屏幕就呈现出由主窗口、图形窗口、按钮窗口和菜单窗口组成的软件界面（图4）。屏幕的右上角是主窗口，由它可弹出对话框[About]，从而可以选择显示或隐藏图形窗口和菜单窗口。也可通过关闭主窗口来退出了MP软件。最大的图形窗口是用来显示三维的分子图形的。通常原子是被忽略的，而用不同颜色表示白色为氢，绿色为碳，红色为氧。而化学键则用线段表示。如果必要，可以通过标签[Label] 菜单窗口中的[Element]、[Charge]和[Atom Number]来标出每个原子的元素符号、电荷和编号（见下面的说明）。按钮窗口有三个按钮：将菜单窗口变为主菜单窗口可按“主菜单窗口按钮”；按“居中按钮”，计算机将根据所画的分子的大小和形状，自动选择合适的放大比例，把分子图形显示在图形窗口的中间。而按“全不选中按钮”将使所有的原子推出被选中状态。

所有操作均由鼠标器的左右键以及它们与[Shift]、[Ctrl]键的组合来实现。因此仍有必要复习这些操作。图 4 MP软件界面

1. 继续熟悉鼠标器功能

鼠标器左键:按鼠标器的左键可以选中光标对准的一个原子，屏幕上用红色的十字表示

鼠标器右键: 。这时如果上下移动鼠标器，分子图形将沿着通过分子中心的水平轴旋转;如果左右移动鼠标器，图形将沿通过分子中心的垂直轴旋转

Shift+鼠标器左键: 按Shift+ 鼠标器左键可以选中该原子所在的分子。如果该分子已被选中，按此键将使该分子取消选中;

Shift+鼠标器右键: 按下Shift+ 鼠标器右键并保持，光标将变为

子中心移动鼠标器，分子图形将沿着通过分子中心且垂直屏幕的轴旋转;

Ctrl + 鼠标器左键: 按下Ctrl+鼠标器左键并保持，光标将变为这时如果移动鼠标器，分子图形将沿屏幕平面移动;

Ctrl + 鼠标器右键: 按下Ctrl+鼠标器右键并保持，光标将变为

移动鼠标器，分子图形将放大；如果向下移动鼠标器，分子图形将缩小。

2. 几个菜单窗口（图5）

a b c d

图 5 几个菜单窗口

[Main Menu] 是主菜单窗口，其中含有10个各别菜单。与本实验有关的单个菜单是[File]、[Select]、[Build]、[Label]、[Mol. Mechanics]、[Mol. Dynamics]、[Conformation]、[Analyse]、[Quit]。

文件[File] 包括文件的“打开”、“存盘”、以及 [Quit] 是退出整个软件，明白无误，不再赘述。

选择[Select] 菜单窗口可进行原子或分子的选择操作，包括如下几个选项：[Select all]和[Unselect all]分别为选中所有的原子和推出所有被选中的原子。[Select a group]则是选中一组原子（分别选中起点原子和终点原子，按[Select a group]就能把起点原子到终点原子间

的原子全部选中，包括支链上的原子）。[Move all Mol.] 和[Move selected] 分别是用鼠标器移动所有分子和被选中的分子。

构造[Build]菜单窗口（图6）包括如下的选项：[Add]可在被选中的氢原子（如果不是氢原子，要先用[Change]变为氢原子）上连接新的基团（新基团菜单在按[Add]时会自动弹出在屏幕的右侧）。[Delect]可删除所有选中的原子以及与选中的原子相连的氢原子。[B ond]可改变选中的两个原子间的化学键，如变单键为双键或连接两个原子。[Change]可改变原子的属性（当有一个原子被选中时）；改变键长（当有二个原子被选中时）；改变平面角（当有三个原子被选中时）和改变二面角（当有四个原子被选中时）。[Unselect all]则是将所有原子退出选中状态。

图 6 有关构建不同分子的菜单窗口

标签[Label] 菜单窗口包括如下的选项：[Element]、[Charge]、[Hybrization]和[Atom Number]是分别用来标出每个原子的元素符号、电荷、杂化状态和原子的编号。[Selected Atom]标出选中原子的原子编号。[None]则是去掉所有的标签。

在[Analyse] 菜单窗口中对本实验有用的是[Mol. Mec. result]以及[Measure]，前者可以打开分子力学计算结果的文件，而后者则用来测量或改变键长、平面角、二面角。只要按[Measure]键，将会根据选中的原子数目弹出相应的对话框，测量键长、平面角或二面角。

构象[Conformation] 菜单窗口中（图7），[Torsion one]为输入第一个要计算的二面角，具体方法是先选中二面角的4个原子（依次选定），然后再按这个按钮。[Torsion two]为输入第二个要计算的二面角（如果要计算两个二面角），这里要注意的是在输入第二个要计算的二面角时，选择的原子一定要依次而选，使所选择的原子能够构成二面角。而按[Torsion RUN]钮，则根据输入的二面角个数自动选择计算一个或两个扭转角。

3．构建聚丙烯酸甲酯分子片段

为构建聚丙烯酸甲酯分子片段，从主菜单窗口中选择[Build]，出现构造[Build]菜单窗口，再选择[Add]出现有各分子基团的窗口，从中选取乙基片段，用鼠标器标亮其中的一个氢原子（当我们想利用某一分子作为母体往外连接基团时，连接点必须在氢原子上完

成），从[Add]菜单窗口中选取羧酸片段，屏幕上立即呈现出已接上羧酸的丙烯酸。用鼠标器再标记丙烯酸上的氢原子，从[Add]菜单窗口中选取甲基片段，屏幕上就出现丙烯酸甲酯的一个单体片段。重复以上操作，完成三个单体的丙烯酸甲酯片段即可。如果构建的丙烯酸甲酯片段太长，会因所包含的原子数太多而使计算机工作量过大，影响计算速度。

4.构象能量计算

构建完聚丙烯酸甲酯分子片段结构模型之后，从主菜单窗口中选择[Conformation]、弹出相应窗口。用鼠标器标亮你准备旋转的角（二面角）所涉及的4个原子，按[Torsion one] 后，再按[Torsion RUN]，即出现如图 6 所示的对话框。

对话框中出现的是关于所建分子进行构象能计算时所需选择的参数。Description是关于文件的提示性的描述，在其中填写“demo”是指这是一个演示实验。评价力函数(RMS force)，选用0.01。分子间相互作用的选择：偶极相互作用(Dipole)还是静电相互作用(Charge)。这里构建的是聚丙烯酸甲酯分子片段，不计静电相互作用，而选择偶极相互作用。距离截断功能的限定距离(Cut off value)、这里选用9.0。在Torsion1 中所显示的数字表示所选定旋转角原子的原子序号（这个序号是你在构建聚丙烯酸甲酯分子片段时，计算机自动编上的）。从对话框中还可以设定进行构象能计算时旋转角的起始角度及角度间隔。这里from –180 to +180 是旋转的起始角度和终止角度，角度间隔（intervel）可以依实际计算的要求和计算机的运行速度来选择，这里可以选择5°或10°的间隔。对话框最下端的[read initial structure and sequential search]、[read initial structure and free search]、[use last structure and free search]分别表示读入初始结构并按顺序查找、读入初始结构并自由查找、读入最终结构并自由查找，在进行构象计算时选择其中一项即可。本实验选择[read initial structure and sequential search]。一旦完成了对话框中所有空项的填写，按[OK]钮，计算机就进入构象能的计算，依所选择的角度间隔和计算机的速度，整个计算不到10min 即可完成。程序完成构象能计算后，程序把计算结果以文本文件形式自动存在一个名为Conforme.out 的文件中。因此，要想保存计算结果必须及时更换文件名存起来。

现在再来计算两个旋转角。先依上面的方法选定4个原子，选按[Torsion one]之后，再用鼠标器选中第二个扭转角的4个原子，再按[Torsion two]和 [Torsion RUN]，在屏幕上即出现如图7的对话框。对话框中各参数意义和应该填写的内容同上、输入相应的参数后、选择按[OK]钮，计算机即开始运行。由于是同时旋转两个二面角，计算的量很大。若依10度间隔角度计，在－180°、－170°....170°、180°每一个10°间隔里都要进行另一个每10°的计算。同样，当程序完成计算构象能之后、若想查看计算的结果，仍然是调用计算机已自动

存档的Conforme.out 文本文件。文件中有三列数据、分别对应扭转角1(?

１）、扭转角2(?

2

)

和构象能(E)。有了构象能和扭转角的数据，要求作扭转角?

１或?

2

对构象能 E 作图。

5.分子力学计算

计算完构像能量之后，从主菜单窗口中选择[Mol. Mechanics]，弹出确认窗口，点击[Yes]并指定计算数据保存路径，按[OK]钮，出现如图8所示的对话框，输入相应的输入输出参数，即可进行分子力学计算。

图 7 构象菜单窗口

图 8 分子力学计算参数输入窗口

所需输入输出参数如下：

左半栏是文件的输入参数，右半栏数文件的输出参数。

输入参数包括：总原子数（Total atoms）、最大步长（Max steps）、评价力函数（RMS foece）、测量能量（One Energy）或者优化能量（Minimize）。

输出参数包括：最简化输出（Minium）、简化输出（Simple）和全输出（Full）。

将参数输入选择完毕后，按[OK]钮则程序进行分子即学计算。

计算完毕后，点击[Analyse] 菜单窗口中的[Mol. Mec. result]，即可得到计算结果。将最优化结果与计算的构想能量曲线对比。

6．分子动力学计算

计算完最优化构象能量之后，从主菜单窗口中选择[Mol. Dynamics]，弹出确认窗口，

点击[Yes]并指定计算数据保存路径，按[OK]钮，出现如图9所示的对话框。

对话框中出现的是关于所建分子进行分子动力学计算时所需选择的参数。Description 是关于文件的提示性的描述，在其中填写“demo”是指这是一个演示实验。温度(Temperature)选择室温300K（软件默认）。输入总时间（Total Time）以及抽样时间间隔（Time Intervels）。分子间相互作用的选择偶极相互作用。距离截断功能的限定距离(Cut off value)，这里选用9.0。输入相应的输入输出参数，即可进行分子动力学计算。

图10 文件读入窗口图11 动画操作窗口 计算完毕后，在[Analyse]菜单中按[Movie]，即可进入动画展示状态。通过如图10所示的对话框打开动画文件后，屏幕将会出现如图11所示的窗口，图形窗口同时显示动画文件的第一幅图象。点击[Animate]窗口下方的的键就可以根据需要展示动画。

五. 思考题

1．高分子链内旋转中能量的作用约有多大？

2．你对“分子的性质”(MP)软件还有多少了解？你将如何设想今后的高分子课程实验的多媒体教学？

六．参考文献

1.徐种德，何平笙，周漪琴，马德柱，等，高聚物的结构与性能，北京：科学出版社，

1981, 1983, 1986, 1987；马德柱，何平笙，徐种德，周漪琴，第二版，1995，1998，1999

2. 杨小震, 赵亚东, 陆群，MP 分子的性质(分子模拟软件)，1995

3．何平笙, 杨小震，“分子的性质”软件用于高分子科学教学实验，高分子通报，

2000, (1)：86

4．何平笙，高分子物理实验初探，高分子通报，2000,(2):94

高分子化学与物理发展前景

高分子化学与物理 星期五, 02/26/2010 - 05:25 — wangting 高分子化学与物理 第一、专业介绍 高分子化学与物理是以高分子材料为基本研究对象的交叉学科，是高分子科学的基础。与化学的其它二级学科相比，它与现代物理学有着更加深刻的连带关系，其发展更加依赖于化学和物理学的进步,同时也对这两大轴心科学的进步产生深刻影响。高分子化学与物理研究的主要目的，是通过研究高分子材料的结构及化学、物理性质，设计、创制出高性能的高分子材料和制品。近年来，工业发展对新材料的大量需求和现代科技尤其纳米科技的飞速进展，从两方面极大地推动了该研究领域的深入发展。具有高强度和耐高温、强辐射等恶劣环境条件的特种高分子材料，具有特殊光、电、磁性能以及高效率能量传递和转化性能的高分子材料，具有对化学和生物多种刺激发生智能反应的高分子材料，环境友好高分子材料，医药高分子材料等不断涌现，为高分子化学与物理研究提出了全新的课题和广阔的研究空间。 第二、培养方案 各研究生招生单位的研究方向有所不同，在此，以北京大学为例： 1、研究方向 01.高分子可控合成与材料制备 02.高分子溶液及凝聚态物理

03.特种与高性能高分子材料 04.生物医用与环境友好高分子材料 05.光电功能高分子材料及相关器件 2、培养目标 掌握马克思主义、毛泽东思想的基本原理，坚持四项基本原则，热爱祖国，遵纪守法，品德良好，具备严谨的科学态度和优良学风，树立愿为社会主义现代化建设做贡献的思想。 具备良好的化学基础知识和实验技能训练，熟练的外语基础，初具独立开展科学研究的能力，能胜任本学科有关教学和解决实际问题。 3、硕士研究生入学考试科目 1）101思想政治理论 2 ）201英语一 3 ）607综合化学I (无机化学、有机化学) 4 ）813综合化学II (分析化学和仪分、物化和结构) （各研究生招生单位的研究方向有所不同，以上以北京大学为例） 第三、推荐院校 全国高校中实力较强招生院校： 吉林大学、复旦大学、南开大学、北京大学、中山大学、南京大学、浙江大学、四川大学、上海交通大学、华南理工大学、中国科学技术大学、北京化工大学、清华大学、武汉大学、兰州大学……

高分子物理和化学-名词解释

高分子物理和化学名词解释（各种转）作者：刘方超CooDee 1. 应力松弛：在恒定温度和形变保持不变的情况下，聚合物内部的应力随时间的增加而逐渐衰减的现象。 2. 氢键:是极性很强的X－H键上的氢原子，与另外一个键上电负性很大的原子Y的孤对电子相互吸引而形成的一种键。 3. 等规聚合物：指全同立构和间同的高聚物。 4. 等规度：高聚物中含有全同立构和间同立构总的百分数。 5. 聚合物的粘弹性：聚合物的形变和发展具有时间依赖性，这种性质介于理想弹性体和理想粘性体之间，称为粘弹性。 1999年 1.玻璃化温度：玻璃态与高弹态之间的转变即玻璃化转变，所对应的转变温度。 2.脆点（化）温度：当温度低于某个温度Tb时，玻璃态高聚物不能发展强迫高弹形变，而必定发生脆性断裂，这个温度称为脆化温度。 3.溶解度参数：通常将内聚能密度的平方根定义为溶解度参数d，溶质和溶剂的溶解度参数愈接近，两者愈能相互溶解。 4.柔顺性：高分子链能够不断改变其构象的性质或高分子能够卷曲成无规线团的能力。 5.泊松比：材料横向单位宽度的减少与纵向单位长度的增加之比值。 6.表观粘度：与牛顿粘度定义相类比，将非牛顿流体的粘度定义为剪切应力与剪切速率之比，其值称为表观粘度，即。 2000年 1. 链段：把由若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元，称为链段。 2. 构型：构型是对分子中的最近邻原子间的相对位置的表征，也就是指分子汇总由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 3. 构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。 4. 熔限：结晶高聚物有一个较宽的熔融温度范围，这个温度范围就叫熔限。 5. 熔点：高聚物结晶部分完全熔化的温度。 6. 剪切粘度：液体内部反抗在切应力作用系发生薄层流动的内摩擦力，称为剪切粘度。 7. 高聚物的屈服：聚合物在外力作用下产生的塑性变形。 2001年 1.时温等效原理：升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子αT将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。

《高分子物理》试题

《高分子物理》试题 开课学院：材料学院类别：共（ 3 ）页 课程号：考试性质：考试 一、解释概念（15分，每题3分） 1、全同立构 2、球晶 3、高分子合金 4、熵弹性 5、应力松弛 二、选择答案（20分，每题1分） 1、高分子科学诺贝尔奖获得者中，（）首先把“高分子”这个概念引进科学领域。 A、H. Staudinger, B、K.Ziegler, G.Natta, C、P. J. Flory, D、H. Shirakawa 2、链段是高分子物理学中的一个重要概念，下列有关链段的描述，错误的是（）。 A、高分子链段可以自由旋转无规取向，是高分子链中能够独立运动的最小单位。 B、玻璃化转变温度是高分子链段开始运动的温度。 C、在θ条件时，高分子“链段”间的相互作用等于溶剂分子间的相互作用。 D、聚合物熔体的流动不是高分子链之间的简单滑移，而是链段依次跃迁的结果。 3、聚苯乙烯在张应力作用下，可产生大量银纹，下列说法错误的是（）。 A、银纹是高度取向的高分子微纤构成。 B、银纹处密度为0，与本体密度不同。 C、银纹具有应力发白现象。 D、银纹具有强度，与裂纹不同。 4、提高高分子材料的拉伸强度有效途径为（）。 A、提高拉伸速度， B、取向， C、增塑， D、加入碳酸钙 5、下列四种聚合物在各自的良溶剂中，常温下不能溶解的为（）。 A、聚乙烯， B、聚甲基丙烯酸甲酯， C、无规立构聚丙烯， D、聚氯乙烯 6、高分子热运动是一个松弛过程，松弛时间的大小取决于（）。 A、材料固有性质 B、温度 C、外力大小 D、以上三者都有关系。 7、示差扫描量热仪(DSC)是高分子材料研究中常用的方法，常用来研究（）。 ⑴T g，⑵T m和平衡熔点，⑶分解温度T d，⑷结晶温度T c，⑸维卡软化温度，⑹ 结晶度，⑺结晶速度，⑻结晶动力学 A、⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻ B、⑴⑵⑶⑷⑹⑺⑻ C、⑴⑵⑶⑷⑸ D、⑴⑵⑷⑹ 8、你会选（）聚合物用作液氮罐的软密封。（液氮沸点为77K） A、硅橡胶， B、顺丁橡胶， C、天然橡胶， D、丁苯橡胶

高分子化学与物理实验指导书总结

高分子化学与物理实验指导书

1. 实验课时间安排 高分子化学实验是在学生主修《高分子化学与物理》课程基础上开设的。其中学时安排如下： 2. 预习情况检查方式 要求学生在实验前必须做好实验预习，否则不予参加实验。实验预习主要包括以下两个方面的内容： 1、检查实验预习报告（预习报告要求包括实验目的、实验原理、实验所需仪器及药品、实验步骤等） 2、老师在实验前要检查学生的实验预习情况，可采取口头提问的方式了解学是对实验的预习情况。 3. 相关知识的讲解 针对高分子化学开设的不同实验，指导教师要做好相关的讲解工作。主要包括：实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 实验二酚醛树脂的缩聚 实验三PP球晶观察 实验四PS粘均分子量测定

实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 一、实验目的 1. 掌握自由基本体聚合的原理及合成方法； 2. 了解有机玻璃的生产工艺。 二、实验原理 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗称有机玻璃。有机玻璃广泛用在工业、农业、军事、生活等的各个领域，如飞机、汽车的透明窗玻璃、罩盖等。在建筑、电气、医疗卫生、机电等行业也广泛使用，如制造光学仪器、电器、医疗器械、透明模型、装饰品、广告铭牌等。每年全世界要消耗数以百万吨的有机玻璃及其制品。 工业上制备有机玻璃主要采用本体、悬浮聚合法，其次是溶液和乳液法。而有机玻璃的板、棒、管材制品通常都用本体浇铸聚合的方法来制备。如果直接做甲基丙烯酸甲酯的本体聚合，则由于发热而产生气体只能得到有气泡的聚合物。如果选用其它聚合方法（如悬浮聚合等）由于杂质的引入，产品的透明度都远不及本体聚合方法。因此，工业上或实验室目前多采用浇注方法。即：将本体聚合迅速进行到某种程度（转化率 10% 左右）做成单体中溶有聚合物的粘稠溶液（预聚物）后，再将其注入模具中，在低温下缓慢聚合使转化率达到 93 ～ 95% 左右，最后在 100 ℃下聚合至反应完全。其反应方程式如下： 本实验采用本体聚合法制备有机玻璃。本体聚合是在没有介质存在的情况下进行的聚合反应，体系中可以加引发剂，也可以不加引发剂。按照聚合物在单体中的溶解情况，可以分为均相聚合和多相聚合两种：聚合物溶于单体，为均相聚合，如甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯等的聚合；聚合物不溶于单体，则为多相聚合，如氯乙烯，丙烯腈的聚合。 本体聚合中因为体系中无介质存在，反应是粘度不断增大，反应热不容易排出，局部容易过热，导致单体气化或聚合物裂解，结果产品内有气泡或空心。在甲基丙烯酸甲酯聚合过程中甚至会使反应进入爆炸聚合阶段（爆聚），所以反应必须严格控制温度。

高分子物理习题及答案最新版

一、单项选择题 1．高分子的基本运动是（ B ）。 A．整链运动B．链段运动C．链节运动 2．下列一组高聚物分子中，柔性最大的是（ A ）。 A.聚氯丁二烯 B.聚氯乙烯 C.聚苯乙烯 3. 下列一组高聚物中，最容易结晶的是( A ). A.聚对苯二甲酸乙二酯 B. 聚邻苯二甲酸乙二酯 C. 聚间苯二甲酸乙二酯 4．模拟线性聚合物的蠕变全过程可采用（ C ）模型。 A.Maxwell B. Kelvin C. 四元件 5.在半晶态聚合物中，发生下列转变时，判别熵值变大的是（ A ）。（1）熔融（2）拉伸取向（3）结晶（4）高弹态转变为玻璃态 6.下列一组高聚物分子中，按分子刚性的大小从小到大的顺序是（ADBFC ）。 A.聚甲醛； B.聚氯乙烯； C.聚苯乙烯； D. 聚乙烯；F. 聚苯醚 7．.假塑性流体的特征是（ B ）。 A．剪切增稠B．剪切变稀C．粘度仅与分子结构和温度有关 8.热力学上最稳定的高分子晶体是（ B ）。 A．球晶B．伸直链晶体C．枝晶 9.下列高聚物中，只发生溶胀而不能溶解的是（ B ）。 A. 高交联酚醛树脂； B. 低交联酚醛树脂； C.聚甲基丙稀酸甲脂 10.高分子-溶剂相互作用参数χ1（ A ）聚合物能溶解在所给定的溶剂中

A. χ1<1/2 B. χ1>1/2 C. χ1=1/2 11.判断下列叙述中不正确的是（ C ）。 A．结晶温度越低，体系中晶核的密度越大，所得球晶越小； B．所有热固性塑料都是非晶态高聚物； C．在注射成型中，高聚物受到一定的应力场的作用，结果常常得到伸直链晶体。 12. 判断下列叙述中不正确的是（ C ）。 A．高聚物的取向状态是热力学上一种非平衡态； B．结晶高聚物中晶片的取向在热力学上是稳定的； C．取向使材料的力学、光学、热性能各向同性。 13.关于高聚物和小分子物质的区别，下列( D )说法正确 ⑴高聚物的力学性质是固体弹性和液体粘性的综合； ⑵高聚物在溶剂中能表现出溶胀特性，并形成居于固体和液体的一系列中间体系； ⑶高分子会出现高度的各向异性。 A. ⑴⑵对 B. ⑵⑶对 C. ⑴⑶对 D.全对 三、问答题：

高分子物理及化学综合实验讲义.

高分子科学实验讲义 （内部教材） 高分子教研室

目录 实验一常见塑料和纤维的简易鉴别 (1) 实验二甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 (4) 实验三丙烯酰胺的溶液聚合 (6) 实验四苯乙烯的悬浮聚合 (9) 实验五熔融缩聚反应制备尼龙-66 (12) 实验六聚氨酯泡沫塑料的制备 (16) 实验七热固性脲醛树脂的制备 (19) 实验八膨胀计法测定高聚物的玻璃化转变温度 (22) 实验九用偏光显微镜研究聚合物结晶形态 (25) 实验十粘度法测定聚合物的分子量 (28) 实验十一差示扫描量热法(DSC)测定聚合物热性能 (33) 实验十二、热失重法（TGA）测定聚合物的热稳定性 (41) 实验十三DMA测定高聚物的动态力学性能 (44) 实验十四用扫描电子显微镜观察聚合物形态 (48) 实验十五高聚物熔融指数的测定 (51) 实验十六高聚物熔体流变特性的测定 (54)

综合性、设计性实验 (61) 实验十七改性苯丙乳液的合成与性能分析 (63) 实验十八丙烯酸脂类压敏胶的制备与性能测试 (68)

实验一常见塑料和纤维的简易鉴别 一、实验目的 1．了解聚合物燃烧试验和气味试验的特殊现象，借以初步辨认各种聚合物。 2．利用聚合物溶解的规律及溶剂选择的原则，了解并掌握溶解法对常见聚合物的定性分析。 二、基本原理 聚合物的鉴别，特别对未知聚合物试样的鉴别颇为复杂，即使经纯化处理的聚合物也很难用单一的方法进行鉴别。常见聚合物通常可用红外、质谱、X 光衍射、气相色谱等仪器进行不同程度的定性和定量分析。而基于聚合物的特性简单地通过外观、在水中的浮沉、燃烧、溶解性和元素分析的方法进行实验室的鉴别则方便易行。 1．根据试样的表观鉴别 HDPE、PP、PA 66、PA 6、PA1010质硬，表面光滑。LDPE、PVF、PA11质较软，表面光滑，有蜡状感觉。硬PVC、PMMA表面光滑，无蜡状感觉。PS质硬，敲打会发出清脆的“打铃声”。 2．根据试样的透明程度鉴别 透明的聚合物：聚丙烯酸酯类，聚甲基丙烯酸酯类，再生纤维素，纤维素酯类和醚类，聚甲基戊烯类，PC、PS，PVC及其共聚物。半透明的聚合物：尼龙类，PE，PP，缩醛树脂类。透明性往往与样品的厚薄，结晶性，共聚物某些成分的含量等有关。如：EV A中VC的含量大于15％可以从半透明变为透明。半透明的聚合物在薄时变为透明。加入填料共混后，透明聚合物变为不透明。结晶可使透明聚合物变为半透明。 3．根据聚合物燃烧试验的火焰及气味鉴别

高分子物理简答题完整版

高分子物理简答题 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

高分子物理简答题 1.同样是都是高分子材料，在具体用途分类中为什么有的是县委，有的是塑料，有的是橡胶同样是纯的塑料薄膜，，为什么有的是全透明的，有的是半透明的 答：高分子材料的用途分类取决于材料的使用温度和弹性大小，当材料的使用温度在玻璃化温度Tg以下，是塑料，Tg以上则为橡胶，否则会软化。而透明度的问题在于该材料是否结晶，结晶的塑料薄膜是透明的，非结晶的则不透明或半透明。 2.假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构想的办法提高等规度？说明理由。 答：构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态，称为构象。聚丙烯的等规度是由构型不同的异构体所产生的旋光异构所引起的，由于头-头键接的聚丙烯，其有全同立构、间同立构和无规立构等异构体。而且构型是由分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列，构象仅仅是由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。所以当聚丙烯的等规度不高时，用改变构象的方法是无法提高其等规度的，需要破坏化学键，改变构型，才能提高等规度。 3.理想的柔性高分子链可以用自由连接或高斯链模型来描述，但真实高分子链在通常情况下并不符合这一模型，原因是什么这一矛盾是如何解决的 答：在采用自由连接链或高斯链模型描述理想的柔性高分子链时，我们假设单键在结合时无键角的限制，内旋转时也无空间位阻，但真实高分子链不但有键角的限制，在内旋转时也存在空间位阻，因此使真实高分子链在通常情况下并不符合这一模型。对于真实高分子链我们用等效自由结合链来描述，把由若干个相关的键组成的一段链，算作一个独

高分子材料物理化学实验复习

一、热塑性高聚物熔融指数的测定 熔融指数 (Melt Index 缩写为MI) 是在规定的温度、压力下，10min 内高聚物熔体通过规定尺寸毛细管的重量值，其单位为g 。 min)10/(600 g t W MI ?= 影响高聚物熔体流动性的因素有内因和外因两个方面。内因主要指分子链的结构、分子量及其分布等；外因则主要指温度、压力、毛细管的内径与长度为了使MI 值能相对地反映高聚物的分子量及分子结构等物理性质，必须将外界条件相对固定。在本实验中，按照标准试验条件，对于不同的高聚物须选取不同的测试温度与压力。因为各种高聚物的粘度对温度与剪切力的依赖关系不同，MI 值只能在同种高聚物间相对比较。一般说来，熔融指数小，即在 12、 34测定取向度的方法有X 射线衍射法、双折射法、二色性法和声速法等。其中，声速法是通过对声波在纤维中传播速度的测定，来计算纤维的取向度。其原理是基于在纤维材料中因大分子链的取向而导致声波传播的各向异性。 几个重要公式： ①传播速度C=)/(10 )(106 3 s km t T L L ??-?- 单位：C-km/s ；L-m ；T L -?s ；△t-?s ②模量关系式 2 C E ρ= ③声速取向因子 22 1C C f u a -= ④?t(ms)=2t 20－t 40（解释原因）

Cu 值（km/s ）：PET= 1.35，PP=1.45，PAN=2.1，CEL=2.0 （可能出选择题） 测定纤维的C u 值一般有两种方法：一种是将聚合物制成基本无取向的薄膜，然后测定其声速值；另一种是反推法，即先通过拉伸试验，绘出某种纤维在不同拉伸倍率下的声速曲线，然后将曲线反推到拉伸倍率为零处，该点的声速值即可看做该纤维的无规取向声速值C u (见图1)。 思考题： 1、影响实验数据精确性的关键问题是什么？ 答：对纤维的拉伸会改变纤维的取向。所以为保证测试的精确性，每种纤维试样至少取3根以上迸行测定。 2、比较声速法与双折射法，两者各有什么特点？ 三、光学解偏振法测聚合物的结晶速度 （无计算题，最好知道公式。背思考题。） 测定聚合物等温结晶速率的方法：比容、红外光谱、X 射线衍射、广谱核磁共振、双折射法等。 本实验采用光学解偏振法，它具有制样简便、操作容易、结晶温度平衡快、实验重复性好等优点。 实验原理：由实验测定等温结晶的解偏振光强－时间曲线，从曲线可以看出，在达到样品的热平衡时间后，首先是结晶速度很慢的诱导期，在此期间没有透过光的解偏振发生，而随着结晶开始，解偏振光强的增强越来越快，并以指数函数形式增大到某一数值后又逐渐减小，直到趋近于一个平衡值。对于聚合物而言，因链段松弛时间范围很宽，结晶终止往往需要很长时间，为了实验测量的方便，通常采用 2 1 1t 作为表征聚合物结晶速度的参数，2 1t 为半结晶期。 即为图2中 2 1 0=--∞∞I I I I t 时所对应的时间。 聚合物结晶过程可用下面的方程式描述： n Kt e C -=-1 。式中：C 为t 时刻的结晶度；K 为 与成核及核成长有关的结晶速度常数；n 为Avrami 指数，为整数，它与成核机理和生长方式有关。 若将上式左边对lg t 作图得一条直线，其斜率为Awami 指数n ，截距就是lg K 。 本实验以等规聚丙烯粒料为试样，采用结晶速度仪测定其结晶速率。 思考题： 1、聚合物的结晶速度与哪些因素有关？ 答：分子主链结构，取代基侧链，分子量；温度，压力，应力、添加剂等。 2、根据实验图分析结晶温度对结晶速度的影响。 四、差示扫描量热法测定聚合物等温结晶速率 实验原理：采用DSC 法测定聚合物的等温结晶速率时，首先将样品装入样品池，加热到熔点以上某温度保温一段时间，消除热历史，然后迅速降到并保持某一低于熔点的温度，记录结晶热随时间的变化，如图1（a ）。可以看到随结晶过程的进行，DSC 谱图上出现一个结晶放热峰。当曲线回到基线时，表明结晶过程已完成。记放热峰总面积为A0，从结晶起始时刻（t 0）到任一时刻t 的放热峰面积A t 与A 0之比 2 I I +∞0 I ∞ I i τ0 t 2 1 t ∞ 解偏振光强 时间 图2 等温结晶的解偏振光强—时间曲线 结晶在Tg 和Tm 之间。靠近Tg ， 链段难运动；靠近Tm ，晶核难生

高分子物理试卷 及答案

高分子物理试卷二答案 一、单项选择题（10分） 1.全同聚乙烯醇的分子链所采取的构象是（ A ）。 （A ）平面锯齿链 （B ）扭曲的锯齿链 （C ）螺旋链 2.下列聚合物找那个，熔点最高的是（ C ）。 （A ）聚乙烯 （B ）聚对二甲苯撑 （C ）聚苯撑 3.聚合物分子链的刚性增大，则黏流温度（ B ）。 （A ）降低 （B ）升高 （C ）基本不变 4.增加聚合物分子的极性，则黏流温度将（ C ）。 （A ）降低 （B ）基本不变 （C ）升高 5.可以用来解释聚合物的零切黏度与相对分子质量之间相互关系的理论是（ B ）。 （A ）分子链取向 （B ）分子链缠结 （C ）链段协同运动 6.在下列情况下，交联聚合物在溶剂中的平衡溶胀比最大的是（ C ）。 （A ）高度交联 （B ）中度交联 （C ）轻度交联 7.光散射的散射体积与θsin 成（ B ）。 （A ）正比 （B ）反比 （C ）相等 （D ）没关系 8.高分子的特性黏数随相对分子质量愈大而（ A ）。 （A ）增大 （B ）不变 （C ）降低 （D ）不确定 9.理想橡胶的泊松比为（ C ）。 （A ）21 < （B ）21 > （C ） 21 10.交联高聚物蠕变过程中的形变包括（ B ）。 （A ）普弹形变、高弹形变和黏性流动 （B ）普弹形变和高弹形变 （C ）高弹形变和黏性流动 二、多项选择题(20分) 1.以下化合物，哪些是天然高分子（ AC ）。 （A ）蛋白质 （B ）酚醛树脂 （C ）淀粉 （D ）PS 2.柔顺性可以通过以下哪些参数定量表征（ ABCD ）。 （A ）链段长度 （B ）刚性因子 （C ）无扰尺寸 （D ）极限特征比 3.以下哪些方法可以测量晶体的生长速度（ AB ）。 （A ）偏光显微镜 （B ）小脚激光光散射 （C ）光学解偏振法 （D ）示差扫描量热法 4.有关聚合物的分子运动，下列描述正确的有（ ACD ）。 （A ）运动单元具有多重性 （B ）运动速度不受温度影响 （C ）热运动是一个松弛过程 （D ）整个分子链的运动称为布朗运动 （E ）运动但愿的大小不同，但松弛时间一样 5.下列有关聚合物熔体流变性能的叙述，正确的有（ ABDE ）。 （A ）大多数聚合物熔体在通常的剪切速率范围内表现为假塑性非牛顿流体 （B ）在极低的剪切速率范围内，表现为牛顿流体 （C ）在通常的剪切速率范围内，黏度随剪切速率升高而增大 （D ）黏度随温度升高而下降 （E ）在无穷大剪切速率下，在恒定温度下的黏度为常数 6.下面有关聚合物黏流活化能的描述，正确的是（ AD ）。

高分子化学与物理实验

高分子化学与物理实验一、实验课程： 高分子化学与物理 二、实验项目： 三、实验教材： 《高分子化学与物理实验教程》，卢神州，自编 四、主要仪器设备： 膨胀计20个

稀释型乌氏粘度计20个 GJY-III型光学解偏振仪2台 RL—11B1熔体流动速率测定仪2台五、实验教学课件

实验1 乙酸乙烯酯的乳液聚合 1 实验目的 了解乳液聚合的基本原理并掌握相应的实验技术。 2 试验仪器、工具及试样 （1）试剂和试样： 乙酸乙烯酯（化学纯），过硫酸铵（化学纯），聚乙烯醇（PV A1788）（化学纯），乳化剂OP－10（化学纯），邻苯二甲酸二丁酯（化学纯），碳酸氢钠（化学纯） （2）试验仪器和工具： 水浴锅（1000ml），增力搅拌器，聚四氟乙烯搅拌棒，变压器（1KV），滴液漏斗（磨口，60ml），球形冷凝管（磨口），温度计（0～100℃），量筒（100ml，50ml，10ml），烧杯（250ml，50ml，10ml），移液管（10ml，5ml，1ml），三口磨口烧瓶(250ml（19×3）)，玻璃棒，封闭电炉（1000瓦）、氮气瓶（高纯氮），电子天平 3 基本知识 聚乙酸乙烯酯是由乙酸乙烯酯在光或过氧化物引发下聚合而得。根据反应条件，如反应温度、引发剂浓度的不同，可以得到分子量从几千到十几万的聚合物。聚合反应可按本体、溶液或乳液等方式进行。采用何种方法决定于产物的用途。如果作为涂料或粘合剂，则采用乳液聚合方法。聚乙酸乙烯酯胶乳漆具有水基漆的优点，即粘度较小，而分子量较大，不用易燃的有机溶剂。作为粘合剂时(俗称白胶)，无论木材、纸张和织物，均可使用。 乙酸乙烯酯乳液聚合的机理与一般乳液聚合相同。采用过硫酸盐为引发剂，为使反应平稳进行，单体和引发剂均需分批加入。聚合中最常用的乳化剂是聚乙烯醇。实践中还常把两种乳化剂合并使用，乳化效果和稳定性比单独用一种要好。本实验采用聚乙烯醇和OP－10两种乳化剂。 单体纯度、引发剂以及聚合温度和转化率等都对产物分子量有很大影响。另外，由于乙酸乙烯酯自由基活性很高，容易对聚合物发生链转移而形成支链或交联产物。 4 实验方法与操作步骤 在装有搅拌器、回流冷凝管与滴液漏斗的三颈瓶中加入乳化剂[注1]（6g聚乙烯醇溶于78ml 蒸馏水及1g乳化剂OP－10）及20ml乙酸乙烯酯。称1g过硫酸铵[注2]，用5ml水溶解于小烧

高分子物理模拟试卷(一)

高分子物理模拟试卷（一） 一、名词解释（5×3） θ溶剂 等效自由连接链 取向 银纹 特性粘度 二．选择题：（10× 2） 1．欲使某自由连接链（单烯类）均方末端距增加10倍，其聚合度必须增加 倍 。 A ．10 B ．20 C ．100 D ．50 2．某一结构对称的结晶聚合物，其T m =210℃，其结晶速度最快的温度在 。 A ．170℃ B ．115℃ C ．－25℃ D ．210℃ 3．测量重均分子量可以选择以下哪种方法： A ．粘度法 B ．端基滴定法 C ．渗透压法 D ．光散射法 4．当一个聚合物稀溶液从θ温度上升10℃时，其第二维利系数A 2： A ．小于1/2 B ．大于1/2 C ．大于零 D ．小于零 5．下列那种方法可以降低熔点： 。 A. 主链上引入芳环； B. 降低结晶度； C. 提高分子量； D. 加入增塑剂。 6. 下列方法可以提高聚合物的拉伸强度的是 。 A. 提高支化度； B. 提高结晶度； C. 加入增塑剂； D. 橡胶共混；. 7．大多数聚合物流体属于 。（9，2、） A ．膨胀性流体（,1n Kr n σ=>） B ．膨胀性流体（,1n Kr n σ=<） C ．假塑性流体（,1n Kr n σ=>） D ．假塑性流体（ ,1n Kr n σ=<） 8、用 模型可以用来描述线性聚合物的应力松弛现象。（2.2） A 、粘壶与弹簧串连的kelvin 模型 B 、粘壶与弹簧串连的maxwell 模型 C 、粘壶与弹簧并连的kelvin 模型 D 、粘壶与弹簧并连的maxwell 模型 9.根据时温等效原理，将曲线从高温移至低温，则曲线应在时间轴上 移。 A 、左 B 、右 C 、上 D 、下 10.多分散高聚物下列平均分子量中最小的是

高分子物理和化学

高分子化学 高分子化学高分子化学是研究高分子化合物的合成、化学反应、物理化学、物理、加工成型、应用等方面的一门新兴的综合性学科。(https://www.wendangku.net/doc/781509794.html,|NO.6315)合成高分子的历史不过八十年，所以高分子化学真正成为一门科学还不足六十年，但它的发展非常迅速。目前它的内容已超出化学范围，因此，现在常用高分子科学这一名词来更合逻辑地称呼这门学科。狭义的高分子化学，则是指高分子合成和高分子化学反应。后来，经过研究知道，人工合成的高分子和那些天然存在的高分子，在结构、性能等方面都具有共同性，因此，就都叫做高分子化合物。 高分子的分子内含有非常多的原子，以化学键相连接，因而分子量都很大。但这还不是充足的条件，高分子的分子结构，还必须是以接合式样相同的原子集团作为基本链节(或称为重复单元)。许多基本链节重复地以化学键连接成为线型结构的巨大分子，称为线型高分子。有时线型结构还可通过分枝、交联、镶嵌、环化，形成多种类型的高分子。其中以若干线型高分子，用若干链段连接在一起，成为巨大的交联分子的称为体型高分子。(https://www.wendangku.net/doc/781509794.html,|NO.6315) 从高分子的合成方法可以知道，合成高分子的化学反应，可以随机地开始和停止。因此，合成高分子是长短、大小不同的高分子的混合物。与分子形状、大小完全一样的一般小分子化合物不同，高分子的分子量只是平均值，称为平均分子量。 决定高分子性能的，不仅是平均分子量，还有分子量分布，即各种分子量的分子的分布情况。从其分布中可以看出，在这些长长短短的高分子的混合物中，是较长的多还是较短的多，或者中等长短的多。 高分子具有重复链节结构这一概念，是施陶丁格在20世纪20年代初提出的，但没有得到当时化学界一些人的赞同。直到30年代初，通过了多次实践，这一概念才被广泛承认。正确概念一经成立，就使高分子有飞跃的发展。当时链式反应理论已经成熟，有机自由基化学也取得很大的成就。三者的结合，使高分子合成有了比较方便可行的方法实践证明，许多烯类化合物，经过有机自由基的引发，就能进行链式反应，迅速地

东华大学《高分子物理》简答题题库

高分子物理 二、高聚物粘性流动有哪些特点？影响粘流温度T f的主要因素是什么？（8分） 答：粘性流动的特点： 1.高分子流动是通过链段的位移运动来完成的； 2.高分子流动不符合牛顿流体的流动规律； 3.高分子流动时伴有高弹形变。 影响T f的主要因素： 1.分子链越柔顺，粘流温度越低；而分子链越刚性，粘流温度越高。 2. 分子间作用力大，则粘流温度高。 3. 分子量愈大，愈不易进行位移运动，Tf越高。 4. 粘流温度与外力大小和外力作用的时间增大，Tf下降。 三、画出牛顿流体、切力变稀流体、切力变稠流体、宾汉流体的流动曲线，写出相应的流动方程。（8分） 答： 牛顿流体η为常数 切力变稀流体n< 1 切力变稠流体n >1 宾汉流体σy为屈服应力 四、结晶聚合物为何会出现熔限？熔限与结晶形成温度的关系如何？ 答：1.结晶聚合物出现熔限，即熔融时出现的边熔融边升温的现象是由于结晶聚合物中含有完善程度不同的晶体之故。聚合物的结晶过程中，随着温度降低，熔体粘度迅速增加，分子链的活动性减小，在砌入晶格时来不及作充分的位置调整，而使形成的晶体停留在不同的阶段上。在熔融过程中，则比较不完善的晶体将在较低的温度下熔融，较完善的晶体需在较高的温度下才能熔融，从而在通常的升温速度下，呈现一个较宽的熔融温度范围。 2. 低温下结晶的聚合物其熔限范围较宽，在较高温度下结晶的聚合物熔限范围较窄。 五、测定聚合物分子量有哪些主要的方法？分别测定的是什么分子量？除了分子量外还能得 到哪些物理量？聚合物分子量的大小对材料的加工性能和力学性能有何影响？（10分） 答：端基分析法和渗透压测定的是数均分子量，光散射测定的是重均分子量，粘度法测定的是粘均分子量。分子量太低，材料的机械强度和韧性都很差，没有应用价值；分子量太高，熔体粘度增加，给加工成型造成困难。 七、解释下列现象（6分）： 1. 尼龙6（PA6）室温下可溶于浓硫酸，而等规聚丙烯却要在130℃左右才能溶于十氢萘。 答：尼龙6为极性结晶聚合物，，当它们与极性溶剂相接触时会发生强烈的相互作用，非晶成分放出大量能量使结晶区的部分晶格破坏，成为非结晶区，在适宜的强极性溶剂中往往在室温下即可溶解。而等规聚丙烯为非极性结晶聚合物，溶解往往需要将体系加热到熔点附近时才能发生，外界供给能量使体系温度升高。 2.纤维经拉伸取向后，其断裂强度明显提高。 答：纤维单轴取向后，高分子链沿着外力方向平行排列，故沿取向方向断裂时破坏主价链的比例大大增加，而主价链的强度比范德华力的强度高50倍。（3分）

高分子化学与物理

中国科学院长春应用化学研究所 二ОО九年攻读博士学位研究生入学试题 高分子化学与物理 高分子化学部分（共50分） 一.名词解释（共14分，每题2分） 1.无规预聚物 2.本体聚合 3.官能团的摩尔系数 4.凝胶点 5.聚合上限温度 6.SBS热塑弹性体 7.顺丁橡胶 二.写出下列高分子材料的起始单体，合成反应式，注明引发剂、催化剂及聚合反应类型（共16分，每题4分） 1.尼龙-6 2.聚（芳）砜 3.合成天然橡胶 4.端羟基对苯二甲酸乙二醇酯齐聚物 三.简答题（共15分，每题5分） 1.列表比较自由基聚合和阴离子聚合的特点（包括聚合方法、引发剂（催化剂）、 聚合温度、聚合机理、聚合速率） 2.制备聚甲醛，如何选择单体和聚合方法，为什么？ 3.什么叫功能高分子？合成功能高分子的方法有哪几种？请举出三个功能高分 子的例子，并写出他们的结构式。 四.研究工作调查（5分） 请写出你硕士论文的题目，主要研究成果及新颖性，以第一作者发表的与论文题目相关的文章几篇，发表在何种期刊上，论文的题目是什么？

高分子物理部分（共50分） 一．名词解释 (共10分，每题2分) 1．柔量 2．银纹 3．零切粘度 4．高分子液晶态 5．玻耳兹曼叠加原理 二．选择题 (共10分，每题1分) 1．比较聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯腈（PAN）、聚乙烯（PE）的柔顺性。（） (a) PE>PP>PVC>PAN, (b) PE>PP>PAN>PVC (c) PP>PE>PVC>PAN, (d) PAN>PVC>PP>PE 2．已知含有成核剂的聚丙烯在等温结晶时生成球晶，则其Avrami指数n为：（）。 （a）2, (b) 3, (c)4, (d)5 3．大多数聚合物熔体都属于（）。 （a）牛顿流体 (b)假塑性非牛顿流体 (c) 胀塑性非牛顿流体 (d) 宾汉流体 4．处于高弹态下的聚合物，可以运动的单元有（）。 (a) 链段, (b) 链节, (c) 短支链, (d)整个分子链 5．在玻璃化温度以下,随着温度的降低,高分子的自由体积将（）。 （a）保持不变, (b) 上升, (c)下降，(d) 先下降然后保持不变6．引起聚合物爬杆效应的是（）。 (a)温度效应 (b) 黏性行为 (c)弹性行为 7．下列实验方法可测量聚合物溶度参数的是（） (a) DSC法 (b)膨胀计法 (c)稀溶液粘度法 (d)密度法 8．下列方法中可以提高聚合物韧性的方法有（）。 (a) 与橡胶共混 (b)提高结晶度 (c)加入增塑剂 (d)增加交联度 9．下列相同相对分子质量的某聚合物样品，在相同条件下用凝胶渗透色谱测得的淋出体积大小顺序为（）>（）>（） (a) 轻度支化样品 (b) 线性样品 (c)高度支化样品10．橡胶的使用温度范围是（） (a) T f 以上(b)T g ~T f 之间(c)Tg 以下(d)Tg以上 三．简答题 (共10分，1题3分，2题7分) 1．试讨论高分子溶液在高于、等于、低于θ温度时，其热力学性质各如何？高分子在溶液中的尺寸形态又如何？

高分子物理模拟试卷-1

高分子物理模拟试卷-1

高分子物理模拟试卷（一） 一、名词解释（5×3） θ溶剂 等效自由连接链 取向 银纹 特性粘度 二．选择题：（10× 2） 1．欲使某自由连接链（单烯类）均方末端距增加10倍，其聚合度必须增加 倍 。 A ．10 B ．20 C ．100 D ．50 2．某一结构对称的结晶聚合物，其T m =210℃，其结晶速度最快的温度在 。 A ．170℃ B ．115℃ C ．－25℃ D ．210℃ 3．测量重均分子量可以选择以下哪种方法： A ．粘度法 B ．端基滴定法 C ．渗透压法 D ．光散射法 4．当一个聚合物稀溶液从θ温度上升10℃时，其第二维利系数A 2： A ．小于1/2 B ．大于1/2 C ．大于零 D ．小于零 5．下列那种方法可以降低熔点： 。 A. 主链上引入芳环； B. 降低结晶度； C. 提高分子量； D. 加入增塑剂。 6. 下列方法可以提高聚合物的拉伸强度的是 。 A. 提高支化度； B. 提高结晶度； C. 加入增塑剂； D. 橡胶共混；. 7．大多数聚合物流体属于 。（9，2、） A ．膨胀性流体（,1n Kr n σ=>） B ．膨胀性流体（ ,1n Kr n σ=<） C ．假塑性流体（,1n Kr n σ=>） D ．假塑性流体（ ,1n Kr n σ=<） 8、用 模型可以用来描述线性聚合物的应力松弛现象。（2.2） A 、粘壶与弹簧串连的kelvin 模型 B 、粘壶与弹簧串连的maxwell 模型 C 、粘壶与弹簧并连的kelvin 模型 D 、粘壶与弹簧并连的maxwell 模型 9.根据时温等效原理，将曲线从高温移至低温，则曲线应在时间轴上 移。 A 、左 B 、右 C 、上 D 、下

高分子物理及化学

北京印刷学院2013 年硕士研究生招生 《材料物理与化学》专业考试大纲 高分子物理及化学 第一部分《高分子化学》大纲 高分子化学是研究高分子化合物合成和反应的一门科学，是高分子科学与工程专业学生必修的一门专业基础课。它以无机化学、有机化学、物理化学和分析化学等四大化学为基础，同时也为后继的专业课程打下必要的理论基础。 第一章绪论 【掌握内容】 1. 基本概念：单体、高分子、聚合物、低聚物、结构单元、重复单元、单体单元、链 节、主链、侧链、端基、侧基、聚合度、相对分子质量等 2. 聚合反应；加成聚合与缩合聚合；连锁聚合与逐步聚合 3. 从不同角度对聚合物进行分类 4. 常用聚合物的命名、来源、结构特征 5. 聚合物相对分子质量及其分布 【熟悉内容】 1. 系统命名法

2. 典型聚合物的名称、符号及重复单元 1. 高分子化学发展历史 2. 聚合物相对分子质量及其分布对聚合物性能的影响 第二章自由基聚合(radical polymerization) 【掌握内容】 1. 自由基聚合的基本概念： 聚合熵，聚合焓，聚合上限温度，引发剂半衰期，残留分率，引发效率，诱导效应，笼蔽效应，自动加速现象，凝胶效应，沉淀效应，动力学链长，链转移现象，阻聚现象，缓聚现象 2. 单体聚合能力：热力学(△E, △S,T,P) ；动力学(空间效应-聚合能力,电子效应-聚合类型) 3. 自由基基元反应每步反应特征,自由基聚合反应特征 4. 常用引发剂的种类和符号,引发剂分解反应式,表征方法(四个参数),引发剂效率,诱导效应,笼蔽 效应,引发剂选择原则 5. 聚合动力学:聚合初期:三个假设,四个条件,反应级数的变化,影响速率的四因素 (M,I,T,P) ；聚合中后期的反应速率的研究：自动加速现象，凝胶效应，沉淀效应；聚合反应类型 6. 相对分子质量：动力学链长，聚合度及影响其的四因素(M,I,T,P) 7. 链转移:类型,聚合度,动力学分析,阻聚与缓聚 1. 热、光、辐射聚合 2. 聚合动力学研究方法

广东石油化工学院高分子物理期末考试试题4卷

高分子物理期末考试试题4卷 一名词解释（每题2分，共10分）： 1. 玻璃化转变 2. 泊松比 3. 力学松弛 4．熔融指数 5. 应变 二、简答题（每题5分，共40分）： １．为什么聚合物的溶解很慢，多数需经过相当长的溶胀过程方能溶解 ２．聚丙烯腈只能用溶液纺丝，不能用熔融纺丝，而涤纶树脂可用熔融纺丝。为什么 3．聚合物有哪些层次的结构 4.根据对材料的使用要求，有哪些途径可改变聚合物的T g。 5. 高聚物粘性流动的特点。 6．写出三个判别溶剂优劣的参数；并讨论它们分别取何值时，该溶剂分别为聚合物的良溶剂、不良溶剂、θ溶剂 7.聚合物分子量分布的测定方法 8. 高聚物的高弹形变有何特征 三、选择题（在下列各小题的备选答案中，请把你认为正确答案的题号填入题干的括号内。少选、多选不给分。每题分，共15分） 1．结晶聚合物在结晶过程中。 A．体积增大； B．体积缩小； C．体积不变 2.下列哪种结晶形态是具有黑十字消光图像的（）。 A、纤维状晶 B、球晶 C、单晶 D、球枝晶 3.下列哪种方法是不能提高相容性的（）。 A、反应性共混 B、“就地“增容法 C、加入增溶剂 D、加入稀释剂 4．T g温度标志着塑料使用的和橡胶使用的。前者常表征塑料的，后者表征橡胶的。 A.最低温度; B . 最高温度; C.耐热性; D. 耐寒性. 5.在聚合物的力学松弛现象中，和属于静态粘弹性，和属于动态粘弹性。 A.蠕变; B.力学损耗; C.滞后; D.应力松弛. 是链段开始“解冻“的温度，因此凡是使链段的柔性_____，使分子间作用力的结构因素均使Tg下降。 A：增加降低 B：增加上升 C: 减少上升 D：减少降低 7.链的柔性是决定Tg最主要的因素， _ __，Tg越低，主链越 _ __，Tg越高. A：柔顺，僵硬。 B) 僵硬柔顺 C：长僵硬 D）短柔顺 8. 人们常常制取高分子量的聚乙稀的目的是为了提高它的，在制取结晶性高聚物的过程中常常加入成核剂是为了提高它的。 A.拉伸强度 B.冲击强度 C.抗张强度 D.硬度 9.玻璃态高聚物只有处在之间的温度范围，才能在外力作用下实现强迫高弹形变。 A . Tb

高分子物理期末考试试卷及答案

一．名词解释（15 分） 1、链段：高分子链上能独立运动（或自由取向）最小单元。 2、溶胀：高聚物溶解前吸收溶剂而体积增大的现象。

3、蠕变：在应力和温度均一定的条件下，高聚物的形变随时间而增大的现象。 4、介电损耗：在交变电场的作用下，电介质由于极化而消耗的电能。、构象5：由于内旋转而产生的高分子链在空间的排列。 二．选择题（20 分）（B）．1高聚物玻璃化转变实质是：B、松弛过程，C、熔融过程。相变过程，、A（B、C、D）下列方法中可测得数均分子量的方法有：2．C、膜渗透压，D、GPC法，E、光散射法。、沸点升高，B粘度法，A、（A、B、D）下列高聚物中，在室温下可以溶解的有：3．A、B 、PET，C、LDPE，D、聚乙酸乙烯酯，E、聚乙烯醇。，-66尼龙4．（C）结晶高聚物熔点高低与熔限宽窄取决于： A、D、相变热，E、结晶温度，、液压大小。 B、结晶速度，C退火时间，（C）．5橡胶产生弹性的原因是拉伸过程中：A、体积变化，B、内能变化， C、熵变。 6．欲获得介电损耗小的PS产品，应选择：（A） A、本体聚合物，B 、乳液聚合物，C 、定向聚合物，D、加有增塑剂的聚合物。 7．下列参数中可作为选择溶剂依据的有：）、D、E（B、C

A、均方末端距， B、溶解度参数δ， C、高聚物-溶剂相互作参数，A，E、特性粘数[ η] 。、第二维利系数D2 8．加工聚碳酸酯时，欲获提高流动性最有效的措施是：（E） A、增加切应力， B、增加分子量， C、采用分子量分布窄的产品， D、降低温度， E、增加温度。（B）．9高聚物的结晶度增加，则：、透明性增加。DB、拉伸强度增加，C、取向度增加，A、抗冲击强度增加，10．在室温下，加一固定重量的物体于橡皮并保持这一恒定张力，当橡皮受热时，重物的位置将： （B） A、下降，B 、上升，C、基本不变，D、无法预测。 三. 根据题意，比较大小分）<”排列）（21（用“”或“> 1．比较玻璃化转变温度Tg 的高低：（B>C>A） A、聚己二酸乙二醇酯， B、聚碳酸酯， C、聚氯乙烯。．较抗蠕变性的大小：2）A>C>B（ A、酚醛塑料， B、聚丙烯， C、聚苯乙烯。 ．比较熔点：3（B>C>A） A、聚乙烯， B、聚四氟烯， C、聚甲醛。

高分子物理试题库

高分子物理试题库 一、名词解释 取向：取向是指非晶高聚物的分子链段或整个高分子链，结晶高聚物的晶带、晶片、晶粒等，在外力作用下，沿外力作用的方向进行有序排列的现象。 特性粘度 柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。 链段：由于分子内旋受阻而在高分子链中能够自由旋转的单元长度。是描述柔性的尺度。 内聚能密度：把1mol 的液体或固体分子移到其分子引力范围之外所需要的能量为内聚能。单位体积的内聚能称为内聚能密度，一般用CED 表示。 溶解度参数：内聚能密度的平方根称为溶解度参数，一般用δ表示。 等规度：等规度是高聚物中含有全同立构和间同立构总的百分数。 结晶度结晶度即高聚物试样中结晶部分所占的质量分数(质量结晶度)或者体积分数(体积结晶度)。 液晶：在熔融状态下或溶液状态下，仍然部分保持着晶态物质分子的有序排列，且物理性质呈现各向异性，成为一种具有和晶体性质相似的液体，这种固液之间的中间态称为液态晶体，简称为液晶。 聚电解质溶液 脆性断裂 时温等效原理 零切黏度 应力松弛 银纹 粘弹性 表观粘度 应力 应变 弹性模量 柔量 泊松比 冲击强度 强迫高弹形变 增塑作用 内增塑作用 外增塑作用 蠕变 动态粘弹性 静态粘弹性 滞后 内耗 牛顿流体 假塑性流体 膨胀性流体 宾汉流体 二．选择题 1. 测量重均分子量可以选择以下哪种方法： D A ．粘度法 B ．端基滴定法 C ．渗透压法 D ．光散射法 2. 下列那种方法可以降低熔点： B D 。 A. 主链上引入芳环； B. 降低结晶度； C. 提高分子量； D. 加入增塑剂。 3. 多分散高聚物下列平均分子量中最小的是 A A 、n M B 、w M C 、z M D 、M 4. 聚合物在溶液中通常呈 C 构象。 A ．锯齿形 B ．螺旋形 C ．无规线团 D ．梯形