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1、高分子物理习题集-答案第一章第一章 高聚物的结构高聚物的结构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、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？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
2、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。、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CH2CCH3CHCH21234（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。CH2 nCCH3CHCH21,4- CH2 nCCH3CHCH212-
3、CH2nCCH3CHCH234- （二）不同的键接异构体可能还存在下列 6 中有规立构体。 顺式 1，4-加成CH2CH2CH2CH2CCH3CHCH3CCH反式 1，4-加成CH2CH2CH2CH2 CCH3CHCH3CCH1，2-加成全同立构CH2CCCH3C CHHHHCHCH2CHCH3C CHHCH2CHCH31，2-加成间同立构CCCH3C CHHHHCH3C CHHCH3RRRR=CHCH23，4-加成全同立构CH2C CH3CCC CHHHHC CHHCH2C CH3CH2C CH3HHH3，4-加成间同立构CCC CHHHHC CHHRRRR=CH2HHHCCH36分子间作用
4、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？试比较聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龙烯、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？、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
5、间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键。7下列那些聚合物没有旋光异构，并解释原因。下列那些聚合物没有旋光异构，并解释原因。A聚乙烯聚乙烯 B聚丙烯聚丙烯C1，4-聚异戊二烯聚异戊二烯 D3，4-聚丁二烯聚丁二烯E聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 F硫化橡胶硫化橡胶答：A）聚乙烯， ，每个 C 原子上对称取代两个氢原子，分子内无手性碳原子（或称不对称碳原子） 。所以聚乙烯没有旋光异构体存在。B）聚丙烯，结构单元为-CH2-CHCH3-，每个结构单元存在一个手性碳原子，所以聚丙烯具有旋光异构。NNHCH26CH24CCOOnHCH2nCOOHHCCH2 nCH2C）1，4-聚异戊二烯，分子中存在
6、孤立双键，有顺反异构，无旋光异构。D）3，4-聚丁二烯，有旋光异构性。E）聚甲基丙烯酸甲酯，有旋光异构性。F）硫化橡胶，无手性碳原子，无旋光异构。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。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
7、，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。9、写出下列各组高聚物的结构单元，比较各组内几种高分子链的柔性大小，并、写出下列各组高聚物的结构单元，比较各组内几种高分子链的柔性大小，并说明原因。说明原因。1）聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯）聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯2）聚乙烯，聚乙炔，顺式）聚乙烯，聚乙炔，顺式 1，4 聚丁二烯聚丁二烯3）聚丙烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈）聚丙烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈4）聚丙烯，聚异丁烯）聚丙烯，聚异丁烯5）聚氯乙
8、烯，聚偏氯乙烯）聚氯乙烯，聚偏氯乙烯6）聚乙烯，聚乙烯咔唑，聚乙烯基叔丁烷）聚乙烯，聚乙烯咔唑，聚乙烯基叔丁烷7）聚丙烯酸甲酯，聚丙烯酸丙酯，聚丙烯酸戊酯）聚丙烯酸甲酯，聚丙烯酸丙酯，聚丙烯酸戊酯8）聚酰胺）聚酰胺 66，聚对苯二甲酸对苯二胺，聚对苯二甲酸对苯二胺9）聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯）聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯答：1）结构单元分别为：CH2CHCln3CCHCH2 n N5CH2 nCCH3CHCH22CH2 nCH21CH2COOO nCO24柔顺性比较如下：柔性由大到小：聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯原因：三种高聚物主链结构相同，侧基取代基体积越大，分子链柔
9、性越小。2）结构单元分别为：柔顺性比较如下：柔性由大到小：顺式 1，4 聚丁二烯聚乙烯聚乙炔原因：顺式 1，4 聚丁二烯主链中含有孤立双键，柔性较大，而聚乙炔分子主链上则是共轭双键，分子刚性很大。3）结构单元分别为：柔顺性比较如下：柔性由大到小：聚丙烯聚氯乙烯聚丙烯腈原因：主链结构相同，侧基取代基极性-CN-Cl-CH3，取代基极性越大，分子间相互作用力越大，分子链柔顺性越差，刚性越大。4）结构单元分别为：柔顺性比较：柔性由大到小：聚异丁烯聚丙烯原因：聚异丁烯两个甲基对称双取代，使分子链柔性增加。5）结构单元分别为：柔性：聚氯乙烯聚乙烯基叔丁烷聚乙烯咔唑原因：主链结构相同，侧基取代基的体积大的
10、分子链柔性差。7）结构单元分别为：柔顺性：聚丙烯酸甲酯聚对苯二甲酸对苯二胺原因：PPTA 主链中含有苯环，分子链刚性大。9）结构单元分别为：柔顺性：聚对苯二甲酸乙二醇酯维尼纶 PVA要进行 PVA 缩甲醛反应：是将水解制备的 PVA 溶解于热水中，经过纺丝、拉伸形成部分结晶的纤维（晶区不溶于水，但是无定型区亲水，且能溶胀） ，在酸做催化剂，使纤维与甲醛缩合反应。由于几率效应，缩醛化并不完全，尚有孤立的羟基存在。第三章高聚物的分子量及其分子量分布4今有分子量为今有分子量为 1104和和 5104的两种高聚物，试计算：的两种高聚物，试计算：A在分子数相同的情况下共混时的在分子数相同的情况下共混时的
11、和和。nMwMB在重量相同的情况下共混时的在重量相同的情况下共混时的和和。wMnM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在在 25的的溶液中测得浓度为溶液中测得浓度为 7.36kg/m3的聚氯乙烯溶液渗透压数据为的聚氯乙烯溶液渗透压数据为 222244 4 441 105 104.33 101 105 10iii ii w iii iin MNM Mn MNM 44421.67 101 105 10nmwMwwn 244 41 105 103 102iiii ii w iii iin MwMwwMn Mw
12、w 44 4(1 105 10 )3 102nNMN iniiiiiimn M分子的质量分子的摩尔数分子的分子量270Pa，求此试样的分子量和第二维利系数，求此试样的分子量和第二维利系数 A2（R=8.314J/Kmol） ，并指出所，并指出所得分子量是何种统计平均值。得分子量是何种统计平均值。答案：对于高分子溶液，膜渗透压、分子量及溶液浓度之间有如下关系：因为是溶液，所以 A2=0 （摄氏温度换算成开尔文温度为：25+273.15=298.15K）因此，分子量为，是数均分子量。46.75 10 (/)g mol8今有聚甲基丙烯酸甲酯的苯溶液，初始浓度今有聚甲基丙烯酸甲酯的苯溶液，初始浓度 C
13、0=0.1190g/100ml，在，在 25测测出溶剂的平均流出的时间出溶剂的平均流出的时间 t0=271.7 秒，溶液的流出时间测定如下：秒，溶液的流出时间测定如下：1C453.1453.2453.1385.5385.8385.7354.1354.2354.2325.1325.3325.3311.0311.3311.1试求特性黏度试求特性黏度，然后用下面公式计算平均分子量，然后用下面公式计算平均分子量答案：将已知条件列表：1C453.1453.2453.1385.5385.8385.7354.1354.2354.2325.1325.3325.3311.0311.3311.1t(平均平均)45
14、3.1385.7354.2325.2311.11.6681.4201.3041.1971.1450.6680.4200.3040.1970.14521()RTA CCM3 48.314 298.15 7.36 106.75 10 ( /)270RTCMg mol50.77 4.68 10 M1 4C1 2C1 3C2 3C1 2C2 3C1 3C1 4C0rt t1sprC（g/ ml）0.001190.0007930.0005950.0003970.0002975429.9442.2446.1452.9455.1561.3529.6510.9496.2487.4利用表中数据作图，将上图两条直
15、线推至 C=0 处，得出截距 465.0/mL g根据公式：所以：因此，粘均分子量11从高分子溶液的光散射、渗透压和黏度的测定中，分别可以获得哪些有关从高分子溶液的光散射、渗透压和黏度的测定中，分别可以获得哪些有关高分子结构的信息？高分子结构的信息？答案：光散射法测重均分子量方法可以得到下列参数：、wM2A12S2h膜渗透压法测数均分子量方法可以得到下列参数：、nM2A1黏度法测黏均分子量方法可以得到下列参数：、M M12试举出三种热力学参数，用它们对聚合物溶解性能进行判断，在什么情况试举出三种热力学参数，用它们对聚合物溶解性能进行判断，在什么情况lnr Csp C50.77 4.68 10 M50.774654.68 10 M91.22 10vM 下溶剂是良溶剂、一般溶剂、下溶剂是良溶剂、一般溶剂、溶剂、非溶剂。溶剂、非溶剂。答案：良溶剂溶剂溶剂非溶剂11/22A00=0TT=T11=1
