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1、高分子物理答案详解（第三版）第1章高分子的链构造1.写出聚氯丁二烯的多种也许构型。等。 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，通过单键的内旋转与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；构象的变化不需打破化学键,而构型的变化必须断裂化学键。()不能，碳-碳单键的旋转只能变化构象,却没有断裂化学键,因此不能变化构型,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3螺旋构象,而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体
2、中呈平面锯齿构象? 答(1)由于等归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（tt)构象极不稳定,必须通过-C键的旋转,形成1螺旋构象,才干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,互相间距离比范德华半径大，因此平面锯齿形构象是能量最低的构象。 哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：(）空间位阻参数(或称刚性因子），值愈大,柔顺性愈差;（2)特性比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。 .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
3、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.从构造出发,简述下列各组聚合物的性能差别：(1）聚丙烯睛与碳纤维; (2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯； （3)顺式聚1，4-异戊二烯(天然橡胶)与反式聚1,4异戊二烯(杜仲橡胶）。 （4)高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。 (1)线性高分子 梯形高分子(2非晶高分子 结晶性高分子(3）柔性 (4)高密度聚乙烯为平面锯齿状链，为线型分子,模量高,渗入性小,结晶度高,具有好的拉伸强度、劲度、耐久 性、韧性；低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯(每 000 个主链 C原子中约含 1535个短支链） ,结晶度较低
4、， 具有一定的韧性，放水和隔热性能较好；交联聚乙烯形成了立体网状的构造,因此在韧性、强度、耐热性等方面都较高密度聚乙烯和低密度聚乙烯要好。7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。解：极性取代基在主链分布，有对称性的比不对称的柔性好8.某单烯类聚合物的聚合度为04，试估算分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的多少倍?(假定该分子链为自由旋转链。）答:81.6倍9无规聚丙烯在环己烷或甲苯中、30时测得的空间位阻参数(即刚性因子）1.76,试计算其等效自由连接链长度b（已知碳碳键长为0.15nm,键角为0.5)。解:=1.10某聚苯乙烯试样的分子量为4100，试估算其无扰链的均方末端距（已
5、知特性比C）。答:均方末端距为2276.nm2。第2章聚合物的凝聚态构造1.名词解释凝聚态，内聚能密度,晶系，结晶度，取向，高分子合金的相容性。凝聚态：为物质的物理状态，是根据物质的分子运动在宏观力学性能上的体现来辨别的，一般涉及固体、液体和气体。内聚能密度:CED定义为单位体积凝聚体汽化时所需要的能量,单位：晶系:根据晶体的特性对称元素所进行的分类。 结晶度：试样中的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）。 取向：聚合物的取向是指在某种外力作用下,分子链或其她构造单元沿着外力作用方向的择优排列。 高分子合金的相容性：两种或两种以上高分子，通过共混形成微观构造均一限度不
6、等的共混物所具有的亲和性。2.什么叫内聚能密度？它与分子间作用力的关系如何?如何测定聚合物的内聚能密度?答：(1）内聚能密度:CD定义为单位体积凝聚体汽化时所需要的能量,单位:(2）内聚能密度在300如下的聚合物,分子间作用力重要是色散力；内聚能密度在0以上的聚合物，分子链上有强的极性基团或者分子间能形成氢键；内聚能密度在30040之间的聚合物,分子间互相作用居中。3聚合物在不同条件下结晶时,也许得到哪几种重要的结晶形态？多种结晶形态的特性是什么?答：（1)也许得到的结晶形态：单晶、树枝晶、球晶、纤维状晶、串晶、柱晶、伸直链晶体;()形态特性:单晶:分子链垂直于片晶平面排列，晶片厚度一般只有1
7、nm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，有些浮现同心环；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称。4测定聚合物的结晶度的措施有哪几种?简述其基本原理。不同措施测得的结晶度与否相似？为什么?答:（1）密度法,X射线衍射法,量热法；(2）密度法的根据：分子链在晶区规整堆砌，故晶区密度不小于非晶区密度;X射线衍射法的根据: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
8、法的根据:根据聚合物熔融过程中的热效应来测定结晶度的措施。（3）不同，由于结晶度的概念缺少明确的物理意义,晶区和非晶区的界线很不明确,无法精确测定结晶部分的量，因此其数值随测定措施不同而不同。.高分子液晶的分子构造有何特点?根据分子排列有序性的不同,液晶可以分为哪几种晶型？如何表征？答：（)高分子液晶分子构造特点:1. 分子主干部分是棒状（筷形），平面状(碟形）或曲面片状（碗形）的刚性构造，以细长棒状最为常用；b.分子中具有对位苯撑，强极性基团,可高度极化或可形成氢键的基团,因而在液态下具有维持分子作某种有序排列所需要的凝聚力；c分子上也许具有一定的柔性构造。 （2）液晶晶型：a.完全没有平移
9、有序向列相即相，用单位矢量表达;.一维平移有序（层状液晶)近晶A()和近晶C()；c.手征性液晶,涉及胆甾相(Ch）和手征性近晶相；d.盘状液晶相。（3)液晶态的表征一般为:a.偏光显微镜下用平行光系统观测;.热分析法;cX射线衍射；d电子衍射；e.核磁共振；f.电子自旋共振;.流变学;h.流变光学。6.简述液晶高分子的研究现状,举例阐明其应用价值。 答：液晶高分子被用于制造防弹衣，缆绳及航空航天器大型构造部件,可用于新型的分子及原子复合材料,合用于光导纤维的被覆,微波炉件,显示屏件信息传递变电检测7.取向度的测定措施有哪几种?举例阐明聚合物取向的实际意义。(）用光学显微镜测定双折射来计算;(
10、2)用声速法测定；（3）广角射线衍射法;(4)红外二向色性;（5）偏正荧光法。8.某结晶聚合物的注射制品中，接近模具的皮层具有双折射现象，而制品内部用偏光显微镜观测发既有altese黑十字，并且越接近制品芯部,Maltese黑十字越大。试解释产生上述现象的因素。如果减少模具的温度，皮层厚度将如何变化？答：(1)由于形成球晶,球晶具有双折射现象，自然光通过偏振片变为偏振光,通过球晶发生双折射，提成两束振动方向垂直的偏振光，两束偏振光在与检偏镜平行方向上存在分量，分量速度不同,产生相位差而干涉，使呈现黑十字消光图像，制品外部与模具接触,冷却速度快，球晶来不及生长而成多层片晶或小球晶,而制品芯部温度
11、高，结晶时间充足,生长为大球晶,因此消光图像更大。(2)减少温度会增长过冷度,缩短结晶时间,因而皮层厚度增长。9.采用“共聚”和“共混”措施进行聚合物改性有何异同点?解:略。0.简述提高高分子合金相容性的手段答:提高高分子合金的相容性一般用加入第三组分增溶剂的措施。增溶剂可以是与A、B两种高分子化学构成相似的嵌段或接枝共聚物，也可以是与、B的化学构成不同但能分别与之相容的嵌段或接枝共聚物。1某一聚合物完全结晶时的密度为0936gc3,完全非晶态的密度为0854g/m3,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？(体积结晶度为0.61）12.已知聚乙烯晶体属斜方晶系
12、,其晶胞参数a=.738,=0.495，c=.254n.()根据晶胞参数,验证聚乙烯分子链在晶体中为平面锯齿形构象；(2)若聚乙烯无定形部分的密度a=08g/c3,试计算密度97g/cm3聚乙烯试样的质量结晶度。 13用声波传播测定拉伸涤纶纤维的取向度。若实验得到分子链在纤维轴方向的平均取向角为30。，试问该试样的取向度为多少？第章 高分子溶液1溶度参数的含义是什么？“溶度参数相近原理”判断溶剂对聚合物溶解能力的根据是什么?答：(）溶度参数：是指内聚能密度的平方根;（）根据是：,由于溶解过程0，要使0,越小越好,又由于?，因此与越相近就越小，因此可用“溶度参数相近原理”判断溶剂对聚合物的溶解能
13、力。2.什么叫高分子溶液？它与抱负溶液有何本质区别?答：(）高分子溶液:是指高分子稀溶液在温度下(lr温度)，分子链段间的作用力,分子链段与溶剂分子间的作用力,溶剂分子间的作用力正好互相抵消，形成无扰状态的溶液。此时高分子溶剂互相作用参数为1/2,内聚能密度为0(2）抱负溶液三个作用力都为0，而溶液三个作用力都不为0,只是合力为3ly-ggins晶格模型理论推导高分子溶液混合熵时作了哪些假定？混合热体现式中Hggis参数的物理意义是什么? 答:（）假定:a.溶液中分子排列也像晶体中同样，为一种晶格排列；b高分子链是柔性的，所有构象具有相似的能量;.溶液中高分子“链段”是均匀分布的，即“链段”占
14、有任一格子的几率相似。(2）物理意义:反映高分子与溶剂混合时互相作用能的变化。4.什么叫排斥体积效应？FryKingbum稀溶液理论较之晶格模型理论有何进展? 答:（）排斥体积效应：在高分子稀溶液中,“链段”的分布事实上是不均匀的，高分子链以一种被溶剂化了的松懈的链球散布在纯溶剂中，每个链球都占有一定的体积,它不能被其她分子的“链段”占有。（2)进展:把“链段”间的排斥体积考虑进去，更符合实际。5高分子合金相分离机理有哪两种？比较其异同点。解：略。6.苯乙烯-丁二烯共聚物（=67）难溶于戊烷(1.4)和醋酸乙烯（=.)。若选用上述两种溶剂的混合物,什么配比时对共聚物的溶解能力最佳？解：7.计算
15、下列三种状况下溶液的混合熵，讨论所得成果的意义。 (）9e12个小分子A与e8个小分子B相混合（假定为抱负溶液）； （2)99e12个小分子A与1e个小分子B(设每个大分子“链段”数=1e4)相混合（假定符合均匀场理论）； (）9e12个小分子与12个小分子B相混合(假定为抱负溶液)。 答：(1）；();（3）.成果阐明，绝大多数高分子溶液，虽然在浓度小时,性质也不服从抱负溶液的规律,混合熵 比小分子要大十几倍到数十倍，一种高分子在溶液中可以起到许多种小分子的作用，高分子溶液性质与抱负溶液性质偏差的因素在于分子量大,分子链具有柔顺性,但一种高分子中每个链段是互相连接的,起不到（连段数)个小分子的作用,混合熵比x个小分子来得小。8在20将5mol的聚甲基丙烯酸甲酯(=10， =1.20cm3）溶于179g氯仿(=49 gm3）中，试计算溶液的混合熵、混合热和混
