高分子物理修订版答案

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1、篇一：高分子物理课后习题答案（详解）】txt）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。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

2、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（?七七七?）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

3、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：（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，渗透性小， 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10

4、00个主链c原子中约含15一35 个短支链） ，结晶度较低，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结构，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。解：Tut 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104，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 解：b=1 17nm10.某聚苯乙烯试样的分子量为416000，试估算其无扰链的均方末 端距（已知特征比cn=12 ）。答：均方末端距为22768nm2。第2章聚合物的凝聚态结构 凝聚态，内聚能密度，晶

5、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 能上的表现来区分的，通常包括固体、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：根据晶体的特征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，分子链或其他结构单 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 结构均一程度不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

6、内聚能密度？答：（1）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：（2）内聚能密度在300以上的聚合物，以下的聚合物，分子间作 用力主要是色散力；内聚能密度在400 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 300-400之间的聚合物，分子间相互作用居中。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

7、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

8、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。5. 高分子液晶的分子结构有何特点？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：（1）高分子液晶分子结 构特点：1.分子主干部分是棒状（筷形），平面状（碟形）或曲面片状（碗 形）的刚性结构，以细长棒状最为常见；b分子中含有对位苯撑，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.分子上可能含有一定的柔性结构。（2）液晶晶型：牛完全没有平移有序一向列相

9、即n相，用单位矢量 表示；b一维平移有序（层状液晶）一近晶a （）和近晶c（）; c手 征性液晶，包括胆甾相（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察；b. 热分析法；c.x射线衍射；d电子衍射；e核磁共振；f电子自旋共振；g流变学；h流变光学。 6简述液晶高分子的研究现状，举例说明其应用价值。 答：液晶高分子被用于制造防弹衣，缆绳及航空航天器大型结构部 件，可用于新型的分子及原子复合材料，适用于光导纤维的被覆， 微波炉件，显示器件信息传递变电检测7取向度的测定方法有哪几种？举例说明聚合物取向的实际意义。1）用光学显微镜测定双折射来计算;（2

10、）用声速法测定；（3）广角 x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，靠近模具的皮层具有双折射现象UN而制品内部用偏光显微镜观察发现有maltese黑十字，并且越靠近 制品芯部，maltese黑十字越大。试解释产生上述现象的原因。如果 降低模具的温度，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，自然光经过偏振片 变为偏振光，通过球晶发生双折射，分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

11、，而制品芯部 温度高，结晶时间充分，生长为大球晶，因此消光图像更大。（2）降低温度会增加过冷度，缩短结晶时间，因而皮层厚度增加。9采用“共聚”和“共混”方法进行聚合物改性有何异同点？解：略。10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方法。增溶剂可以是与a、b两种高分子化学组成相同的嵌段或接枝共聚物, 也可以是与a、b的化学组成不同但能分别与之相容的嵌段或接枝共 聚物。11某一聚合物完全结晶时的密度为0936g/cm3,完全非晶态的密度 为0854g/cm3,现知该聚合物的实际密度为0900g/cm3,试问其体积 结晶度应为多少？（体积结晶度为0. 5

12、61）12. 已知聚乙烯晶体属斜方晶系，其晶胞参数a=0.738nm,b=0.495nm,c=0.254nm.（1）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;13. 用声波传播测定拉伸涤纶纤维的取向度。若试验得到分子链在纤 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3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 溶解能力的依据是什么？答：（1）溶度参数：是指内聚能密度的平方根；（2）依据是：，因为溶解过程0，要使0，越小越好，又因为【篇二：第三版_高分子物理课后习题答案（详解）】1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型，举例说明高分子的构造。

13、等。举例说明高分子链的构造：环形聚合物：环形聚苯乙烯，聚芳醚类环形低聚物 梯形聚合物：聚丙烯腈纤维受热，发生环化形成梯形结构 支化高分子：低密度聚乙烯交联高分子：酚醛、环氧、不饱和聚酯，硫化橡胶，交联聚乙烯。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

14、，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（?七七七?）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，

15、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： （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。7比.较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。解：Tut 8.某单烯类聚合物的聚合度为104，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倍解：Tut b=1.17nm10某.聚苯乙烯试样的分子量为416000，试估算其无扰链的均方末 端距（已知特征比cn=12 ）。答：均方末端距为22768nm2。2章聚合物的凝聚态结构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 能上的表现来区分的，通常包括固体、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