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高分子物理习题讲解

第一章绪论一、选择题1.GPC对高聚物进行分级的依据是(B)A.高聚物分子量的大小B.高分子流体力学体积大小C.高分子末端距大小D.高分子分子量分布宽度2.下列哪些方法获得的是数均分子量(BCD)A.粘度法B.冰点下降C.沸点升高D.渗透压E.超离心沉降F.光散射法3.聚合物分子量越大,则熔体粘度(A)对相同分子量聚合物而言,分子量分布越宽,则熔体粘度(B)A.增大B.降低C.相等D.不变4.某一高聚物试样A的分子量约为3×104,试样B的分子量约为7×105,测定试样A的分子量应采用(A)(B)等方法。

测出的分别是(C)(D)分子量。

测定试样B的分子量则宜采用(E)(F)等方法,测出的分别是(G)(各H)分子量。

A.膜渗透压B.粘度法降低C.数均D.粘均E.光散射F.凝胶渗透色谱法G.重均H.各种平均5.分子量相同的线形聚乙烯和支化聚乙烯的混合试样,当采用的溶解度分级时不能将它们分开,这是由于(AB)而采用GPC法则能将它们分开,这是由于(CD)首先被淋洗出来的是(E)A.两者分子量相同B.溶解度相同C.它们的分子尺寸不一样D.流体力立体积不同E.线性聚乙烯6.聚合物没有气态是因为(B)A .聚合物不耐高温B .聚合物分子间力很大C .聚合物的结构具多分散性D .聚合物的分子量具多分散性7.下列哪些方法获得的是数均分子量(BCD )A .粘度法B .冰点下降C .沸点升高D .渗透压E .超离心沉降F .光散射法8.不同用途和不同成型方法对聚合物分子量的大小有不同的要求。

通常是(C )A .合成纤维分子量最高,塑料最低B .塑料分子量最高,合成纤维最低C .合成橡胶分子量最高,合成纤维最低9.下列那种方法可测定聚合物的数均分子量(B )A .超速离心沉降;B .膜渗透压C .黏度D .光散射二、问答与计算题1. 某高聚物10,0000M η=,已知Mark-Houwink 方程中4110/d g -K =⨯I ,α=0.8 Huggins 方程中常数κ=0.33(1)计算c =0.0030g/ml 时,溶液的相对粘度r η。

(2)如α=1,已知M η值,能否得到有关该高聚物分子量多分散性的信息,为什么?2. 在25℃、θ溶液中测得浓度7.36×-3g/cm 3的PVC 溶液的渗透压力0.248g/cm 2,求该试样的分子量和A 2。

(R=8.48×104g·cm/K·mol )3. 假定某一高聚物含分子量分别为10000、20000、30000三个级份,若由渗透压法和光散射法测出该样品分子量分别为20000及30000,计算该样品中三种级分的重量分数。

4. 1)根据高分子链构象统计理论,如何计算高分子的链段长度?实验上如何获得计算中所需的各参数?2)何谓高分子的临界分子量?列举至少3种测定高聚物临界分子量的原理与实验方法?5. 说明测定高聚物粘均分子的基本原理、主要仪器和测试方法。

6. 同低分子物相比,高聚物的分子量有什么不同?一般有几种表示方法?写出对应的表达式,如何用分子量表达聚合物的多分散性?7. 下列聚合物在常温下能否找到溶剂溶解并说明理由。

无规PP、全同PS、HDPE、PAN、PMMA、NBR8. 证明:M z≥M w≥M n,说明为什么M w/M n可表征分子量分布宽度。

(8%)9. GPC是测定高聚物分子量和分子量分布的主要工具之一,试简述GPC测定高聚物分子量分布的原理。

10. 写出高聚物分子量与分子量分布的数学表达方式。

11. 简述GPC的分离机理,用该技术可以测得聚合物哪些结构参数?说明测得参数对聚合物性能的影响。

12. 某一PS试样溶于苯,配成浓度为0.55g/100ml的溶液,用乌氏粘度计于25℃下测得如下数据:已知在该温度下,PS-苯体系K=0.99×10-2ml/g,α=0.74,求PS的分子量。

13. 用粘度法、凝胶渗透色谱法(GPC)测定聚合物分子量时,直接测得的物理量是什么?得到的是何种统计分子量?如何求得分子量?14. 采用GPC技术能否将分子量相同的线形聚乙烯和支化聚乙烯分离开?说明理由。

15. 用以四氢呋喃为淋洗液的GPC 仪测定聚氯乙烯的分子量分布。

若已知该仪器以聚苯乙烯为标样的校正曲线,如何得到聚氯乙烯的分子量分布?16. 现有分子量分别为4.20×105和1.25×105的两个样品,试求其等质量混合物的数均分子量、重均分子量及多分散系数。

17. 分子量W M =1.0×106和n M =4.3×105某试样,由于混入了3%(重量)的分子量为3.0×104其低分子量组分,问混合样的W M 和n M 各为多少?从计算结果你能得出什么结论?18. 某窄分散试样的分子量为105,当混入了重量分数为1%的第二组份窄分布试样(M=107)后,混合物的M n 和M w 分别为1.01×105,2.0×105;若混入第二组份的分子量变成103时,则混合物试样的M n 和M w 分别是多少?比较M n 和M w 变化,你能得出什么结论。

19. 在25℃、θ温度下,测得浓度为7.36×10-3克/ml 的聚氯乙烯溶液(密度为0.886克/ml )的渗透压Δh 为0.28cm 。

试求该试样的数均分子量以及此溶液的第二维里系数,相互作用参数。

20. 什么叫分子量微分分布曲线和积分分布曲线?两者如何相互转换?N(M)称为分子量的数量微分分布函数.W(M)称为分于量的重量微分分布函数.有些实验,不能直接测定重量微分分布面数,直接得到的是其重量积分分布函数,用I(M)表示。

二者的关系为:21. 测定聚合物数均和重均分子量的方法有哪些?每种方法适用的分子量范围如何?答:数均分子量测试方法:端基分析法、依数法、渗透压法重均分子量测试方法:光散射法、小角X 光衍射法P81表4-122. 证明渗透压测得的分子量为数均分子量。

证明:n iii i i i i i i i i i i c M RTc M n M RTC C M C RTC M C RT 10====∑∑∑∑∑→π 即证. 23. 采用渗透压测得试样A 和B 的摩尔质量分别为 4.20×105 g/mol 和1.25×105g/mol ,试计算A 、B 两种试样等质量混合的数均分子量和重均分子量。

24. 35℃时,环已烷为聚苯乙烯(无规立构)的θ溶剂。

现将300mg 聚苯已烯(ρ=1.05 g/cm 3,n M =1.5×105)于 35℃溶于环己烷中,试计算:(1)第二维利系数A z ;(2)溶液的渗透压。

解:数均分子量:重均分子量:55510725.21025.15.01020.45.0⨯=⨯⨯+⨯⨯==∑i ii M M ωω25. 某聚苯乙烯试样经分级后得到5个级分。

用光散射法测定了各级分的重均分子量,用粘度法(22℃、二氯乙烷溶剂)测定了各级分的特性粘度,结果如下所示: 试计算Mark -Houwink 方程[η]=KM α中的两个参数K 和α。

解:由[η]=KM α得:lg[η]=lgK +αlgM ,以lg[η]对lgM 作图,斜率即为α,截距为lgK 。

26 推导一点法测定特性粘度的公式:(1))ln (21][r sp Cηηη-= (2)Cr sp )1(][γγηηη+-=,其中γ=K’/β (1))ln (21][r sp Cηηη-= (2)Cr sp )1(][γγηηη+-=,其中γ=K’/β 解:由 c cc K c r sp 22][][ln ][][ηβηηηηη-='+=,假定21=+'βK ,可得(1)式; 假定r K ='β/,可得(2)式。

27. 三醋酸纤维素-二甲基甲酰胺溶液的Zimm 图如下所示。

试计算该聚合物的分子量和旋转半径。

(λ=5.461×10-1nm ,n (DMF )=1.429)28.现有—超高分子量的聚乙烯试样,欲采用GPC方法测定其分子量和分子量分布,试问:(1) 能否选择GPC法的常用溶剂THF?如果不行,应该选用何种溶剂?(2) 常温下能进行测定吗?为什么?(3) 如何计算该试样的数均、重均和粘均分子量。

答:(1)不能选择常用溶剂THF,因为THF与超高分子量的聚乙烯极性不同,它们的溶解度参数相差较大;应选择四氢萘或十氢萘作为溶剂;(2)不能测量,140℃以上超高分子量的聚乙烯才能溶解;29. 指出重均分子量和数均分子量最重要的测试方法各一种,它们适用的分子量范围,可用于测定哪些热力学参数和分子参数?30. 写出凝胶渗透色谱测定分子量分布的简要原理?31. 写出最重要的一种测定重均分子量的方法,并指出还可用于测定那些热力学参数和分子参数?32. 写出重均分之量和数均分之量最重要的测试方法各一种,并指出还可以用于测定那些热力学参数和分子参数?33. 试说明高分子材料溶解的物理过程?并进一步分析:提高高分子材料的溶解能力从分子结构上应如何考虑?34. 简述能够估算高聚物 (A )链段分子量 (B )临界分子量 (C )交联点间分子量(D )非牛顿分子量的实验方法(为方便起见,可用图示法或公式表示)。

35. 分子量W M =1.0×106和n M =4.3×105某试样,由于混入了3%(重量)的分子量为3.0×104其低分子量组分,问混合样的W M 和n M 各为多少?从计算结果你能得出什么结论?36. 简述GPC 的分离机理,用该技术可以测得聚合物哪些结构参数?说明测得参数对聚合物性能的影响。

37. 某一PS 试样溶于苯,配成浓度为0.55g/100ml 的溶液,用乌氏粘度计于25℃下测得如下数据:已知在该温度下,PS-苯体系K=0.99×10-2ml/g ,α=0.74,求PS 的分子量。

38. 聚合物的Mn Mw 与分子量分布有哪些方法可以测定?39. 有两种试样(1)100g 分子量为105 的聚合物中,加入1g 分子量为103的聚合物(2)100g 分子量为105 的聚合物中,加入1g 分子量为107的聚合物 试求两种试样的Mn 与Mw 以及d 值,其结果说明了什么?40. 粘度法则定分子量的关系式中,如何实验测定K 及α值?(设计实验;作图及计算方法)41. 简述GPC测定分子量及分子量分布的原理。

42. 总结讨论测定分子量的方法,那些是绝对方法?哪些是相对方法?其优缺点如何?43. 有两种尼龙66试样,用端基分析法测定分子置,二试样的重量均为0.311g,以0.0259N KOH标准溶液滴定,消耗KOH溶液均为0.38mL。

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