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高分子物理何曼君第3版课后答案

第1章1请你列举出20种⽇常⽇活中经常接触到的⽇分⽇材料,并写出其中10种聚合物的名称和化学式。

解答:常⽇的⽇分⽇材料:聚⽇烯塑料桶、聚丙烯编织袋、涤纶(聚对苯⽇甲酸⽇⽇醇酯)、EVA热熔胶(聚⽇烯和聚醋酸⽇烯酯的共聚物)、顺丁橡胶鞋底、尼⽇袜、ABS塑料、环氧树脂黏合剂、环氧树脂泡沫、聚氨酯泡沫、聚氨酯涂料、油改性聚酯清漆、育秧薄膜(聚氯⽇烯)、电线包⽇(聚氯⽇烯)、有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)、维尼⽇(聚⽇烯醇缩甲醛)、尼⽇66、奶瓶(聚碳酸酯)、聚四氟⽇烯、丁苯橡胶、塑料拖鞋(聚氯⽇烯)、⽇机表⽇的光敏涂料、天然橡胶、复合地板(脲醛树脂)、凉⽇塔(不饱和树脂玻璃钢)等。

2有8本⽇说,它们的厚度不同,分别为250⽇、280⽇、300⽇、350⽇、400⽇、450⽇、500⽇和600⽇,请算出它们的数均⽇数和重均⽇数以及分布宽度指数。

请思考为什么重均⽇数⽇于数均⽇数。

解答:分布宽度指数=重均⽇数/数均⽇数=423.61/391.25=1.08;按书⽇重量统计平均的⽇数为重均⽇数,其值等于每书的⽇数乘以其重量分数的总和。

数均⽇数相当于总⽇数除以书本数。

对于重均⽇数,重的分⽇的权重⽇,数均⽇数的话,权重都是1。

所以重均⽇数⽇于数均⽇数。

3试⽇较聚苯⽇烯与苯⽇烯在性能上有哪些差别。

解答:差别:(1)聚苯⽇烯是有⽇定强度的⽇聚物,在外观上是固体,在分⽇结构上没有双键;苯⽇烯是⽇分⽇的液体,分⽇结构上有双键。

(2)苯⽇烯做出来的产品⽇聚苯⽇烯做出来的产品要脆。

另外苯⽇烯暴露在空⽇中会逐渐被氧化,⽇聚苯⽇烯不会。

4为什么说黏度法测得的分⽇量是相对的分⽇量,渗透压法测得的是数均分⽇量,光散射法测得的是重均分⽇量?解答:(1)黏度法是由公式得到,⽇α⽇是从得到。

在测α时所⽇到的[η]是通过相对黏度和增⽇黏度计算得到。

因此[η]不是溶剂的绝对黏度,那么得到的分⽇量也是相对的分⽇量。

(2)渗透法测定分⽇量依据为时所以即渗透压法测得分⽇量为数均分⽇量。

(3)在光散射法中常⽇θ=90°时的瑞利⽇R90计算溶质的分⽇量。

因此测得的是重均分⽇量。

5如果知道聚合物的分⽇量分布函数或分布曲线,如何求得和?解答:6证明证明:由定义可知:所以,当α=-1时,⽇当α=1时,由于α的值通常在0.5~1之间,所以⽇于⽇⽇于。

7今有⽇混合物,由1g聚合物A和2g同样类型的聚合物B组成。

A的分⽇量M A=l×105g/mol;B的分⽇量M B =2×105g/mol。

计算该混合物的数均分⽇量M n重均分⽇量M w和多分散指数d。

解:8利⽇⽇分⽇稀溶液的依数性质测定其分⽇量时,常常需要将所测的物理量对溶液浓度外推,求取浓度为零时的外推值作为计算的依据,为什么?在什么条件下不需外推?只需由单⽇浓度的数据即可计算出正确结果?解答:(1)因为⽇分⽇溶液的热⽇学性质与理想溶液的偏差很⽇,只有在⽇限稀释的情况下才基本符合理想溶液的规律,⽇⽇限稀释的溶液不可能配制,只能⽇外推法取浓度为零时的数据。

(2)如果选⽇合适的温度或合适的溶剂(即θ温度或θ溶剂下),总会使体系的A2为零,此时相当于理想溶液,不需要外推。

因为Π/C=RT/M,直接带⽇测得的Π和C的值就能求出M。

9在20℃,100cm3的容量瓶中配制天然橡胶的苯溶液。

⽇胶重1.00g,密度为0.911g/cm,分⽇量为2×105g/mol,苯的摩尔体积为89.0cm3/mol。

假定混合时没有体积变化,计算此溶液的浓度C(g/cm3),溶质的摩尔数n2,摩尔分数x2,体积分数Ф2。

解:⽇胶的体积V1=m/ρ=1.097ml,则溶剂的体积V2=100-1.097=98.903ml。

溶剂苯的物质的量n=98.903/89.0=1.111mol。

所以溶液的浓度C=0.01g/cm3,溶质的摩尔数n2=5×10-6,摩尔分数x2=0.00045%,体积分数φ2=1.097%。

10在⽇稀溶液的依数性质测定聚合物的分⽇量时,若试样在测定条件下有缔合作⽇或电离作⽇,将对测定结果产⽇什么影响,试分别讨论之。

解答:如果溶质分⽇有缔合作⽇,则测得的表观分⽇量将⽇于其真实分⽇量;如果溶质发⽇电离作⽇,则测得的表观分⽇量将⽇于其真实分⽇量。

11于25℃,测定不同浓度的聚苯⽇烯甲苯溶液的渗透压,结果如下:试求此聚苯⽇烯的数均分⽇量和第⽇维利系数A2。

解:将题中的数据作图,横坐标为浓度C,纵坐标为Π/C,如图1-1所示。

图1-1得函数为y=12.409x+76.603,由Π/C=RT(1/M+A2C),将直线外推,C=0时,RT/M=76.603×10-3,Mn=32300g·mol-1,A2=12.409。

12现有7个阴离⽇聚合法制备的单分散聚苯⽇烯试样。

⽇光散射法测定了各试样的分⽇量,并在30℃的苯溶液中测定了各试样的特性黏数[η],结果如下:根据上述数据求出黏度公式[η]=KM a中的两个常数K和a。

解:将黏度公式[η]=KMα两端同取对数得log[η]=logK+αlogM,由于题中给出的是单分散试样,故Mη≈Mω,将题中数据取对数,以log[η]为纵坐标、logM为横坐标作图,如图1-2所示。

图1-2则logK=0.1334,即K=1.3596,α=0.3257。

13同样都是⽇分⽇材料,在具体⽇途分类中为什么有的是纤维,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?解答:(1)⽇分⽇材料的⽇途分类取决于材料的使⽇温度和弹性⽇⽇。

当材料的使⽇温度在玻璃化温度T g以下时,是塑料;T g以上则为橡胶,否则会软化。

玻璃化温度可以理解为⽇分⽇材料由软变硬的⽇个临界温度。

塑料拉伸率很⽇,⽇有的橡胶可以拉伸10倍以上。

纤维是指⽇径⽇⽇于100以上的⽇分⽇材料,纤维常⽇PA(聚酰胺)等材料,这类材料有分⽇间和分⽇内氢键,结晶度⽇,所以模量和拉伸强度都很⽇,不容易拉断。

(2)透明度的问题在于该材料是否结晶。

结晶的⽇聚物常不透明,⽇结晶⽇聚物通常透明。

不同的塑料其结晶性是不同的。

加⽇条件不同对⽇分⽇空间构型有影响,对结晶有影响,这些都能导致透明性不同。

⽇多数聚合物是晶区和⽇晶区并存的,因⽇是半透明的。

第2章1假若聚丙烯的等规度不⽇,能不能⽇改变构象的办法提⽇其等规度?说明理由。

解答:不能。

等规度是指⽇聚物中含有全同和间同异构体总的百分数,涉及的是构型问题,要改变等规度,即要改变构型。

⽇构型是由化学键所固定的原⽇或基团在空间的⽇何排列,构象仅仅是由于单键内旋转⽇产⽇的分⽇在空间的不同形态。

所以当聚丙烯的等规度不⽇时,⽇改变构象的⽇法是⽇法提⽇其等规度的,需要破坏化学键,改变构型,才能提⽇等规度。

2为何采⽇均⽇末端距和均⽇回转半径⽇不直接⽇平均末端距或平均回转半径以及轮廓⽇度来描述⽇分⽇的尺⽇?解:因为柔性的⽇分⽇链在不断的热运动,它的形态是瞬息万变的,所以只能⽇它们的平均值来表示,⽇因为末端距和⽇分⽇链的质⽇到第i个链单元的距离是⽇量。

它们是⽇量,其平均值趋近于零。

因此,要取均⽇末端距和均⽇回转半径;轮廓⽇度是⽇分⽇链的伸直⽇度,⽇分⽇链有柔顺性,不是刚性链,因此,⽇轮廓⽇度描述⽇分⽇尺度不能体现其蜷曲的特点。

3根据定义式推导⽇由结合链的均⽇回转半径。

解:根据定义,由于每⽇个链段的质量相等,则其中N为等效链段数①质⽇应该满⽇的条件是:,由于每个链段是等同的,质点的质量也相同,则由此可推出:将上述关系式代⽇①中,得②h i h j、h i、h j为⽇量,三者之间的关系可以⽇余弦定理表示:代⽇②式可得,因为是链段数为的均⽇末端距,且⽇斯链的均⽇末端距可表示为:,其中b为等效链段⽇度,所以③当j<i时,;当j>i时,,所以④⽇然数列前n项的求和公式为:,将其代⽇④中,得将上述公式按i进⽇加和,并利⽇公式得将其代⽇③ 中,得则由于⽇分⽇链为完全刚性链,则质⽇处于链段的n/2处,N=1/2,等效链段⽇度b=nl,完全刚性分⽇:柔性⽇分⽇:4推导⽇由旋转链的均⽇末端距和均⽇回转半径,验证是否满⽇式。

解:假定⽇分⽇是⽇由旋转链,包含n个⽇度为l的键,键⻆为π-θ,总⽇(或称轮廓⽇度)为L=nl,假定把第⽇个键固定在z轴⽇向,求此链在z轴上的投影的平均值,以<z>表示,则因cos <1,对⽇限⽇的链,当n→∞,,则此值称为持续⽇度(persistence length),⽇a来表示下⽇,再求另⽇个极限。

假定使分⽇的总⽇L和持续⽇度a保持不变,把键⽇⽇限分割,⽇且键⻆也⽇限缩⽇,以致θ→0,使⽇分⽇链的形状从棱⻆清晰的⽇规折线变成⽇向逐渐改变的蠕⽇状线条。

分割后,l减⽇⽇n增⽇,这样,可利⽇下列近似关系利⽇级数展开式忽略⽇次项,从⽇得①根据式① ,可以求链的均⽇末端距与L及a的关系。

假定由链端沿第⽇个键的⽇向延伸⽇⽇穷⽇段dh,,则有如下关系以式① 代⽇上式,得积分上式,得同样,均⽇回转半径可写成②刚性链,也可描述柔性链。

对柔性链来说,L>>a,,所以进⽇步简化成类似地,式② 可简化成。

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