高分子物理习题集-答案第一章高聚物的结构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。
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CH2C3CH CH21234（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。
CH2nC3CH CH21,4-加成CH2nC3CH CH21，2-加成CH2nC CH3CH CH23，4-加成（二）不同的键接异构体可能还存在下列6中有规立构体。
①顺式1，4-加成CH 2CH 2CH 2CH 2C CH 3C HCH 3C CH②反式1，4-加成2CH 2CH 2CH 2C CH 3C HCH 3C CH③1，2-加成全同立构CH 2C C 3C C HHH HCH CH 2CH CH 3C C H CH 2CHCH 3④1，2-加成间同立构CC 3CC HH HHCH 3C C H CH 3RRRR=CHCH 2⑤3，4-加成全同立构CH 2C CH3C CC C HH H HC C H HCH 2C CH 3CH 2C CH3H⑥3，4-加成间同立构C C CC HH H HC CH HRRRR=CH 2H H C CH 36．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-66）、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 其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键。
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，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CH 2C H Cln3C CH CH 2nN5CH 2nC 3CH CH 22CH 2nCH 21CH 2COO OnCO 24NNH CH 26CH 24CCO O nH CH 2nC O OH HC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。
13．假定聚丙烯中键长为0.154nm ，键角109.5o ，无扰尺寸A=483510nm -⨯，刚性因子（空间位阻参数） 1.76σ=b 。
答：已知聚丙烯的无扰尺寸A ，且 所以，聚丙烯的分子量.设聚丙烯的键数为n ，则所以，聚丙烯的等效自由结合链的链段长度b所以，聚丙烯的等效自由结合链长度b=1.164nm 。
18．今有三种嵌段共聚物M-S-M ，实验中测定，当聚苯乙烯嵌段（S ）的质量百分数为50%时，在苯溶剂中S 段的均方根长度为10.2nm 。
当C-C 键角为109°28′、键长为0.15nm ，假定内旋转不受位垒限制时，求出共聚物中S 段和M 段（PMMA ）的聚合度。
答：题中条件提示：键角一定，内旋转不受位垒限制，那么可以按自由旋转链来处理。
所以，有公式（N —键数，L—键长）θ=180°－109°28′=70°32′ cosθ=1/3(1+cosθ)/(1-cosθ)=2221cos 1cos n n fr ijh LiLj NL θθ+==-∑∑4A 83510nm -=⨯=2200242(83510)h h M A -==⨯2200242422(83510)h h n M A -=⨯==⨯22002422121(83510)h h n A -==⨯22222001max 222 1.16423h h b nmL n l ======⎛⎫ ⎪⎝⎭有 所以S 段的聚合度苯乙烯St 的化学式量为104；甲基丙烯酸甲酯 MMA 的化学式量为100若设M 段的聚合度为有M 段的聚合度第二章 高分子溶液8．在室温下，有无溶剂可以使下列各高聚物溶解？为什么？A ．聚乙烯B ．聚丙烯C ．聚酰胺（尼龙-6）D ．聚苯乙烯E ．聚对苯二甲酸乙二酯F ．硫化橡胶答：A ．聚乙烯，结晶聚合物，非极性，在室温下无溶剂可溶 B ．聚丙烯，同上C ．聚酰胺（尼龙-6），结晶聚合物，极性，在室温下有溶剂可溶D ．聚苯乙烯，非晶聚合物，非极性，在室温下有溶剂可溶E ．聚对苯二甲酸乙二酯，同CF ．硫化橡胶，分子间交联，无溶剂可溶，可溶胀 11．用磷酸三苯酯（1δ=19.6）作PVC （PVC δ＝19.4）的增塑剂，为了增加相溶性，尚需加入一种稀释剂（2δ=16.3，分子量M=350），试问这种稀释剂的最适量是多少？ 答：11221121δδφδφδφδφ=+=+混（1-） PVC 19.4δδ==混222fr h NL =()222210.22312220.15fr h N L ===⨯2312115622n NX ===CH 2n CHC 6H 5CH 3CH 2n COOCH 3C 'nX '601n X ='11561042100n X ⨯=⨯1119.616.316.319.4φφ∴+-=所以，可加入的这种稀释剂的体积分数为0.061。
第三章 高聚物的分子量及其分子量分布4．今有分子量为1×104和5×104的两种高聚物，试计算： A ．在分子数相同的情况下共混时的n M 和w M 。
B ．在重量相同的情况下共混时的w M 和n M 。
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25℃的Θ溶液中测得浓度为7.36kg/m 3的聚氯乙烯溶液渗透压数据为270Pa ，求此试样的分子量和第二维利系数A 2（R=8.314J/K ·mol ），并指出所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：13133φ=220.06133φ==()()()()222244444110510 4.3310110510i ii iiw i iiii n M N M M n MN M ⨯+⨯====⨯⨯+⨯∑∑∑∑4442 1.6710110510n m w M w wn===⨯+⨯⨯()()24441105103102i ii iiiw i ii iin M w M w w M n Mww⨯+⨯====⨯∑∑∑∑444(110510)3102n N M N⨯+⨯==⨯i ni i i i i i m n M =⇒=⨯分子的质量分子的摩尔数分子的分子量因为是Θ溶液，所以A 2=0（摄氏温度换算成开尔文温度为：25+273.15=298.15K ）因此，分子量8．今有聚甲基丙烯酸甲酯的苯溶液，初始浓度C0=0.1190g/100ml ，在25℃测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：1C ′ 453.1 453.2 453.1385.5 385.8 385.7354.1 354.2 354.2325.1 325.3 325.3311.0 311.3 311.1试求特性黏度[η]，然后用下面公式计算平均分子量 答案：将已知条件列表：1C ′453.1 453.2 453.1385.5 385.8 385.7 354.1 354.2 354.2 325.1 325.3 325.3 311.0 311.3 311.1 t (平均)453.1 385.7 354.2 325.2 311.1 1.668 1.420 1.304 1.197 1.145 0.668 0.420 0.304 0.197 0.145 C（g/ml ） 0.00119 0.000793 0.000595 0.000397 0.0002975 429.9442.2446.1452.9455.121()RT A C C M∏=+348.314298.157.3610 6.7510(/)270RTC M g mol ⨯⨯⨯===⨯∏50.77[] 4.6810M η-=⨯'14C '12C '13C '23C '12C '23C '13C '14C 0r t t η=1sp r ηη=-ln rCη561.3 529.6 510.9 496.2 487.4利用表中数据作图，将上图两条直线推至C=0处，得出截距[]465.0/mL g η=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：w M 、2A 、1χ、2S 、2h 膜渗透压法测数均分子量方法可以得到下列参数：n M 、2A 、1χ、θ黏度法测黏均分子量方法可以得到下列参数：M η、[]η、[]M η、α12下溶剂是良溶剂、一般溶剂、Θ溶剂、非溶剂。
spCη50.77[] 4.6810M η-=⨯50.77465 4.6810M -=⨯91.2210v M =⨯注：扩张因子是没讲的内容！第四章非晶态高聚物4．按要求绘制示意图（1）两个不同分子量的线型非晶高聚物的形变—温度曲线和模量—温度曲＞M B）线（试样MA（2）体型酚醛树脂和低硫化度丁二烯橡胶的模量—温度曲线（3）增塑和未增塑高聚物的模量—温度曲线答案：（1）（2）（3）7．写出下列高聚物的结构单元，并比较其玻璃化温度的大小；A ．聚氯乙烯 聚异丁烯 聚偏二氯乙烯 聚碳酸酯B ．聚丙烯酸 聚丙烯酸甲酯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯酸乙酯 答案： A 、所以A 组高聚物的玻璃化温度大小比较如下：PC>PVC > PVDF > PIB B 、所以B 组高聚物的玻璃化温度大小比较如下：聚丙烯酸>聚甲基丙烯酸甲酯>聚丙烯酸甲酯>聚丙烯酸乙酯8．天然橡胶的松弛活化能近似为1.05KJ/mol （结构单元），试估计一块天然橡胶由27℃升温到127℃时，其松弛时间缩短了几倍？ 答案： 或者： 所以，其松弛时间缩短了0.1倍。