高分子物理各章节答案第1章
第一章
填空题
1、对于聚乙稀自由旋转链，均方末端距与链长的关系是（）。
解：
2、等规聚丙烯经体中分子链处于（）构象。
解：螺旋
3、C5链至少有（）种构象。
解：9
4、高分子链的柔顺性越大，它在溶液中的构象数越（），其均方末端距越（）。
解：多
小
5、聚异戊二烯可以生成（）种有规异构体，它们是（）。
解：六
顺式1,4加成聚异戊二烯，反式1,4加成聚异戊二烯，全同1,2加成聚异戊二烯，间同1,2加成聚异戊二烯，全同3,4加成聚异戊二烯，间同3,4加成聚异戊二烯
判断题
1、下列聚合物分子链柔顺性的顺序是（）
硅橡胶>聚异丁烯>聚甲基丙烯酸甲酯>聚二甲基苯基醚氧
解析：表述正确。
2、-{-CH2CH2-St-}-和-{-CH=CH-St-}-两种聚合物的分子链都含有苯环，所以刚性较好，在
室温下都可以作为塑料使用（）
解析：高分子链的柔性与实际材料的刚柔性不能混为一谈。判断材料的刚柔性，必须同时考虑分子内的相互作用以及分子间的相互作用和凝聚状态。
3、不同聚合物分子链的均方末端距越短，表示分子链柔顺性越好（）
解析：这种说法是错误的。
4、高斯链的均方末端距远大于自由旋转链的均方末端距（）
解析：这种说法是错误的。
5、理想的柔性链运动单元为单键（）
解析：表述正确。对于真实的柔性链运动单元为链段。
6、因为天然橡胶相对分子质量很大，加工困难，故加工前必须塑炼（）
解析：表述正确。
7、因为聚氯乙烯分子链柔顺性小于聚乙稀，所以聚氯乙烯塑料比聚乙稀塑料硬（对？）解析：表述正确。
8、无规聚丙烯分子链中的－C－C－单键是可以内旋转的，通过单键内旋转可以把无规立构
的聚丙烯转变为全同立构体，从而提高结晶度（）
解析：全同立构及无规立构指的是高分子链的构型，而要改变构型，必须经过化学键的断裂和重组。通过单键内旋转只能改变其构象。
9、主链由饱和单键构成的高聚物，因为分子链可以围绕单键进行内旋转，故链的柔性大，若主链中引入了一些双键，因双键不能内旋转，故主链柔顺性下降（）
解析：当主链含有含有孤立双键时，大分子的柔性也比较大，由于双键旁的单键内旋转容易，因此柔性好。
10、由于单键的内旋转，导致高分子链具有全同，间同等立体异构现象（）
解析：全同立构及无规立构指的是高分子链的构型，而要改变构型，必须经过化学键的断裂和重组。通过单键内旋转只能改变其构象。
11、由于单键的内旋转，可以将大分子的无规状链旋转成折叠链或螺旋状链（）
解析：表述正确。
12、大分子链呈全反式锯齿形构象是最稳定的构象（）
解析：表述正确。
13、聚丁二烯中顺式结构的Tm比反式结构的Tm更低（）
解析：表述正确。
14、对位芳族取代聚合物的Tm比相应间位取代聚合物的Tm要高（）
解析：表述正确。
15、不存在自由结合链，但等效自由结合链是真是存在的（）
解析：表述正确。
16、只要聚合物的化学组成相同，它们的性能也必然相同（）
解析：聚合物的化学组成相同，但键合方式、分子构型与构象等不同，其性能也会不同。17、全同立构聚合物具有旋光性（）
解析：这种说法是错误的。
18、只要一个碳原子上有两个取代基时，则聚合物的柔顺性必然降低（）
解析：这种说法是错误的。
19、PE的分子链简单、无取代基、结构规整、对称性好、因而柔性高，是橡胶（）
解析：这种说法是错误的。
20、分子构造对性能十分重要，短支化链可降低结晶度，长支化链则会改善材料的流动性能
（）
解析：表述正确。
名词解释;
1、线性、线形与线型
2、合金与高分子合金
合金：是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。
高分子合金:不同的高聚物共混以后，也可以使材料得到单一的高聚物所不具有的性能.通过共混可以改性某种高分子材料，也可以使材料具有优良的综合性能，这类高聚物共混体系就是高分子合金
3、共混与共聚
4、链段长度与链的持续长度
5、聚合物与齐聚物
6、近程结构与远程结构
近程结构：构成大分子链的结构单元的化学组成和物理结构。
远程结构：由数目众多结构单元构成的分子链的长短及其空间形态和结构。
7、塑料、橡胶与纤维
8、碳链高分子与元素高分子
碳链高分子：分子主链全部由碳原子以共价键相连接的高分子。
元素高分子：主链主要含有硅、硼、磷、铝、钛、砷、锑等元素的高分子
9、链结构与聚集态结构
链结构：链结构是指单个高分子的结构和形态。
聚集态结构：是指高分子链间的几何排列，又称三次结构，也称为超高分子结构。
聚集态结构包括晶态结构、非晶态结构、取向结构和织态结构等。
10、支化与交联
支化：链状高分子产生分支
交联:高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网状大分子
11、静态柔顺与动态柔顺
静态柔顺：又称平衡态柔性，指的是高分子链处于较稳定状态时的卷曲程度。
动态柔顺：又称动力学柔性，指分子链从一种平衡态构象转变成另一种平衡态构象的容易程度。
12、折叠链与伸直链
折叠链：分子链通过规整反复折叠形成晶片，折叠表面为无定形区，其余部分都是完善的晶体
伸直链：伸直链晶体聚合物在非常高的压力下结晶时所形成的分子链完全伸展开且平行规整排列的片状晶体。晶片厚度和分子链长相当，其大小同分子量有关。这种晶体熔点最高，相当于无限厚片晶的熔点，同时一般的热处理条件对伸直链片晶的厚度没有影响。
是高分子热力学上最稳定的一种聚集态结构。
13、自由结合链、自由旋转链与等效自由结合链
自由结合链：假定高分子是由足够多的不占有体积的化学键自由结合而成，内旋转时没有键角限制和位垒障碍，其中每个键在任何方向取向的几率都相等。
自由旋转链：假定分子链中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动，不考虑空间位阻对转动的影响。
等效自由结合链：由若干个化学键组成的一段链可作为一个能独立运动的单元，称为链段，令链段与链段自由结合，并且无规取向，称为等效自由结合链。
14、旋光异构与几何异构
几何异构体：1，4－加成的双烯类聚合物，由于内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同而有顺式构型与反式构型之分。
旋光异构：两种有机物构成互为镜影的异构体，表现出不同的旋光性，称为旋光异构。
15、热塑性塑料与热固性塑料
热塑性：一般是线形或支链形聚合物具有可反复加热软化或熔化成型的性质。
热固性：是指线形聚合物在加热或外加交联剂存在发生交联反应形成不熔不溶交联聚合物的性质。
16、链段与链接
链段：把由若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元，称为链段。
17、构型与构象
构型：构型指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。这各排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。
构象：由于单元内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
18、均方末端距与均方旋转半径
均方末端距：平均末端距或末端距的平方的平均值。
均方半径：由组成分子链的所有链段的质心至整个分子链质心矢量距离的均方值。19、聚合物与大分子
聚合物：由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的化合物。
大分子：一般把相对分子质量超过一万的化合物称为大分子化合物
20、无规立构、无规取向、无规线团、无规共聚
无规立构：由两种旋光异构单元完全无规键接而成。
无规共聚：两种单体无序连接
无规线团(random coil)：自由状态下高分子链的形态，常用作高分子链的代名词
21、间同、无规
间同：取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接无规：取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接
22、线形聚合物与体形聚合物
线形聚合物：2-2官能度的单体进行缩聚反应，产物为线性聚合物
体形聚合物：3个或3个以上官能度的单体在加聚过程中有自由基的链转移反应发生或
者双烯类单体中第二双键的活化等，均可生成支化或交联结构的高分子。
23、结构异构与立体异构
结构异构：也称构造异构，是指由于化合物具有不同的原子连接顺序而产生的同分异构现象，与立体异构相对。
立体异构(stereoisomerism)是在有相同分子式的化合物分子中，原子或原子团互相连
接的次序相同，但在空间的排列方式不同，与构造异构同属有机化学范畴中的同分异
构现象。
24、柔性链与刚性链
柔性链是主链上具有柔性基团的高分子链。
刚性链指主链不能内旋转，或虽有内旋转但并不改变链的方向，因而分子不会弯曲而形成的棒状高分子链；或者由于链内基团间的相互作用(特别是氢键的作用)使分子链的平衡态构象并不取决于最大的构象熵，而是取决于最大的链内基团间的相互作用能，从而形成α螺旋结构、双螺旋结构和椭球状结构的高分子链。
重要图形分析：
在下列各图中的圆中标上合适的数码；
1、高分子链的空间构型见下图
答案：从上至下：2，3，1
2、聚乙烯分子的骨架形状可有以下几种类型见下图
答案：从左至右:3,2,1
问答题
1、以聚丁二烯为例，说明一次结构（近程结构）对聚合物性能的影响
解：单体丁二烯进行配位聚合，由于1,2加成与1,4加成的能量差不多，所以可得到两
类聚合物。
一类是聚1,2-丁二烯，通式是；另一类是聚1,4-丁二烯，通式是
每一类都可能存在立体异构，如
由于一次结构不同，导致聚集态结构不同，因此性能不同。其中顺式聚1,4-丁二烯规整性差，不易结晶，常温下是无定形的弹性体，可作橡胶用。其余三种，由于结构规整易结晶，
使聚合物弹性变差或失去弹性，不易作橡胶用，其性能之差详见表1-1。
表1-1聚丁二烯的物理性质
异构高分子熔点（℃）
密度
（g/cm3）
溶解性（烃类溶
剂）
一般物性（常
温）
回弹性
20℃90℃
全同聚1,2-
丁二烯
120～125 0.96 难硬，韧，结晶性45～55 90～92 间同聚1,2-
丁二烯
154～155 0.96 难硬，韧，结晶性
顺式聚1,4-丁二烯4 1.01 易
无定形
硬弹性
88～90 92～95
反式聚1,4-
丁二烯
135～148 1.02 难硬，韧，结晶性75～80 90～93
2、已知聚次甲基的聚合度为104，链的刚性因子＝6．5，试计算：
聚次甲基链在孤立无扰状态时的理论最大拉伸比λmax为多大?
聚次甲基链在孤立无扰状态时的理论最大拉伸比λmax为多大?
解：
注：聚次甲基，不同于聚乙烯。聚合度n与键数n一致。
3、以下化合物，哪些是天然高分子化合物，哪些是合成高分子化合物
（1）蛋白质，（2）PVC，（3）酚醛树脂，（4）淀粉，（5）纤维素，
（6）石墨，（7）尼龙66，（8）PVAc，（9）丝，（10）PS，（11）维尼纶，
（12）天然橡胶，（13）聚氯丁二烯，（14）纸浆，（15）环氧树脂
解：天然（1）（4）（5）（6）（9）（12）（14），合成（2）（3）（7）（8）（10）（11）（13）（15）4、试讨论线形聚异戊二烯可能有哪些不同的构型，假定不考虑键接结构（画出结构示意图）。
解：聚异戊二烯可能有6种有规立构体，它们是：
常见错误分析：本题常见的错误如下：
（1）将1,2加成与3,4加成写反了。
按IUPAC有机命名法中的最小原则，聚异戊二烯应写成
而不是
即CH3在2位上，而不是在3位上。
（2）“顺1,4加成又分成全同和间同两种，反1,4加成也分成全同和间同两种。”顺1,4或
反1,4结构中没有不对称碳原子，没有旋光异构体。甲基与双键成120°角，同在一个平面上。
5、环氧丙烷经开环聚合后，可得到不同立构的聚合物（无规、全同、间同），试写出它们
的立构上的不同，并大致预计它们对聚合物性能各带来怎样的影响？
解：聚环氧丙烷的结构式如下：
存在一个不对称碳原子（有星号的），因而有以下全同、间同和无规立构体。
性能的影响是：全同或间同立构易结晶，熔点高，材料有一定强度；其中全同立构的结晶度、
熔点、强度会比间同立构略高一点。无规立构不结晶或结晶度低，强度差。
常见错误分析：“只存在间同立构，不存在全同立构。”
以上写法省略了H，根据上述结构式，似乎只存在间同不存在全同。这是一种误解，
实际上碳的四个价键为四面体结构，三个价键不会在一个平面上。而在平面上表示的只是一个示意，
全同与间同的真正区别在于CH3是全在纸平面之上（或之下），或间隔地在纸平面之上和之下。
6、试述下列烯类高聚物的构型特点及其名称。式中D表示链节结构是D构型，L是L构型。
1.－D－D－D－D－D－D－D－
2.－L－L－L－L－L－L－L－
3.—D－L－D－L－D－L－D－L－
4.—D－D－L－D－L－L－L－
解：（1）全同立构；（2）全同立构；（3）间同立构；（4）无规立构。
7、计算在平面锯齿形间同和全同PVC链中最近邻的两个氯原子的中心之间的距离。氯原子
的范德华直径为0.362nm，从该计算结果，你能得到关于全同PVC链的什么信息？
解：对于间同立构PVC
(a)从锯齿形碳骨架的平面观察 (b)沿链方向观察
x=0.251nm；y=2bsin，b=0.177nm，
≈109.5?/2，因而y=0.289nm。
两个氯原子的距离为（x2+y2）=0.383nm。
对于全同立构PVC，氯原子的距离x=0.251nm。
因而平面锯齿形PVC链就不可能是全同立构的。
8、写出由取代的二烯 CH3—CH＝CH—CH＝CH—COOCH3 ；经加聚反应得到的聚合物，若
只考虑单体的1，4一加成，和单体头一尾相接，则理论上可有几种立体异构？
解该单体经1，4一加聚后，且只考虑单体的头一尾相接，可得到下面在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物：
即含有两种不对称碳原子和一个碳一碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚
合物。
（a）（b）
（c）（d）
(e) (f)
(g) (h)
图l-5 三重有规立构的聚合物
（a）反式——叠同三重全同立构(trans-erythrotriisotactic)
（b）顺式——叠同三重全同立构(cis-erythro-triisotactic)
（c）反式——非叠同三重全同立构(trans—threotriisotactic)
（d）顺式——非叠同三重全同立构(cis-threo-triisotactic)
（e）反式——非叠同三重间同立构(trans -threoytrisyndiotactic)
（f）顺式——非叠同三重间同立构(cis -threotrisyndiotactic)
（g）反式——叠同三重间同立构(trans -erythreoytrisyndiotactic)
（h）顺式——叠同三重间同立构(cis -erythreotrisyndiotactic)
9、在聚乙烯醇(PVA)溶液中加入HIO4，假定1、2－乙二醇结构全都与HIO4作用使分
子链断裂．在加入前测得PVA的数均相对分子质量为35 000，作用后相对分子质量为2200。试求PVA中头头相接结构的百分数 (即每100个结构单元中头头结构数)。
解：
头—头结构的百分数=平均每根链上头头结构数／平均每根链的链节数
=(35000÷2200-1)／(35000÷44-1)×100％=1.88％
注意：－1是因为断裂一个头－头结构会产生两段链，于是头－头结构数总是比链数少1。分母的“－1”
可以忽略，因为链节总数很大，但分子的“－1”不可忽略，因为总共只有16段。
10、聚氯乙烯用锌粉在二氧六环中回流处理，结果发现有86％左右的氯被脱除，产物
中有环丙烷结构，而无C＝C结构，就此实验事实，说明聚氯乙烯链中单体的键接方
解：聚氯乙烯中头－尾相接的单元脱除Cl原子后形成环丙烷结构；而头－头相接的单元脱除Cl原子后形成双键。
所以该聚氯乙烯链中单体全部为头－尾相接。
式．
11、氯乙烯和偏氯乙烯CH2=C－Cl2的共聚物，经脱除HCl和裂解后，产物有
等，其比例大致为10：1：10(重量)，由以上事实，对这两种单体在共聚物中的序列分
布可得到什么结论？
解这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况(为简化起见只考虑三单元)：
这四种排列方式的裂解产物分别应为：
而实验得到的裂解产物组成是：
可见原共聚物中主要为：
－V－V－V－······－D－D－D－······
的嵌段排列，而如(2)或(3)情况的无规链节很少。
12、有全同立构和无规立构两种聚丙烯，为测定其单体连接顺序，先分别将此两种聚丙烯
氯化，并控制每一结构单元平均引入一个C1原子，再脱除HCI，并进一步热裂解成环，则可得到各种取代苯．由裂解色谱分析得知，全同立构的裂解碎片中，1，2，4一三
甲苯／1，3，5一三甲苯= 2．5／97．5；而无规立构物的裂解碎片中，这一比例为9．5／90．5。试由以上实验数据，推断这两种聚丙烯大分子链的单体连接顺序。
解：用例1的方法，
三单元组－A－A－A－或－B－B－B－均环化得1,3,5三甲苯；而其他三单元组－A－A－B－，－B－A－A－，－A－B－A－，－B－B－A，－A－B－B－，－B－A－B－均环化得1,2,4三甲苯。所以结论是，无规立构聚丙烯中，单体头－头连接率为9.5％；全同立构聚丙烯中单体头－头连接率为2.5％。
13、两种单体A、B以等摩尔量共聚，用图表示三种有代表性的共聚物。
答：－ABABABAB—；－AABABBBA－；－AAAA－BBBBB－……
14、(1)由丙烯得到的全同立构聚丙烯有无旋光性?
(2)假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高等规度?
解：（1）无旋光性。
（2）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；而改变构型必须经过化学键的断裂才能实现。
15、现有四种碳链高分子，设其中每一种高分子链是由若干个顺式(C)和反式(T)的构象按
下列四种方式连接的：
(a)T—T—T—T—T；(b)T—C—C—C—T；
(c)C—C—C—C—C；(d)T—T—C—T—T．
试画出上述四种高分子链的形状示意图；比较它们末端距的长度大小。
解：（1）
（2）
（3）
（4）
顺式结构越多，末端距越小。
注意：实际上顺式构象是高能量构象，是不稳定的，聚合物一般采取能量较低的反式和旁式（包括左旁式和右旁式）构象，本题为了在绘图方便，用反式代替旁式。
16、近程相互作用和远程相互作用的含义及它们对高分子链的构象有何影响？
解：所谓“近程”和“远程”是根据沿大分子链的走向来区分的，并非为三维空间上的远和近。事实上，即使是沿高分子长链相距很远的链节，也会由于主链单键的内旋转而会在三维空间上相互靠的很近。
高分子链节中非键合原子间的相互作用——近程相互作用，主要表现为斥力，如中两个C原子上的H原子，两个H原子的范德华半径之和为0.240nm，当两个H原子为反式构象时，其间的距离为0.247 nm ，处于顺式构象时为0.226nm。
因此，H原子间的相互作用主要表现为斥力，至于其它非键合原子间更是如此。近程相互排斥作用的存在，使得实际高分子的内旋转受阻，使之在空间可能有的构象数远远小于自由内旋转的情况。受阻程度越大，构象数就越少，高分子链的柔性就越小。远程相互作用可为斥力，也可为引力。当大分子链中相距较远的原子或原子团由于单键的内旋转，可使其间的距离小于范德华距离而表现为斥力，大于范德华距离为引力。无论哪种力都使内旋转受阻，构象数减少，柔性下降，末端距变大。高分子链占有体积及交联和氢键等都属于远程相互作用。
17、试从下列高聚物的链节结构，定性判断分子链的柔性或刚性，并分析原因．
解：（1）柔性。因为两个对称的侧甲基使主链间距离增大，链间作用力减弱，内旋转位垒降低。
（2）刚性。因为分子间有强的氢键，分子间作用力大，内旋转位垒高。
（3）刚性。因为侧基极性大，分子间作用力大，内旋转位垒高。
（4）刚性。因为主链上有苯环，内旋转较困难。
（5）刚性。因为侧基体积大，妨碍内旋转，而且主链与侧链形成了大π键共轭体系，使链僵硬。
18、比较以下两种聚合物的柔顺性，并说明为什么?
解：聚氯丁二烯的柔顺性好于聚氯乙烯，所以前者用作橡胶而后者用作塑料。聚氯乙烯有极性的侧基Cl，有一定刚性。聚氯丁二烯虽然也有极性取代基Cl，但Cl的密度较小，极性较弱，另一方面主链上存在孤立双键，孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较小，因为①键角较大（120°而不是109.5°），②双键上只有一个H原子或取代基，而不是两个。
19、试分析纤维素的分子链为什么是刚性的。(提示：从纤维素链节结构分析阻碍内旋转的
因素)
解：因为
（1）分子有极性，分子链间相互作用力强。
（2）六元吡喃环结构使内旋转困难。
（3）分子内和分子间都能形成氢键，尤其是分子内氢键使糖苷键不能旋转，从而大大增加了刚性。分子内氢键示意图如下：
20、比较以下三个聚合物的柔顺性，从结构上简要说明原因。
解：（1）的刚性最大，因为双键与苯环共轭；（2）的柔性最大，因为双键是孤立双键；（3）介于中间。
21、评价主链带有间隔单键和双键的聚磷腈的柔顺性。其结构示意如下：
解：这种结构是已知最有柔顺性的主链。因为：
1骨架键长为0.16nm，比C-C键长0.154nm略长，减少了短程分子间相互作用；
2N的键角从C=C双键的120゜变为135゜；
3骨架的电子结构并无π键阻碍内旋转。
1.3.2柔顺性的参数（定量描述）
22、下表数据说明了什么?试从结构上予以分析：
聚合物的刚性因子
聚二甲基硅氧烷1．4～1．6
聚异戊二烯1．5～1．7
聚乙烯1．83
聚苯乙烯2．2～2．4
硝化纤维素4．2
解：刚性因子
σ越大，说明分子链刚性越大，或柔性越小。
（1）聚二甲基硅氧烷：由于Si－O键中氧原子周围没有侧基，而且Si－O键的键长较大，Si－O－Si的键角也较大，所以内旋转容易，分子链极为柔顺。
（2）聚异戊二烯：由于双键上的侧基（或原子）数目较单键少，键角120°大于一般单键的109.5°，所以孤立双键邻近的单键内旋转位垒较少，分子链也非常柔顺。
（3）聚乙烯：具有一定柔顺性。
（4）聚苯乙烯：侧基较大，由于空间位阻对内旋转不利，从而刚性比聚乙烯大。
（5）硝化纤维素：主链上的六元环结构使内旋转困难。而且分子间能形成氢键，侧硝酸酯基也有极性，这些因素都大大增加分子刚性。
何曼君第三版高分子物理答案(新版答案)
课后作业答案： 第一章 2、 W 1=250/(250+280+300+350+400+450+500+600)=250/3130=0.0799 W 2=0.0895 W 3=0.0958 W 4=0.1118 W5=0.1278 W6=0.1438 W7=0.1597 W8=0.1917 111 3910.07990.08950.09580.11180.12780.14380.15970.19170.002556 250280300350400450500600n i i M w M = ===+++++++∑424w i i M w M ==∑； 2 2 (1)12903w n n n M M M σ=-=； 22 (1)15173w w V M d =-= 4、粘度法测定分子量，得到的数据为不同浓度的溶液流经乌氏粘度计的两到标志线所需的时间。粘度一方面与聚合物的分子量有关，另一方面也与聚合物分子的结构、形态和在溶剂中的扩张程度有关。因此，粘度法测得的分子量为相对分子量。 渗透压法测定分子量，得到的数据为不同浓度的溶液对应的平衡渗透压，与溶液中溶剂和溶质的摩尔分数有关，因此测得的是数均分子量。 光散射法测定分子量，是将固定波长的光线通过不同浓度的溶液，而散射光的强度是由各种大小不同的分子所贡献的。因此测得的分子量为重均分子量。 5、如知道分子量的数量微分分布函数N （m ）和质量微分分布函数W(m),则可通过下式求出n M 和w M . 01 ()()n M N m MdM W N dM M ∞ ∞= = ? ? ()w M W m MdM ∞ = ? 6、 2i i i i i i w i i i i i i i i n M W M M W M n M W = ==∑∑∑∑∑ 1 i i i i i n i i i i i i i i n M W M W W n M M = = = ∑∑∑∑∑ 1/( )i i i M W M αα η=∑ ； 以为α值在-1到1之间，因此n w M M M η≤≤ 7、今有一混合物，有1克聚合物A 和2 克同样类型的聚合物B 组成，A 的分 子量M A = 1×105 g ．mol -1; B 的分子量M B = 2×105 g ．mol -1。计算该混合物的
高分子物理课后答案何曼君第三版
高分子物理课后答案,何曼君,第三版 第三章 高分子的溶解过程与小分子相比有什么不同？ 高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊，两者运动分子运动速度差别很大，现是溶剂分子渗入高聚物内部，是高聚体膨胀，称为“溶胀”，然后高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系。对于交联的高分子只停留在溶胀阶段，不会溶解。 第二维里系数A2的物理意义？ 第二维利系数的物理意义是高分子链段和链段间的内排斥与高分子链段和溶剂分子间能量上相互作用、两者相互竞争的一个量度。它与溶剂化作用和高分子在溶液里的形态有密切关系。良溶剂中，高分子链由于溶剂化作业而扩张，高分子线团伸展，A2是正值；温度下降或在非良溶剂，高分子线团收缩，A2是负值；当链段与链段、溶剂与高分子链段相互作业想等时，高分子溶液符合理想溶液的性质，A2为零，相当于高分子链处于无扰状态。 高分子的理想链和真实链有哪些区别？ ①理想链是一种理论模型，认为化学键不占体积，自由旋转，没有键角和位垒的限制，而真实链有键角限制和位垒的限制。 ②理想链没有考虑远程相互作用和近程相互作用，而真实链要考虑链节与链节之间的体积排除和链与周围环境的相互作用以及链与链之间的相互作用等。 高分子的稀溶液、亚浓溶液、浓溶液有哪些本质的区别？ 三种溶液最本质的区别体现在溶液中和高分子无规线团之间的相互作用和无规线团的形态结构不同： ① 稀溶液：高分子线团是相互分离的，溶液中高分子链段的分布也是不均一的；线团 之间的相互作用可以忽略。 ②浓溶液：大分子链之间发生相互穿插和缠结，溶液中链段的空间密度分布趋于均一。 ② 亚浓溶液：亚浓溶液介于稀溶液和浓溶液之间，高分子线团开始相互穿插交叠，整 个溶液中链段的分布趋于均一；高分子线团与临近线团开始相互作用。 第四章一般共混物的相分离与嵌段共聚物的微相分离在本质上有何差别？ 由于嵌段共聚物的嵌段间不相容而发生相分离，平均相结构微区的大小只有几十到几百纳米，即微相分离，两相之间的作用力是化学键。两种聚合物共混时，由于混合熵很小，混合晗决定于聚合物之间的相互作用，通常较小，所以两种聚合物混合自由能通常大于零，是分相的。而一般共混物两相界面之间的作用力是分子间作用力或氢键，其分相可能是宏观可
高分子物理习题及答案
一、单项选择题 1．高分子的基本运动是（ B ）。 A．整链运动 B．链段运动 C．链节运动 2．下列一组高聚物分子中，柔性最大的是（ A ）。 A.聚氯丁二烯 B.聚氯乙烯 C.聚苯乙烯 3. 下列一组高聚物中，最容易结晶的是( A ). A.聚对苯二甲酸乙二酯 B. 聚邻苯二甲酸乙二酯 C. 聚间苯二甲酸乙二酯 4．模拟线性聚合物的蠕变全过程可采用（ C ）模型。 A.Maxwell B. Kelvin C. 四元件 5.在半晶态聚合物中，发生下列转变时，判别熵值变大的是（ A ）。 （1）熔融（2）拉伸取向（3）结晶（4）高弹态转变为玻璃态 6.下列一组高聚物分子中，按分子刚性的大小从小到大的顺序是（ ADBFC ）。 A.聚甲醛； B.聚氯乙烯； C.聚苯乙烯； D. 聚乙烯；F. 聚苯醚 7．.假塑性流体的特征是（ B ）。 A．剪切增稠 B．剪切变稀 C．粘度仅与分子结构和温度有关 8.热力学上最稳定的高分子晶体是（ B ）。 A．球晶 B．伸直链晶体 C．枝晶 9.下列高聚物中，只发生溶胀而不能溶解的是（ B ）。 A. 高交联酚醛树脂； B. 低交联酚醛树脂； C.聚甲基丙稀酸甲脂 10.高分子-溶剂相互作用参数χ 1 （ A ）聚合物能溶解在所给定的溶剂中 A. χ 1<1/2 B. χ 1 >1/2 C. χ 1 =1/2 11.判断下列叙述中不正确的是（ C ）。 A．结晶温度越低，体系中晶核的密度越大，所得球晶越小； B．所有热固性塑料都是非晶态高聚物； C．在注射成型中，高聚物受到一定的应力场的作用，结果常常得到伸直链晶体。 12. 判断下列叙述中不正确的是（ C ）。 A．高聚物的取向状态是热力学上一种非平衡态；
高分子物理与化学习题答案
第一章 绪论 1. P16: 名词解释： 单体：能够形成聚合物中结构单元的小分子化合物 结构单元：构成高分子链并决定高分子性质的最小原子组合 重复单元：聚合物中组成和结构相同的最小单位，又称为链节。 高分子： 聚合物：由结构单元通过共价键重复连接而成的大分子 聚合度：即高分子链中重复结构单元的重复次数，是衡量聚合物分子大小的指标。 3. P16写出下列单体的聚合反应式,以及单体/聚合物的名称 1）. 2） 3） 4） 5） 6. P17: 写出下列混合物的数均分子量、重均分子量和分子量分布指数 （1）组分1：质量分数=0.5，分子量=1 x 104 （2）组分2：质量分数=0.4，分子量=1 x 105 （3）组分3：质量分数=0.1，分子量=1 x 106 解： 4 6 41085.11011054.0105.01 /1?=++== ==∑∑∑∑∑∑Mi Wi Wi Mi Wi Wi Ni NiMi M n 5 6541045.1101.0104.0105.0?=?+?+?==∑WiMi Mw 1045.15 ?Mw nCH 2 2CHF n 氟乙烯 聚氟乙烯 nCH 2C(CH 3)CH 2C(CH 3)2n 聚异丁烯 异丁烯 nHO (CH 2)5COOH H O(CH 2)5CO OH n 6-羟基己酸聚己内酯 n n CH 2CH 2CH 2O CH 2CH 2CH 2O 1，3-环丙烷 聚氧化丙撑 n n n H 2N(CH 2)6NH 2HOOC(CH 2)4COOH +2)6NHCO(CH 2)4CO 己二胺己二酸尼龙66
第三章 自由基聚合习题解答 4. P74 写出下列常用引发剂的分子式和分解反应式 (1) 偶氮二异丁腈【见教材P43】 H 3C C CH 3H 3C C CH 3 N N C CH 3 CH 3 2N 2 +(2) 偶氮二异庚腈 CH 2 C CH 3N N C CH 2CH 3 N 2 +CH HC H 3C CH 3 CH 3 CH 2 C CH 3HC CH 3CH 3 （3） 过氧化二苯甲酰【见教材P43】 （4）异丙苯过氧化氢【见教材P43】 （5）过硫酸铵体系【见教材P43】 5. P74 以偶氮异丁腈为例，写出氯乙烯自由基聚合的各基元反应 1.)链引发 (2)链增长: CH 3 C N CN C ·CH 3 CH 3 CH 3 N CH 3 CN C CH 32+N CH 2CHCl ·CH 3 CH 3 C ·+CH 2CH 3 C CH 3 O NH 4H 4N H 4N 2C O O C O O 2+CO C CH 3CH 3O OH C CH 3CH 3O HO +
高分子物理各章节答案第1章分解
第一章 填空题 1、对于聚乙稀自由旋转链，均方末端距与链长的关系是（）。 解： 2、等规聚丙烯经体中分子链处于（）构象。 解：螺旋 3、C5链至少有（）种构象。 解：9 4、高分子链的柔顺性越大，它在溶液中的构象数越（），其均方末端距越（）。 解：多 小 5、聚异戊二烯可以生成（）种有规异构体，它们是（）。 解：六 顺式1,4加成聚异戊二烯，反式1,4加成聚异戊二烯，全同1,2加成聚异戊二烯，间同1,2加成聚异戊二烯，全同3,4加成聚异戊二烯，间同3,4加成聚异戊二烯 判断题 1、下列聚合物分子链柔顺性的顺序是（） 硅橡胶>聚异丁烯>聚甲基丙烯酸甲酯>聚二甲基苯基醚氧 解析：表述正确。 2、-{-CH2CH2-St-}-和-{-CH=CH-St-}-两种聚合物的分子链都含有苯环，所以刚性较好，在 室温下都可以作为塑料使用（） 解析：高分子链的柔性与实际材料的刚柔性不能混为一谈。判断材料的刚柔性，必须同时考虑分子内的相互作用以及分子间的相互作用和凝聚状态。 3、不同聚合物分子链的均方末端距越短，表示分子链柔顺性越好（） 解析：这种说法是错误的。 4、高斯链的均方末端距远大于自由旋转链的均方末端距（） 解析：这种说法是错误的。 5、理想的柔性链运动单元为单键（） 解析：表述正确。对于真实的柔性链运动单元为链段。 6、因为天然橡胶相对分子质量很大，加工困难，故加工前必须塑炼（） 解析：表述正确。 7、因为聚氯乙烯分子链柔顺性小于聚乙稀，所以聚氯乙烯塑料比聚乙稀塑料硬（对？）解析：表述正确。 8、无规聚丙烯分子链中的－C－C－单键是可以内旋转的，通过单键内旋转可以把无规立构
高分子物理试卷 及答案
高分子物理试卷二答案 一、单项选择题（10分） 1.全同聚乙烯醇的分子链所采取的构象是（ A ）。 （A ）平面锯齿链 （B ）扭曲的锯齿链 （C ）螺旋链 2.下列聚合物找那个，熔点最高的是（ C ）。 （A ）聚乙烯 （B ）聚对二甲苯撑 （C ）聚苯撑 3.聚合物分子链的刚性增大，则黏流温度（ B ）。 （A ）降低 （B ）升高 （C ）基本不变 4.增加聚合物分子的极性，则黏流温度将（ C ）。 （A ）降低 （B ）基本不变 （C ）升高 5.可以用来解释聚合物的零切黏度与相对分子质量之间相互关系的理论是（ B ）。 （A ）分子链取向 （B ）分子链缠结 （C ）链段协同运动 6.在下列情况下，交联聚合物在溶剂中的平衡溶胀比最大的是（ C ）。 （A ）高度交联 （B ）中度交联 （C ）轻度交联 7.光散射的散射体积与θsin 成（ B ）。 （A ）正比 （B ）反比 （C ）相等 （D ）没关系 8.高分子的特性黏数随相对分子质量愈大而（ A ）。 （A ）增大 （B ）不变 （C ）降低 （D ）不确定 9.理想橡胶的泊松比为（ C ）。 （A ）21 < （B ）21 > （C ） 21 10.交联高聚物蠕变过程中的形变包括（ B ）。 （A ）普弹形变、高弹形变和黏性流动 （B ）普弹形变和高弹形变 （C ）高弹形变和黏性流动 二、多项选择题(20分) 1.以下化合物，哪些是天然高分子（ AC ）。 （A ）蛋白质 （B ）酚醛树脂 （C ）淀粉 （D ）PS 2.柔顺性可以通过以下哪些参数定量表征（ ABCD ）。 （A ）链段长度 （B ）刚性因子 （C ）无扰尺寸 （D ）极限特征比 3.以下哪些方法可以测量晶体的生长速度（ AB ）。 （A ）偏光显微镜 （B ）小脚激光光散射 （C ）光学解偏振法 （D ）示差扫描量热法 4.有关聚合物的分子运动，下列描述正确的有（ ACD ）。 （A ）运动单元具有多重性 （B ）运动速度不受温度影响 （C ）热运动是一个松弛过程 （D ）整个分子链的运动称为布朗运动 （E ）运动但愿的大小不同，但松弛时间一样 5.下列有关聚合物熔体流变性能的叙述，正确的有（ ABDE ）。 （A ）大多数聚合物熔体在通常的剪切速率范围内表现为假塑性非牛顿流体 （B ）在极低的剪切速率范围内，表现为牛顿流体 （C ）在通常的剪切速率范围内，黏度随剪切速率升高而增大 （D ）黏度随温度升高而下降 （E ）在无穷大剪切速率下，在恒定温度下的黏度为常数 6.下面有关聚合物黏流活化能的描述，正确的是（ AD ）。
高分子物理与化学习题答案(精品文档)
高分子物理与化学习题解答――参考答案 第一章 绪论 1. P16: 名词解释： 单体：能够形成聚合物中结构单元的小分子化合物 结构单元：构成高分子链并决定高分子性质的最小原子组合 重复单元：聚合物中组成和结构相同的最小单位，又称为链节。 聚合物：由结构单元通过共价键重复连接而成的大分子 聚合度：即高分子链中重复结构单元的重复次数，是衡量聚合物分子大小的指标。 3. P16写出下列单体的聚合反应式,以及单体/聚合物的名称 1）. 2） 3） 4） 5） 6. P17: 写出下列混合物的数均分子量、重均分子量和分子量分布指数 （1）组分1：质量分数=0.5，分子量=1 x 104 （2）组分2：质量分数=0.4，分子量=1 x 105 （3）组分3：质量分数=0.1，分子量=1 x 106 解： 4 6 41085.11011054.0105.01 /1?=++== ==∑∑∑∑∑∑Mi Wi Wi Mi Wi Wi Ni NiMi M n 56541045.1101.0104.0105.0?=?+?+?==∑WiMi Mw 1045.15 ?Mw nCH 2CHF 2CHF n 氟乙烯聚氟乙烯 nCH 2C(CH 3)CH 2C(CH 3)2n 聚异丁烯 异丁烯nHO (CH 2)5H O(CH 2)5CO OH n 6-羟基己酸聚己内酯 n n CH 2CH 2CH 2O CH 2CH 2CH 2O 1，3-环丙烷 聚氧化丙撑 n n n H 2N(CH 2)6NH 2HOOC(CH 2)4COOH +2)6NHCO(CH 2)4CO 己二胺己二酸尼龙66
第三章自由基聚合习题解答 1.P73-74. 判断下列单体能否进行自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合？并说明理由
高分子物理课后习题答案(详解)
高分子物理答案详解（第三版） 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（…ttt…）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1000 个主链C 原子中约含15～35 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。 7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。 解：
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
高分子物理课后答案(何曼君)
1 写出由取代的二烯（1，3丁二烯衍生物） CH 3CH CH CH CH COOCH 3 经加聚反应得到的聚合物，若只考虑单体的1，4-加成，和单体头-尾相接，则理论上可有几种立体异构体 解：该单体经1，4-加聚后，且只考虑单体的头-尾相接，可得到下面在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物： CH CH CH CH CH 3 COOCH 3n 即含有两种不对称碳原子和一个碳-碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。 2 今有一种聚乙烯醇，若经缩醛化处理后，发现有14%左右的羟基未反应，若用HIO 氧化，可得到丙酮和乙酸。由以上实验事实，则关于此种聚乙烯醇中单体的键接方式可得到什么结论 解：若单体是头-尾连接，经缩醛化处理后，大分子链中可形成稳定的六元环，因而只留下少量未反应的羟基： CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2 CH 2 O CH CH 2 CH 2 CH OH 同时若用HIO 氧化处理时，可得到乙酸和丙酮： CH 2 CH CH 2 OH CH CH 2 OH CH OH 4 CH 3C OH O + CH 3C O CH 3 若单体为头-头或尾-尾连接，则缩醛化时不易形成较不稳定的五元环，因之未反应的OH 基数应更多（>14%），而且经HIO 氧化处理时，也得不到丙酮： CH 2 CH CH OH CH 2 CH 2 CH OH OH CH O CH O 2 CH CH 2 CH 2 CH OH CH 2 CH CH OH CH 2CH 2 CH OH OH 4 CH 3C OH O + OH C O CH 2CH 2C OH O 可见聚乙烯醇高分子链中，单体主要为头- 尾键接方式。 3 氯乙烯（CH 2CH Cl ）和偏氯乙烯（ CH 2CCl 2 ）的共聚物，经脱除HCl 和裂解后，产物 有： ，Cl ，Cl Cl ，Cl Cl Cl 等，其比例大致为10：1：1：10（重量）， 由以上事实，则对这两种单体在共聚物的序列分布可得到什么结论 解：这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况（为简化起见只考虑三单元）： CH 2 CH Cl CH 2 C Cl Cl + (V) (D)
高分子物理学习题 第一章 答案
高分子物理学思考题及习题 第1章 思考题 1-1 重要概念：高分子化合物；高分子材料（聚合物）；天然高分子材料；人工合成高分子材料；塑料；橡胶；纤维；功能高分子；结构单元；聚合度；线形分子链（线形高分子）；支化分子链（支化高分子）；交联网络（交联高分子）。 1-2 了解高分子材料的分类法和命名法。 1-3 与小分子化合物和小分子材料相比，高分子化合物与高分子材料的结构有哪些重要特点使之具有独特的性能？将这些特点牢记在心。 1-4 仔细阅读关于高分子材料的“多分散性和多尺度性”、“软物质性”及“标度性”的说明，理解其意义。 1-5 了解高分子物理学的核心内容和主要学习线索，体会“高分子物理学是研究高分子材料结构、分子运动与性能的关系的学说”。 1-6 阅读“高分子物理学发展简史及研究热点”一节，了解当前高分子物理学的热点问题和发展方向。 1-7 根据生活经验，列举一些适合用作塑料、橡胶或纤维的聚合物名称。 1-8 下列一些聚合物（我国的商品名称）：丁苯橡胶，氯丁橡胶，硅橡胶，环氧树脂，脲醛树脂，聚氯乙烯，聚碳酸脂，涤纶，锦纶，腈纶。试分别写出各自结构单元的化学结构式及合成所需单体的化学结构式。 第一章习题可能与高分子化学学习内容重复，可不做。 第2章 思考题及习题 2-1重要概念：近程结构；远程结构；构型；构象；无规线团；内旋转；内旋转
势垒；分子链柔顺性（静态和动态）；链段；均方末端距；均方旋转半径；自由连接链；自由旋转链；等效自由连接链；Kuhn等效链段；高斯链；θ条件/θ状态；Flory特征比（刚性因子）。 （1）近程结构：包括构造和构型。构造是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等。构型是指由化学键所固定的链中原子或基团在空间的排列。 注意：近程结构相当于“链的细节”。构造着重于链上的原子的种类、数目比例、相互连接关系。构型涉及空间立体异构（顺反异构、旋光异构）。 （2）远程结构：包括分子的大小、构象和形态，链的柔顺性。 注意：因为高分子的长链形状，才产生了如此多的结构层次。 （3）无规线团：高斯链的空间形态。换言之，无规蜷曲的柔性链的空间形态。（4）内旋转：sigma键的电子云轴对称，因此形成sigma键的两个原子可以绕键对称轴旋转。 注意：无论高分子或小分子，只要是sigma键就可内旋转。小分子的三维尺寸差不多，内旋转意义不大；而高分子的长短与粗细相差悬殊，故内旋转能导致高分子链出现天文数字的空间形态。我们一般只关注“主链上单键的内旋转”，不太关心侧基上单键。 （5）内旋转势垒：顺式构象与反式构象的位能差。 注意：参考图2-5。相当于内旋转活化能，内旋转势能峰高度。是ΔE而不是Δε。 （6）柔顺性：大分子链通过主链上单键的内旋转可以改变构象和形态的性质。（7）链段：大分子链上由相邻几个单键组成的能够自由取向的最小单位。 注意：链段实际上不存在，是一个人为的划分。很多时候算出来的链段长度是个非整数（譬如聚乙烯，le=8.28倍单键投影长度）。但是链段有明确的物理意义，即链越柔顺，le越小。 （8）均方末端距：末端距平方的平均值。 注意：如何理解“平均值”？有两种“平均”方法，（1）可只对一个链进行时间平均；（2）也可对所有链（某一时刻）作平均。根据统计力学原理，二者的结果相同。
高分子物理课后答案
第9章聚合物的流变性 1.什么是假塑性流体绝大多数聚合物熔体和浓溶液在通常条件下为什么均呈现 假塑性流体的性质试用缠结理论加以解释。 答：（1）流动指数n<1的流体称为假塑性流体； （2）略 2.聚合物的粘性流动有何特点为什么 3.为什么聚合物的粘流活化能与分子量无关 答：根据自由体积理论，高分子的流动不是简单的整个分子的迁移，而是通过链段的相继跃迁来实现的。形象的说，这种流动的类似于蚯蚓的蠕动。因而其流动 活化能与分子的长短无关。,由实验结果可知当碳链不长时，随碳数的增加而增加，但当碳数大于30时，不再增大，因此聚合物超过一定数值后，与相对分子质量无关。 4.讨论聚合物的分子量和分子量分布对熔体粘度和流变性的影响。 答：低切变速率下，当时，略依赖于聚合物化学结构和温度，当 时，与聚合物化学结构，分子量分布及温度无关；增大切变速率，链缠结结构破坏程度增加，分子量对体系粘度影响减小。 聚合物熔体非牛顿流动时的切变速率随分子量加大向低切变速率移动，剪切引起的粘度下降，分子量低的试样也比分子量高的试样小一些。分子量相同时分子量分布宽的聚合物熔体出现非牛顿流动的切变速率比分布窄的要低的多。 5.从结构观点分析温度、切变速率对聚合物熔体粘度的影响规律，举例说明这一规律在成型加工中的应用。 答：a.温度升高，粘度下降，在较高温度的情况下，聚合物熔体内自由体积相当大，流动粘度的大小主要取决于高分子链本身的结构，即链段跃迁运动的能力，一般分子链越刚硬，或分子间作用力越大，则流动活化能越高，这类聚合物是温
敏性的；当温度处于一定范围即Tg 高分子物理习题 第一章绪论 一概念 结晶：在空间进行有规则排列而成为结晶 非结晶区：在空间进行无规则排列而成为非结晶 高聚物：它是由成千上万个原子通过化学键连接而成的高分子化合物 多分散性：高聚物是相对分子质量不等的同系聚合物的混合物，该特性称为高聚物相对分子质量的多分散系。 单体：由能够形成结构单元的小分子所组成的化合物称为单体。杂链高聚物：分子主链不含C原子，仅由一些杂原子组成的高分子。 碳链高聚物：指高分子主链完全由碳原子组成的高聚物。 元素有机高聚物：指高分子主链没有碳原子，还含有氧.氮.硫. 磷等杂原子的高聚物。 加聚反应：通过单体的加成聚合形成高聚物的反应。 缩聚反应：具有两个或两个以上官能团的单体，相互反应生成高分子化合物，同时产生有简单分子(如H2O、HX、醇等)的化学反应（缩聚反应通常是官能团间的聚合反应）。 连锁聚合：单体经引发形成活性种，瞬间内与单体连锁聚合形成高聚物的反应。 逐步聚合：两单体分子之间很快反应，形成二聚体；二聚体与单体反应，形成三聚体；二聚体相互反应，形成四聚体。随后分子量缓慢增加，达到较高数值，形成高分子。 二高分子材料的结构与性能的关系 服从三角关系：分子链间吸引作用大的、链节空间对称性及结晶性高的适合做纤维和塑料；分子链间的吸引力小、柔顺性好的，一般适合做橡胶，它也可以得到结晶，但是要在拉伸条件下才能得到。结构不同具有的性质也不同。 三高聚物的基本特点：相对分子质量大，分子链长，同时相对分子质量具有多分散性。 四高聚物的分类及举例 1：碳链高分子：这类高聚物不易水解，易加工，易燃烧，易老化，耐热性较差。一般用作通用塑料:。 2：杂链高分子：主链带极性，易水解，醇解或酸解。优点：耐热性好，强度高。这类聚合物主要用作工程塑料 3：元素高分子：具有无机物的热稳定性，有机物的弹性和塑性。但强度较低 4：梯形聚合物：分子主链不是单链而是象“梯子”或“双股螺旋线”。可作为耐高温高聚物的增强填料: 5：:无机高聚物：指高分子主链和侧基均无碳原子的高聚物。 高分子物理试卷三答案 一、单项选择题（10分） （下面每个小题只有一个答案是正确的，请将正确答案的编号填在右边的括号里。选对者得1分，不选、选错多选均不得分。） 1.如果不考虑键接顺序，线形聚异戊二烯的异构种类数为（C ）。 （A）6 （B）7 （C）8 2. 全同聚乙烯醇的分子链所采取的构象是（A ）。 （A）平面锯齿链（B）扭曲的锯齿链（C）螺旋链 3.下列聚合物中，不存在旋光异构体的是（B ）。 （A）PP （B）PIB （C）聚异戊二烯 4. 高聚物的黏流温度随相对分子质量的增大而（B ）。 （A）保持不变（B）上升（C）下降（D）先上升然后保持不变5.在聚合物的黏流温度以下，描述高聚物的表观黏度与温度之间关系的方程式是（B ）。（A）Arrhenius方程（B）WLF方程（C）Avrami方程 6.高聚物的流动模式是（B ）。 （A）分子链的整体迁移（B）链段的跃迁 （C）端基的运动 7.同一聚合物的下列三种不同的黏度，最大的是（A ）。 （A）零剪切黏度（B）表观黏度（C）无穷剪切黏度 8.两试样的凝胶渗透色谱的淋出体积相等，则它们的下列参数相等的是( D )。 （A）相对分子质量（B）特性黏数（C）Huggins参数（D）流体力学体积 9.下列实验方法，可以测量聚合物损耗模量的是（B ）。 （A）DSC （B）DMA （C）拉伸实验 10. Maxwell模型可以用来描述（C ）。 （A）蠕变过程（B）交联高聚物的应力松弛过程 （C）线形高聚物的应力松弛 二、多项选择题(20分) (下面每个小题至少有一个答案是正确的，请将所有正确答案的编号填写在括号里。全选对者得2分，每错一个扣1分，每少选一个扣0.5分，但不做选择或所选答案全错者不得分。）1.下面能作为塑料使用的聚二丁烯有（ABD ）。 （A）全同1，2-丁二烯（B）间同聚1，2-丁二烯 （C）顺式聚1，4-丁二烯（D）反式聚1，4-丁二烯 2.高分子的二级结构包括（AC ）。 （A）构象（B）晶态结构 （C）相对分子质量及其分布（D）键接方式 3.高分子的三级结构包括（ABD ）。 （A）晶态结构（B）取向结构（C）多相结构（D）液晶态结构 4.凝聚态结构可以采用哪些方法进行表征（BCD ）。 （A）广角X射线衍射（B）红外光谱 （C）电子显微镜（D）小角X射线衍射 5.下列实验方法，可以用来测定玻璃化转变温度的是（ABC ）。 第8章答案 1.答： 脆-韧转变点：同一聚合物材料表现为脆性或韧性同温度和应变速率有关，低应变速率（高温）下韧性的材料，高应变速率（低温）时会发生脆性断裂，断裂应力、屈服应力与应变速率（温度）关系曲线的交点即为脆韧转变点。 细颈：材料拉伸到达屈服点时，因发生强迫高弹形变，出现试样截面突然变细的现象，称为“纫颈” 剪切带：韧性高聚物拉伸至屈眼点时，因斜截面上的最大切应力首先达到材料的抗剪强度，因此试样上出现与拉仲方向成45（135）度角的剪切滑移变形带或互相交义的剪切滑移变形带（可用双折射或二色性实验观察） 银纹：在张应力作用下，聚合物材料某些薄弱部分出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向，以致在材料表面或内部垂直应力方向上出现长度约100μm、宽度约10 μm、厚度约1 μm的微细凹槽，拉伸断裂前在弯曲范围内观察到应力发白现象,即产生了大量银纹 应力集中：如果材料存在缺陷（裂缝、宅隙、缺口、银纹和杂质等），受力时材料内部的应力平均分布状态将发生变化，使缺陷附近局部范围内的应力急剧增加，远远超过应力平均值．这种现象称为应力集中。疲劳：疲劳是材料或构件在低于屈服应力或断裂应力的周期应力作用下，因材料内部或其表面应力集中处引发裂纹并促使裂纹传播，从而导致最终的破坏断裂或失效的现象，是材科在实际使用中常见的破坏形式。强迫高弹形变 Tg以下拉伸时，过屈服点后，材料中少数链段在应力作用下运动，本质同高弹形变，但由于分子运动被冻结，故高弹形变被固定成永久形变，但若温度提高到Tg附近，此形变可恢复。高弹形变 Tg以上，施加外力时链段运动，发生大的形变，外力除去后形变可恢复的现象。 2答：（略，见讲义） 3．答：需画图说明 T1 第一章 1. 1 高分子链的近程结构 1.1.1 结构单元的化学组成 例1－1以下化合物，哪些是天然高分子化合物，哪些是合成高分子化合物 （1）蛋白质，（2）PVC，（3）酚醛树脂，（4）淀粉，（5）纤维素，（6）石墨，（7）尼龙66， （8）PVAc，（9）丝，（10）PS，（11）维尼纶，（12）天然橡胶，（13）聚氯丁二烯，（14）纸浆，（15）环氧树脂解：天然（1）（4）（5）（6）（9）（12）（14），合成（2）（3）（7）（8）（10）（11）（13）（15） 1.1.2 构型 例1－2试讨论线形聚异戊二烯可能有哪些不同的构型，假定不考虑键接结构（画出结构示意图）。 解：聚异戊二烯可能有6种有规立构体，它们是： 常见错误分析：本题常见的错误如下： （1）将1,2加成与3,4加成写反了。 按IUPAC有机命名法中的最小原则，聚异戊二烯应写成 而不是 即CH3在2位上，而不是在3位上。 （2）“顺1,4加成又分成全同和间同两种，反1,4加成也分成全同和间同两种。”顺1,4或 反1,4结构中没有不对称碳原子，没有旋光异构体。甲基与双键成120°角，同在一个平面上。 例1－3 环氧丙烷经开环聚合后，可得到不同立构的聚合物（无规、全同、间同）， 试写出它们的立构上的不同，并大致预计它们对聚合物性能各带来怎样的影响？ 解：聚环氧丙烷的结构式如下： 存在一个不对称碳原子（有星号的），因而有以下全同、间同和无规立构体。 性能的影响是：全同或间同立构易结晶，熔点高，材料有一定强度；其中全同立构的结晶度、 熔点、强度会比间同立构略高一点。无规立构不结晶或结晶度低，强度差。 常见错误分析：“只存在间同立构，不存在全同立构。” 以上写法省略了H，根据上述结构式，似乎只存在间同不存在全同。这是一种误解， 实际上碳的四个价键为四面体结构，三个价键不会在一个平面上。而在平面上表示的只是一个示意，全同与间同的真正区别在于CH3是全在纸平面之上（或之下），或间隔地在纸平面之上和之下。 例1－4 试述下列烯类高聚物的构型特点及其名称。式中D表示链节结构是D构型，L是L构型。 1.－D－D－D－D－D－D－D－ 2.－L－L－L－L－L－L－L－ lololj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，举例说明高分子的构造。 等。 举例说明高分子链的构造： 线形：聚乙烯，聚α-烯烃 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，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（…ttt…）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，内旋转位能不大，柔顺性好。该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？ 高分子物理部分复习题 构象;由于单键（σ键）的内旋转，而产生的分子在空间的不同形态。它是不稳定的，分子热运动即能使其构象发生改变 构型;分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。稳定的，要改变构型必需经化学键的断裂、重组 柔顺性;高聚物卷曲成无规的线团成团的特性 等同周期、高聚物分子中与主链中心轴平行的方向为晶胞的主轴，其重复的周期 假塑性流体、无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体 取向;高分子链在特定的情况下，沿特定方向的择优平行排列，聚合物呈各向异性特征。 熵弹性、聚合物（在Tg以上）处于高弹态时所表现出的独特的力学性质 粘弹性；外力作用，高分子变形行为有液体粘性和固体弹性的双重性质，力学质随时间变化的特性 玻尔兹曼叠加、认为聚合物在某一时刻的弛豫特性是其在该时刻之前已经历的所有弛豫过程所产生结果的线性加和的理论原理 球晶、球晶是由一个晶核开始，以相同的速度同时向空间各方向放射生长形成高温时，晶核少，球晶大 应力损坏（内耗）、聚合物在交变应力作用下产生滞后现象，而使机械能转变为热能的现象 应力松弛、恒温恒应变下，材料的内应变随时间的延长而衰减的现象。 蠕变、恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的延长逐渐增加的现象 玻璃化转变温度Tg：玻璃态向高弹态转变的温度，链段开始运动或冻结的温度。挤出膨大现象、高分子熔体被强迫挤出口模时，挤出物尺寸大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象 时温等效原理、对于同一个松驰过程，既可以在低温下较长观察时间（外力作用时间）观察到，也可以在高温下较短观察时间（外力作用时间）观察出来。 杂链高分子、主链除碳原子以外，还有其他原子，如：氧、氮、硫等存在，同样以共价键相连接 元素有机高分子、主链含Si、P、Se、Al、Ti等，但不含碳原子的高分子 键接结构、结构单元在高分子链中的联结方式 旋光异构、具有四个不同取代基的C原子在空间有两种可能的互不重叠的排列方式，成为互为镜像的两种异构体，并表现出不同的旋光性 均相成核、处于无定型的高分子链由于热涨落而形成晶核的过程 异相成核、是指高分子链被吸附在固体杂质表面而形成晶核的过程。Weissenberg爬杆效应当插入其中的圆棒旋转时，没有因惯性作用而甩向容器壁附近，反而环绕在旋转棒附近，出现沿棒向上爬的“爬杆”现象。 强迫高弹形变对于非晶聚合物，当环境温度处于Tb＜T ＜Tg时，虽然材料处于 玻璃态，链段冻结，但在恰当速率下拉伸，材料仍能发生百分之几百的大变形 冷拉伸；环境温度低于熔点时虽然晶区尚未熔融，材料也发生了很大拉伸变形 溶度参数；单位体积的内聚能称为内聚物密度平方根 介电损耗;电介质在交变电场中极化时，会因极化方向的变化而损耗部分能量和发热，称介电损耗。 聚合物的极化:聚合物在一定条件下发生两极分化，性质偏离的现象 二、填空题高分子物理习题 1
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