高分子物理习题答案
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
CH2C
3CH CH2
1234
（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。
CH2
n
C
3
CH CH2
1,4-加成CH2
n
C
3
CH CH2
1，2-加成
CH2
n
C CH3
CH CH2
3，4-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 2
CH 2
CH 2
CH 2
C CH 3
C H
CH 3
C C
H
②反式1，4-加成
2
CH 2CH 2
CH 2C CH 3
C H
CH 3
C C
H
③
1，2-加成全同立构
CH 2
C C 3
C C H
H
H H
CH CH 2CH CH 3
C C H CH 2CH
CH 3
④1，2-加成间同立构
C C 3
C
C H
H H
H
CH 3C C H CH 3
R
R
R
R=CH
CH 2
⑤3，
4-加成全同立构
CH 2C CH
3C C
C C H
H H H
C C H H
CH 2C CH 3CH 2
C CH
3
H
⑥3，4-
加成间同立构
C C C
C H
H H H
C C
H H
R
R
R
R=
CH 2
H H C CH 3
6．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。 7．下列那些聚合物没有旋光异构，并解释原因。
A ．聚乙烯
B ．聚丙烯
C ．1，4-聚异戊二烯
D ．3，4-聚丁二烯
E ．聚甲基丙烯酸甲酯
F ．硫化橡胶
答：A ）聚乙烯， ，每个C 原子上对称取代两个氢原子，分子内无手性碳原子（或称不对称碳原子）。所以聚乙烯没有旋光异构体存在。 B ）聚丙烯，结构单元为-CH 2-CHCH 3-，每个结构单元存在一个手性碳原子，所以聚丙烯具有旋光异构。
C ）1，4-聚异戊二烯，分子中存在孤立双键，有顺反异构，无旋光异构。
D ）3，4-聚丁二烯，有旋光异构性。
E ）聚甲基丙烯酸甲酯，有旋光异构性。
F ）硫化橡胶，无手性碳原子，无旋光异构。
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。
CH 2C H Cl
n
3
CH 2
n
C 3
CH CH 2
2
CH 2
n
CH 2
1
N
N
H CH 26
CH 24
C
C
O O n
H CH 2
n
C O OH H
C CH 2n CH 2
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
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。
9、写出下列各组高聚物的结构单元，比较各组内几种高分子链的柔性大小，并说明原因。
1）聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯
2）聚乙烯，聚乙炔，顺式1，4聚丁二烯
3）聚丙烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈
4）聚丙烯，聚异丁烯
5）聚氯乙烯，聚偏氯乙烯
6）聚乙烯，聚乙烯咔唑，聚乙烯基叔丁烷
7）聚丙烯酸甲酯，聚丙烯酸丙酯，聚丙烯酸戊酯
8）聚酰胺66，聚对苯二甲酸对苯二胺
9）聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯
答：
1）结构单元分别为：
柔顺性比较如下：柔性由大到小：聚乙烯>聚丙烯>聚苯乙烯
原因：三种高聚物主链结构相同，侧基取代基体积越大，分子链柔性越小。
2）结构单元分别为：
C
CH CH2
n
N
5
CH2
C O
O
O
n
C
O
2
4
柔顺性比较如下：柔性由大到小：顺式1，4聚丁二烯>聚乙烯>聚乙炔
原因：顺式1，4聚丁二烯主链中含有孤立双键，柔性较大，而聚乙炔分子主链上则是共轭双键，分子刚性很大。
3）结构单元分别为：
柔顺性比较如下：柔性由大到小：聚丙烯>聚氯乙烯>聚丙烯腈
原因：主链结构相同，侧基取代基极性-CN>-Cl>-CH3，取代基极性越大，分子间相互作用力越大，分子链柔顺性越差，刚性越大。
4）结构单元分别为：
柔顺性比较：柔性由大到小：聚异丁烯>聚丙烯
原因：聚异丁烯两个甲基对称双取代，使分子链柔性增加。
5）结构单元分别为：
柔性：聚氯乙烯<聚偏氯乙烯
原因同上。
6）结构单元分别为：
柔顺性：聚乙烯>聚乙烯基叔丁烷>聚乙烯咔唑
原因：主链结构相同，侧基取代基的体积大的分子链柔性差。
7）结构单元分别为：
柔顺性：聚丙烯酸甲酯<聚丙烯酸丙酯<聚丙烯酸戊酯
原因：侧链为脂肪族时，侧链越长，分子总的构象数就越多，分子链越柔顺。 8）结构单元分别为：
柔顺性：聚酰胺66>聚对苯二甲酸对苯二胺 原因：PPTA 主链中含有苯环，分子链刚性大。 9）结构单元分别为：
柔顺性：聚对苯二甲酸乙二醇酯<聚对苯二甲酸丁二醇酯 原因：PBT 主链中含有4个亚甲基，使其分子链柔性较大。
14、一个高分子链的聚合度增大100倍，其链的尺寸扩大了多少倍？ 答：链的尺寸用根均方末端距表示（以自由连接链为例）
其中N 为键数，l 为键长，θ为键角的补角。
当分子链的聚合的增大100倍，也就意味着分子链中键数增大100倍。 所以链的根均方末端距增大了10倍。
15．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=，求其等效自由结合链的链段长度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
2
4
0A 83510h nm M -=?=22
00242
(83510)h h M A -==
?2
200242
422(83510)h h n M A -=?==
?22
002
42
2121(83510)h h n A -==?221cos 1cos h Nl θ
θ+=-
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 。
16.聚乙烯是塑料，全同立构的聚丙烯也是塑料，为什么乙烯和少量丙烯的共聚物却是乙丙橡胶？
答案：聚乙烯分子链柔顺且规整性好，因此容易结晶，得到的是结晶态的PE ，虽然其玻璃化温度低于室温，却可以作为塑料使用。全同立构聚丙烯分子柔顺性也较好，而且分子链规整性好，也是容易结晶的高聚物，常温下作为塑料使用。而乙丙橡胶由于是无规共聚，分子链上甲基的位置是完全无规的，因此分子整体规整性被破坏，难以形成结晶结构，其Tg 低于室温，常作为橡胶使用。 20．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)=2
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
2
2
1cos 1cos n
n
fr
i j
h LiLj NL θ
θ+==-∑∑v v 22
2fr h NL =()
2
22
2
10.22312
220.15fr h N L =
=
=?2312
115622
n N
X ==
=CH 2n CH
C 6H 5CH 3CH 2n COOCH 3
C 222
2
2
001max 222 1.16423h h b nm
L n l ======?? ???
若设M 段的聚合度为
有
M 段的聚合度 26、某单烯类聚合物的聚合度为104，试计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。）并由分子运动观点解释某些高分子材料在外力作用下可以产生很大形变的原因。
答：单烯类聚合物，主链为C 链，聚合度为104时，主链中键数N=208-1=207。
分子链完全伸展时的长度 均方根末端距(
)
12
2,f r
h
=
所以 即分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的8.31倍。
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. 聚丙烯腈 D ．聚酰胺（尼龙-6） E ．聚苯乙烯 F ．PMMA G ．聚对苯二甲酸乙二酯 H ．硫化橡胶 I ．固化的环氧树脂 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 ．聚丙烯腈：极性结晶高聚物，室温下可溶于极性溶剂
D ．聚酰胺（尼龙-6），结晶聚合物，极性，在室温下有溶剂可溶
E ．聚苯乙烯，非晶聚合物，非极性，分子堆砌松散，在室温下有溶剂可溶
F ．PMMA ，极性非晶聚合物，分子堆砌松散，室温下可溶于极性溶剂
G ．聚对苯二甲酸乙二酯，同C
H ．硫化橡胶，分子间交联，无溶剂可溶，可溶胀
I ．固化的环氧树脂，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
'
n
X '
601
n X ='
11561042100
n X ?=?12
max 23L Nl
??= ???
(
)
12
max
12
2,28.31f r
Nl L h ?? ?==
==
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：11221121
δδφδφδφδφ=+=+混
（1-） PVC 19.4δδ==混
1119.616.316.319.4φφ∴+-=
所以，可加入的这种稀释剂的体积分数为0.061。
12．由于乙烯醇单体不稳定，聚乙烯醇由聚醋酸乙烯酯水解制得。纯的聚醋酸乙烯酯（0%水解）是不溶于水的，然而随着水解度的增加（直至87%水解度）聚合物变得更易溶于水。但是，进一步提高水解度却减少了室温下的水溶性。简要解释之。并对下列三种物质的耐水性进行排序：聚醋酸乙烯酯，PV A ，维尼纶。
答：纯的聚醋酸乙烯酯是不溶于水的，可以在酸或碱催化时发生醇（水）解。随着水解的进行，分子链上的醋酸根逐渐转变成羟基，羟基的亲水性使聚合物变得更易溶于水。但是水解度增加到87%以后，大量的羟基易形成分子间氢键，使分子间作用力大于水与聚合物之间的相互作用力，此时聚合物在室温下的水溶性下降。
耐水性：聚醋酸乙烯酯
>维尼纶 >PV A
要进行PV A 缩甲醛反应：是将水解制备的PV A 溶解于热水中，经过纺丝、拉伸形成部分结晶的纤维（晶区不溶于水，但是无定型区亲水，且能溶胀），在酸做催化剂，使纤维与甲醛缩合反应。由于几率效应，缩醛化并不完全，尚有孤立的羟基存在。
13133φ=220.061
33φ==
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：
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 ）
()()()()
2222
444
4
4
110510 4.3310110510i i
i i
i
w i i
i
i
i n M N M M n M
N M ?+?=
=
=
=??+?∑∑∑∑4
44
2 1.6710110510n m w M w w
n
===?+
??()()
2444
1105103102i i
i i
i
i
w i i
i i
i
n M w M
w w M n M
w
w
?+?==
=
=?∑∑∑∑444(110510)
3102n N M N
?+?=
=?i n
i 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
21
()RT A C C M
∏=+3
48.314298.157.3610 6.7510(/)
270
RTC M g mol ???===?∏
因此，分子量为46.7510(/)g mol ?，是数均分子量。
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 ′ 453.1 453.2 453.1
385.5 385.8 385.7
354.1 354.2 354.2
325.1 325.3 325.3
311.0 311.3 311.1
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 ′
453.1 453.2 453.1
385.5 385.8 385.7 354.1 354.2 354.2 325.1 325.3 325.3 311.0 311.3 311.1 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 429.9 442.2 446.1 452.9 455.1 561.3
529.6
510.9
496.2
487.4
50.77
[] 4.6810M η-=?'14C '12C '13C '23C '12C '23C '13C '14C 0
r t t η=
1sp r ηη=-ln r
C ηsp
C
η
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、α、 12．试举出三种热力学参数，用它们对聚合物溶解性能进行判断，在什么情况下溶剂是良溶剂、一般溶剂、Θ溶剂、非溶剂。
良溶剂 溶剂 Θ溶剂 非溶剂 1χ
<<1/2 <1/2 =1/2 >1/2 2A
>>0 >0 =0 <0 θ
T>>θ T>θ T=θ
T<θ
α(扩张因子)
>>1
>1
=1
<1 注：扩张因子是没讲的内容！
50.77
[] 4.6810M η-=?50.77
465 4.6810M -=?9
1.2210v M =?
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—温度曲线（试样M
＞M B）
A
（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）
9．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
10．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。
11．已知增塑聚氯乙烯的玻璃化温度为338K ，黏流温度f
T 为418K ，流动活化
能△E η=8.31KJ/mol ，433K 时的黏度为5Pa ·S ，求此增塑聚氯乙烯在338K 和
473K 时的黏度各为多少？ 答案：根据WLF 方程
()17.44(433)43317.44(433338)lg 11.3015
()51.6(433)51.6(433338)
g g g T K T T ηη----===-+-+-()
()()()
()
03003004001.110.1
400300E
RT
e
τττττττ?=-∴==()()
()()
04000.94000.9300300E RT
e
ττττττ?=∴==
所以此聚氯乙烯在338K （Tg ）时的黏度为： 因为473K 高于338＋100K （Tg ＋100）
所以要求473K 温度下聚氯乙烯的黏度，要使用阿累尼乌斯公式
所以此聚氯乙烯在473K 时的黏度为：
第五章 晶态高聚物
1．试绘出高聚物熔体冷却至很低温度时的比容－温度曲线，标出结晶和非晶过
程的特征温度熔点m T
及玻璃化温度g T ，说明高聚物的结晶过程和玻璃化转变过程有何本质的区别。
答案：高聚物的结晶过程的本质是热力学相变过程，而高聚物的玻璃化转变过程的本质上是体积松弛过程，因此两者有本质上的不同。（注意：题中要求画出高聚物熔体冷却到很低温度时的比容温度曲线，意思是要经历结晶过程和玻璃化转变过程，而且玻璃化转变过程完成完全。） 12．比较下列高聚物熔点之高低： A ．聚乙烯、聚氧化乙烯、聚氧化甲烯
B ．聚己二酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯
C ．尼龙－1010、尼龙－610
D ．尼龙－6、尼龙－7 答案：熔点从高到低排序为
A 组：聚氧化甲烯（聚甲醛）>聚乙烯>聚氧化乙烯
B 组：聚对苯二甲酸乙二酯>聚对苯二甲酸丁二酯>聚己二酸乙二酯
lg ()lg (433)11.30155lg511.301512.0005
g T K ηη=+=+=()12
10
g
T Pa s
η=g exp E A RT ηη???= ?
??
()()0.1953473exp 0.8226
433473433E E K e K R R ηηηη-????=-== ?????
()()4730.82264330.82265 4.11Pa s
ηη==?=g
C组：尼龙－610>尼龙－1010
D组：尼龙－7>尼龙－6
14．在注射成型聚碳酸酯时，若模具温度较低，则制品很快冷却到100℃以下，
试分析所得制品能否结晶，为什么？
答案：所得制品通常为非晶态，因为从分子结构上考虑，聚碳酸酯分子结构对称
规整，具有结晶能力，但是由于分子中含有较大的苯环结构及较大的侧基，分子
运动能力较差，结晶条件非常苛刻，所以制品快速冷却的情况下，常得到非晶态
结构（不能光从冷却到100℃低于其玻璃化温度，而不利于结晶，同时也要考虑
分子运动能力对结晶条件的要求，因为对于一些容易结晶的高聚物，如PE等，
即使是快速冷却，也常常得到结晶结构）。
16．试从结构上说明片晶是如何堆砌成球晶的？球晶有何实验特征？判断结晶
对高聚物下列性能的影响：相对密度，拉伸强度、伸长率、冲击强度、硬度、
弹性、耐热性、耐化学介质性。
答：高物书P185，表6-14.
22．（1）指出下列高聚物中哪些具有结晶能力：
聚甲醛；乙烯-丙烯交替共聚物；聚碳酸酯；间同立构聚苯乙烯；ABS；聚
对苯二甲酸乙二醇酯；尼龙6；已固化环氧树脂；聚乙烯；聚醚醚酮。
（2）是否容易结晶和结晶度高的聚合物其熔点就一定是高的？以下几种高聚
物哪种容易结晶？哪种熔点高？
（1）具有结晶能力的聚合物有：聚甲醛、乙烯-丙烯交替共聚物（单从结构上来说，这种物质可以结晶，但是通常很难通过链增长反应制备乙烯-丙烯交替共聚物）、间同立构聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙6、聚乙烯。（2）答案：容易结晶的聚合物其熔点并不一定高。一般来说，链的刚性增加，排列进入晶格的能力下降，结晶能力下降，但是链刚性增加，熔融熵减小，聚合物的熔点增大。所以容易结晶的聚合物熔点并不一定高。
例如，下列几种高聚物中，聚乙烯很容易结晶、聚碳酸酯则不容易结晶，而聚乙烯熔点则远低于聚碳酸酯的熔点。这些高聚物中，熔点的比较（由高到低排序）
聚碳酸酯>尼龙66>聚丙烯>聚乙烯。
23. 将无规立构聚苯乙烯(Tg =100℃，f T ＝180℃)和等规立构聚丙烯（Tg ＝-10℃，m T ＝176℃）分别注射成型为如下图所示的长条试样（成型中，模具温度均为20℃），试分析两种试样密度、取向度和熔点沿厚度方向的变化。
回答：注射成型聚合物时，聚合物熔体在模腔中的冷却是不均匀的。因此会造成相应的取向、结晶及收缩的不均匀性。
（1）无规立构聚苯乙烯，任何成型条件下都不能结晶。因此注塑过程中，熔体进入模腔产生剪切流动，由于摸壁的摩擦阻力，速度分布是中间的芯层处较大，靠近模壁处的皮层速度小，而剪切速率分布则是中间小，两边大。高分子在模腔壁上受到的剪切力大，沿作用方向取向显著，同时模腔壁上温度低（熔体迅速冷却至20℃，远低于PS 的玻璃化转变温度），即该处聚合物分子被迅速冷却固化，所以密度较低，取向被保留下来；相对而言，制品芯层受力较小，同时温度较高，冷却缓慢，分子能够通过布朗运动进行规整排列，密度较高，而取向不明显。因此从芯层到皮层会出现：密度由高到低，取向程度由低到高（从芯层到皮层取向度先增加再减小，即取向度最高的点出现在皮层和芯层的中间某个位置，也是对的）（因是非晶高聚物，也就无熔点，就无熔点的变化）。
（2）等规立构聚丙烯，结晶高聚物，注塑成型时，因此注塑过程中，熔体进入模腔后，模壁处的熔体迅速冷却，分子来不及规整的排列进入晶格，结晶完善程度低，密度低，而芯层熔体冷却速率慢，分子有充分的时间和温度条件排列进入晶格，晶体完善程度大，密度高。所以试样从芯层到皮层会出现：密度由大到小，熔点由大到小（球晶尺寸由大到小）分布。
第六章 高聚物的力学性能
7．由聚异丁烯的时－温等效组合曲线可知，在298K 时，其应力松弛到
52
10N m 约需10小时，试计算在253K 达到同一数值所需的时间。（已知聚异丁烯的玻璃化温度为203K ）
答案：根据题中条件，可以使用WLF 方程计算
Tg=203K ，分别将T=298K 和T=253K 带入WLF 方程，得出
()()17.44()
lg 51.6()
g g g T T t T T T t T --=
+-()
()
298lg 11.3015
203t t =-()()253lg 8.5827203t t =-
上述两式相减得：
所以：聚异丁橡胶在253K 达到同样的力学松弛需要的时间为：5324h 。 （室温等效原理补充题：课件作业）以0.1℃/分的升温速度测得PS 的Tg=100 ℃，试问在升温速度改为10 ℃/分时，PS 的Tg=?
答案：
已知25o C 时聚异戊二烯的应力松弛模量-时间曲线，求测量时间为1小时，-80o C 时的应力松弛模量。
答案：这个题要转换思考角度，即在25o C 时，测定时间为多少时，测得的模量与-80o C 、测量时间为1小时所得到的模量值相同！ 已知聚异戊二烯的Tg=-73o C ，应用WLF 方程和题意 假定25o C 时，测定时间为t （25o C ），继续应用WLF 方程
()()298lg 2.7188253t t =-()()298102535234t hr t hr
=∴=000017.44()
lg 51.6()0.10.0110
:106.510/106.5g T g T g T T a T T a T C
C T C
υυ--=
+-=
====代入上式解得即升温速度为
分的(25)(25)17.44(298200)log
log 11.42()0.0182051.6(298200)
g t C t C t T ??--===-+-()13.413
25 1.8210()210t C hr --?=?≈?()0.01820()
g t T hr =(80)117.44(193200)
log
log 2.74
()()51.6(193200)
g g t C t T t T -?--===+-
在25o C时，测定时间为1.35×10-13.5时，测得的模量与-80o C、测量时间为1小时所得到的模量值相同。因此，测量时间为1小时，-80o C时的应力松弛模量可从上图查得约为1010N/m2。
9、试总结你所学习的高聚物哪些性质与链段运动有关？
答案：与链段运动有关的聚合物性质：溶胀、橡胶弹性、蠕变、应力松弛、熔体弹性、内耗、玻璃化转变温度。
16、为什么高聚物的强度与测试的作用力速度和测试温度有关？
答案：聚合物是一种粘弹性材料，它的破坏过程也就是一种松弛过程，因此外力作用速度与温度对聚合物的强度有显著的影响。如果一种聚合物材料在拉伸实验中链段运动的松弛时间与拉伸速度相适应（即链段运动跟的上外力的作用），则材料在断裂前可以发生屈服，出现强迫高弹性。当拉伸速度提高时，链段运动跟不上外力的作用，为使材料屈服，需要更大的外力，即材料的屈服强度提高了；进一步提高拉伸速度，材料终会在更高的应力下发生脆性断裂。
从时-温等效原理上，提高拉伸速度等于降低温度，所以高聚物的强度与测试温度也有类似的关系。
18、试比较HDPE和LDPE的抗张强度和冲击强度的大小。
抗张强度：HDPE>LDPE
冲击强度：HDPE 20．有三种材料的应力-应变曲线如右图所示。 哪种材料的弹性模量最高？ 哪种材料的伸长率最大？ 哪种材料的韧性最高？ 哪种材料的在断裂前没有明显的塑性变形？ 判断顺丁橡胶、尼龙6、酚醛塑料分别对应哪种 材料的曲线？ 答案：材料Ⅰ弹性模量最高 材料Ⅲ伸长率最大 材料Ⅱ韧性最高 材料Ⅰ在断裂前没有明显的塑性变形 顺丁橡胶对应材料Ⅲ；尼龙6对应材料Ⅱ；酚醛塑料对应材料Ⅰ。 第七章高聚物的电学性质和其他性质 3．比较介电系数ε的大小 答案：介电系数从小到大：聚乙烯<聚氯乙烯<聚己二酰己二胺 4．比较介电损耗tgδ的大小 答案：介电损耗从小到大：聚丙烯<聚甲醛<聚甲基丙烯酸甲酯 5．在高聚物中加入增塑剂对高聚物的力学损耗及介电损耗有何影响，为什么？答案：高聚物中加入增塑剂后，高聚物的力学损耗峰（或介电损耗峰）向低温方向移动。增塑剂的加入，是高聚物分子间相互作用力减小，分子间距离增大，因此分子运动变得容易，在较低的温度下表现出明显的力学损耗（介电损耗）。（或者说力学损耗峰对应高聚物的玻璃化转变温度，当增塑剂加入，分子运动变得容易，使Tg下降，力学损耗峰向低温方向移动。） 7．本体聚合和乳液聚合所得的聚苯乙烯，哪种产品的介电性能好？为什么？答案：本体聚合得到的聚苯乙烯，产物纯净，杂质少，产品的介电性能好。12. 塑料加工中有一项技术叫做“高频模塑技术”，其方法是将极性塑料置于模具中并受高频电场的作用，几秒钟内原料就熔化、成型。这种技术基于什么原理？能否用这种技术加工聚乙烯？ 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； 判断题 1 结晶性聚合物不一定总就是形成结晶聚合物(√) 交联前的线性聚合物就是结晶性聚合物,交联度不太大时,有结晶能力,但随交联度增大,结晶能力减小;当交联度太大时,丧失结晶能力 需要结晶条件 5、不能通过改变高分子的构象提高高分子的等规度。(√) 高分子的等规度就是由分子的化学结构决定的,要改变改变高分子的等规度必须改变高分子的构型。 06年判断题: 1、双酚A型聚碳酸酯就是结晶性聚合物,所以一定形成结晶聚合物(×) 原因:交联前的双酚A型聚碳酸酯聚合物就是结晶性聚合物,交联度不太大时,有结晶能力,但随交联度增大,结晶能力减小;当交联度太大时,丧失结晶能力 需要结晶条件 8、尼龙1010,尼龙66,尼龙610这三种尼龙熔点最高的就是尼龙66(√) 氢键密度 1影响高分子柔顺性的因素有哪些？聚乙烯单个分子的柔顺性很好,为什么高聚物不能作为橡胶使用而作塑料用？ 答: (1) 影响高分子的柔顺性有那些因素: ○1高分子主链结构中键长越长,键角越大或含有孤立双键,单键内旋转 越容易,高分子的共轭双键,芳杂环,典型刚性键,高分子的柔顺性较差(体积) ○2侧基的极性越大,柔顺性越差,若含有氢键时,柔顺性更差,侧基的刚性越大,柔顺性越差,但沿主链刚性侧基密度增大,柔顺性更差(体积) ○3分子量越大分子链的柔顺性越好 ○4高分子发生交联,交联度不大时,对柔顺性影响不大,交联度太大时,分子链失去柔顺性 ○5高分子的聚集态结构决定高分子的柔顺性能否表现出来 ○6温度越高,外力越大,分子链的柔顺性越好;外力作用速度越大,分子链的柔顺性越难表现出来,加入溶剂,分子链的柔顺性较好,但还与外界条件有关 (2)对称,柔性越大,分子结构越规整,但同时结晶能力越强,高分子一旦结晶,链的柔顺性就表现不出来,聚合物呈现刚性,聚乙烯的分子链就是柔顺的,但由于结构规整,很容易结晶,失去弹性,所以聚乙烯聚合物能够作塑料用不能作橡胶用。 2、作出下列高聚物的温度—形变曲线,标出各特征温度,并简要说明。 (1)自由基聚合 的聚苯乙烯:试样B的分子量适中,试样A的分子量较小。 (2)聚乙烯:试样A的分子量适中,试样B的分子量很大。 PS为非晶高聚物,分子量小的高弹平台很短或没有高弹态。PE 为结晶高聚物,分子量小的没有Tf,分子量大的有 3、分子结构,分子量与外力作用时间如何影响高聚物的粘流温度? 高分子物理试卷一 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，错选或者多选均不得分。） 1、在二氧六环中将锌粉与聚氯乙烯共煮，红外光谱表明产物中有环丙烷结构而无双键，则 反应前聚氯乙烯结构单元的键接顺序是（）。 （a）头-尾键接(b)头-头键接(c)头-尾和头-头各占50% 2、某结晶性聚合物在偏光显微镜先呈现十字消光图案，则其结晶形态是（）。 （a）单晶（b）串晶（c）球晶（d）片晶 3、比较聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)之间的柔韧性，正确的顺序是（）。 （a）PP>PE>PVC>PAN （b）PE>PP>PVC>PAN (c) PE>PP>PAN>PVC (d) PAN>PVC>PP>PE 4、加入含有成核剂的聚丙烯在等温结晶时生成球晶，则其Avrami指数n为（）。 （a）2 (b) 3 (c) 4 (d) 5 5、聚甲醛的分子链在晶体中的构象是（）。 （a）平面锯齿形（b）扭曲的锯齿链（c）螺旋链 6、大多数聚合物熔体都是属于（）。 （a）牛顿流体（b）假塑性非牛顿流体（c）宾汉流体（d）胀塑性非牛顿流体 7、聚合物分子之间形成氢键，会使玻璃化转变温度（）。 (a) 升高（b）降低（c）不变 8、通常地，在常温下，下列聚合物溶解最困难的是（）。 （a）非晶态非极性聚合物（b）非晶态极性聚合物 （c）晶态非极性聚合物（d）晶态极性聚合物 9、下列方法测定的聚合物相对分子质量数值最大的是（）。 （a）膜渗透压法（b）沸点升高法（c）稀溶液粘度法（d）光散射法 10、Maxwell模型可以用来描述（）。 （a）蠕变过程（b交联聚合物的应力松弛过程(c)线性高聚物的应力松弛 二、多项选择题（20分） （下面每个题至少有一个答案是正确的，请将所有的正确答案的编号填写在括号里。全选对者得两分，选错一个扣一分，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、聚甲基丙烯酸甲酯分子之间的相互作用力包括（）。 （a）静电力（b）诱导力（c）色散力（d）氢键 2、用来描述聚合物非晶态结构的模型有（）。 （a）樱状微束模型（b）无规线团模型（c）两相球粒模型（d）折叠链模型（e）插线板模型 3、下面哪些聚合物适合做弹性体（）。 （a）聚异戊二烯（b）天然橡胶（c）聚丁二烯（d）聚氯乙烯 4、高分子的三级结构包括（）。 （a）晶态结构（b）取向结构（c）多相结构（d）液晶态结构 5、支持插线板模型的实验依据是（）。 （a）结晶PE均方回转半径与在熔体中的一致 《高分子物理》试题 开课学院：材料学院类别：共（ 3 ）页 课程号：考试性质：考试 一、解释概念（15分，每题3分） 1、全同立构 2、球晶 3、高分子合金 4、熵弹性 5、应力松弛 二、选择答案（20分，每题1分） 1、高分子科学诺贝尔奖获得者中，（）首先把“高分子”这个概念引进科学领域。 A、H. Staudinger, B、K.Ziegler, G.Natta, C、P. J. Flory, D、H. Shirakawa 2、链段是高分子物理学中的一个重要概念，下列有关链段的描述，错误的是（）。 A、高分子链段可以自由旋转无规取向，是高分子链中能够独立运动的最小单位。 B、玻璃化转变温度是高分子链段开始运动的温度。 C、在θ条件时，高分子“链段”间的相互作用等于溶剂分子间的相互作用。 D、聚合物熔体的流动不是高分子链之间的简单滑移，而是链段依次跃迁的结果。 3、聚苯乙烯在张应力作用下，可产生大量银纹，下列说法错误的是（）。 A、银纹是高度取向的高分子微纤构成。 B、银纹处密度为0，与本体密度不同。 C、银纹具有应力发白现象。 D、银纹具有强度，与裂纹不同。 4、提高高分子材料的拉伸强度有效途径为（）。 A、提高拉伸速度， B、取向， C、增塑， D、加入碳酸钙 5、下列四种聚合物在各自的良溶剂中，常温下不能溶解的为（）。 A、聚乙烯， B、聚甲基丙烯酸甲酯， C、无规立构聚丙烯， D、聚氯乙烯 6、高分子热运动是一个松弛过程，松弛时间的大小取决于（）。 A、材料固有性质 B、温度 C、外力大小 D、以上三者都有关系。 7、示差扫描量热仪(DSC)是高分子材料研究中常用的方法，常用来研究（）。 ⑴T g，⑵T m和平衡熔点，⑶分解温度T d，⑷结晶温度T c，⑸维卡软化温度，⑹ 结晶度，⑺结晶速度，⑻结晶动力学 A、⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻ B、⑴⑵⑶⑷⑹⑺⑻ C、⑴⑵⑶⑷⑸ D、⑴⑵⑷⑹ 8、你会选（）聚合物用作液氮罐的软密封。（液氮沸点为77K） A、硅橡胶， B、顺丁橡胶， C、天然橡胶， D、丁苯橡胶 一、填充题 1一般用Mw来表征聚合物平均分子量比Mn更恰当，因为聚合物的性能如强度、熔体粘度更多地依赖于样品中较大的分子。 2在分子量积分分布曲线上，90％处的分子量与50％处的分子量的比值对高分子量尾端较敏感 3均聚物分子中有且只有一种（真实的、隐含的或假设的）单体。因此，-[O(CH2)5CO]m-[OCH2CO]n-属于共聚物，-[CH2CH2CH2CH(CH3)]n- 属于均聚物。 4结晶高分子由于含有完善程度不同的晶体，没有精确的熔点，而存在熔限。 5根据形成条件的不同，聚合物的液晶分为热致性液晶和溶致性液晶。 6高聚物的增塑主要是由于增塑剂的加入导致高分子链间相互作用力的减弱。 7高分子的特性粘度主要反映了溶剂分子与高聚物分子之间的内摩擦效应，其值决定于前者的性质，但更决定于后者的形态和大小，是一个与后者的聚合物分子量有关的量。 8在用毛细管粘度计测定高分子溶液粘度时，其中奥氏粘度计要求每一测定所取的液体体积必须相同。 9甲苯的玻璃化温度为113K，假如以甲苯作为聚苯乙烯（Tg＝373K）的增塑剂， 含有20%体积分数甲苯的聚苯乙烯的玻璃化温度为321K 。 10温度升高对高分子的分子运动有两方面的作用，包括增加能量和使聚合物体积膨胀，增大运动空间 11由于聚三氟氯乙烯容易形成结晶，为了制备透明薄板，成型过程中制品冷却要迅速，使之结晶度低，晶粒尺寸小。 12高聚物悬浮液和乳胶等分散体系通常属于假塑型流体，即流体粘度随剪切速率的增加而降低。 13材料的弹性模量是指在弹性形变范围内单位应变所需应力的大小，是材料刚性的一种表征。 14玻璃态和晶态聚合物的拉伸过程本质上都属于高弹形变，但其产生的温度范围不同，前者在Tb 和Tg 之间，而后者在Tg和Tm 之间产生。 15．用塑料绳绑捆东西，时间久了会变松，这是材料的应力松弛现象 16．稳定高聚物分子三维结构的作用力包括氢键、范德华力、疏水作用和盐键。此外共价二硫键在稳定某些高分子的构象方面也起着重要作用。 1 黏弹性现象 1.1 黏弹性与松弛 ①什么是聚合物的力学松弛现象？什么是松弛（弛豫）时间？ 聚合物的力学性质随时间变化的现象称为力学松弛现象。在一定的外力和温度下，聚合物受外力场作用的瞬间开始，经过一系列非平衡态（中间状态）而过渡到与外力性质相适应的平衡态（终态）所需要的时间称为松弛时间，这个时间通常不是很短。 ②有什么物理量表示松弛过程的快慢？聚合物为什么具有松弛时间谱？ 用松弛时间τ。聚合物是有多重结构单元组成的，其运动是相当复杂的。它的力学松弛过程不止一个松弛时间，而是一个分布很宽的连续的谱，称为松弛时间谱。 ③什么是黏弹性？ 聚合物的形变的发展具有时间依赖性，这种性质介于理想弹性体和理想黏性体之间，称为黏弹性。黏弹性是一种力学松弛行为。 ④（1）分别列举两例说明聚合物弹性中伴有黏性（称为黏弹性）和黏性中伴有高弹性（称为弹黏性）的现象。（2）分别说明橡胶弹性中带黏性和聚合物中黏性熔体中带弹性的原因。（3）成型加工中如何降低橡胶的黏性和聚合物熔体的弹性？ （1）橡胶的应力松弛和拉伸断裂后有永久变形都是黏弹性。挤出物长大效应和爬杆效应是弹黏性。 （2）橡胶分子链构象改变时需要克服摩擦力，所以带有黏性。聚合物分子链质心的迁移是通过链段的分段运动实现的，链段的运动会带来构象的变化，所以高分子带有弹性。 （3）降低橡胶黏性方法是适度交联。在成型加工中减少成型制品中的弹性成分的办法是：提高熔体温度，降低挤出速率，增加口模长径比，降低相对分子质量，特别是要减少相对分子质量分布中高相对分子质量尾端。 ⑤用松弛原理解释非晶态聚合物的力学三态行为。 聚合物在低温或快速形变时表现为弹性，松弛时间短，形变瞬时达到瞬时恢复，此时处于玻璃态。 聚合物在高温或缓慢形变时表现为黏性，松弛时间很长，形变随时间线性发展，此时处于黏流态。 聚合物在中等温度或中等速度形变时表现为黏弹性，松弛时间不长不短，形变跟得上外力，又不完全跟得上，此时处于橡胶态。 ⑥为什么说作用力的时间与松弛时间相当时，松弛现象才能被明显地观察到？ 当作用力的时间比松弛时间短得多时，运动单元根本来不及运动，因此聚合物对外力作用的响应可能观察不到。当作用力的时间比松弛时间长得多时，运动单元来得及运动，也无所谓松弛。只有当作用力的时间与链段运动的松弛时间同数量级时，运动单元可以运动，又不能完全跟得上，分子链通过连段运动逐渐伸展，形变量比普弹性大得多，松弛现象才能被明显地观察到。 ⑦在纤维成型过程中，通过什么条件控制松弛时间，使结构稳定？ 热定型，即在低于熔点的较高温度下短时间处理，使部分链段解取向，从而控制松弛时间。 *应用【14-8,14-9。11】，松弛时间τ=η/E ，RT E /-0e 1 ?==ντν（v 为松弛过程的频率） *熔融的聚合物黏流体有高弹效应，如挤出物胀大效应、爬杆效应和熔体破裂效应；高弹性硫化橡胶有蠕变、应力松弛的黏弹性；硬固的塑料没有黏弹性。 1.2 静态黏弹性 ①蠕变和应力松弛这两种静态黏弹现象与形变-温度曲线、应力-应变曲线有什么关系？ 按外力σ、形变ε、温度T 和时间t 四个参变量关系不同，可以归纳为四种力学行为，它们是固定两 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 ）。 北京化工大学 高分子物理习题 一、名词解释 B溶剂：在某一温度下聚合物溶于某一溶剂中，其分子链段间的相互吸引力与溶剂化以及排斥体积效应所表现出的相斥力相等，无远程相互作用，高分子处于无扰状态，排斥体积为0，该溶液的行为符合理想溶液行为，此时溶剂的过量化学位为0，此时的溶液称为B溶液。 等效自由连接链：将含有n个键长为I、键角B固定、旋转不自由的键组成的链视为一个含有Z个长度为b的链段组成的可以自由旋转的链，称为等效自由连接链。 取向：在某种外力的作用下，分子链或者其他结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构。 银纹：聚合物在张应力的作用下，在材料某些薄弱的地方出现应力集中而产生的局部的塑性形变和取向，以至于在材料的表面或者内部垂直于应力方向出现微细凹槽的现象。 特性粘度：高分子在c-0时，单位浓度的增加对溶液的增比浓度或相对粘度对数的贡献。其数值不随溶液浓度的大小而变化，但随浓度的表示方法而异。 键接异构——大分子链结构单元的键接顺序不同所引起的异构体。双轴取向——取向单元沿两个相互垂直方向的取向，其面积增大，厚度减小。 脆性断裂——屈服前的断裂，拉伸中试片均匀形变，断面较平整。 BoItzmann 原理——聚合物的力学松弛行为是其整个受力历史上诸松弛过程的线性加和的结果。 熔限——高聚物熔融开始至终了的温度区间。 时温等效原理——升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子a T将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。 柔顺性—高分子链能够不断改变其构象的性质或高分子能够卷曲成无规线团的能力。零切黏度——剪切速率趋向于零时的熔体黏度，即流动曲线的初始斜率。 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。应力松弛：在恒定温度和形变标尺不变的情况下，聚合物内部的应力随时间的增加而逐 渐衰减的现象。 二?选择题： 考研《高分子物理与化学》考研考点归纳 高分子物理与化学考点归纳与典型题（含考研真题）详解第1章氧化还原反应与应用电化学 第1章概论 1.1考点归纳 一、高分子物理发展简史 1．发展历程 （1）1920年，H．Staudinger发表文献《论聚合》，论证聚合过程是大量小分子自己结合的过程； （2）P．Debye和B．H．Zimm等发展光散射法研究高分子溶液的性质； （3）J．D．Watson和F．H．C．Crick用X射线衍射法研究高分子的晶态结构，于l953年确定了脱氧核糖核酸的双螺旋结构； （4）50年代，高分子物理学基本形成。 2．高分子物理的研究内容 （1）高分子的结构； （2）高分子材料的性能； （3）分子运动的统计学。 二、高分子的分子量和分子量分布 1．聚合物分子量的特征 （1）比低分子化合物大几个数量级； （2）具有多分散性——即分子量的不均一性。 2．平均分子量的定义 （1）以数量为统计权重的数均分子量，定义为 （2）以质量为统计权重的重均分子量，定义为 （3）用稀溶液黏度法测得的平均分子量为黏均分子量，定义为 式中，a是特性黏数分子量关系式中的指数，在0.5~1之间。（4）以z值为统计权重的z均分子量，定义为 注：单分散试样：；多分散试样：。 3．分子量分布的表示方法 （1）分子量分布的定义 分子量分布是指聚合物试样中各个组分的含量和分子量的关系。 （2）表征多分散性的参数 ①分布宽度指数 a．定义：分布宽度指数是试样中各分子量与平均分子量之间的差值的平方平均值，又叫方差。分布愈宽， 愈大。 b．单分散试样，，；多分散试样，，。 ②多分散性指数 a．定义：表征聚合物分子量不均一性的参数，以重均和数均分子量之比或Z均和重均分子量之比表征（或d=MZ/MW）。 b．单分散试样，d＝1；多分散试样，d >1，d的数值越大，分子量分布越宽。 三、分子量和分子量分布的测定方法 1．测定方法 （1）数均分子量：端基分析法（M＜104）、蒸气压渗透法（M＜30000）、冰点降低法（M＜30000）、沸点升高法（M＜30000）、渗透压法（20000＜M）； （2）重均分子量：光散射法（104＜M＜107）、体积排除色谱法（103＜M＜107）； 华东理工大学2005–2006学年第2学期 参考答案《高分子科学基础（下）》课程期末考试试卷 A 2006.06 开课学院：材料学院 ，考试形式：闭卷，所需时间： 120 分钟 考生姓名： 学号： 专业： 班级： 题序 一二三四五六七八总分得分 评卷人 一．单项选择题：（10分） （下面每个小题只有一个答案是正确的，请将正确答案的代号填写在左边的括号里。选对者得1分，不选、选错或多选均不得分） （B）１．高分子链的构象属于聚合物结构层次中的： （A）一级结构； （B）二级结构；（C）三级结构； （D）高级结构 （D）２．下列聚合物中不具有旋光异构的是： （A）聚丙烯； （B）聚苯乙烯； （C）聚氯乙烯； （D）聚偏氯乙烯 （D）３．高分子链中C－C单键内旋转位能最低的状态是： （A）顺式；（B）左旁式；（C）右旁式；（D）反式 （C）４．下列高分子链中柔性最好的是： （A）聚苯撑； （B）聚丙烯； （C）1,4－聚异戊二烯； （D）聚苯乙烯 （D）５．下列聚合物内聚能密度最大的是： （A）1,4－聚丁二烯； (B) 聚苯乙烯；(C) 聚氯乙烯；（D）聚丙烯腈 （B）６．在下列情况下，聚合物滞后现象最为明显的是： （A）玻璃态； （B）玻璃化转变区； （C）高弹态； （D）不确定 （A）７．下列聚合物中玻璃化转变温度最高的是： （A）聚氯乙烯；（B）聚乙烯；（C）氯化聚乙烯；（D）聚二甲基硅氧烷 （D）８．高分子溶解在良溶剂中，则： （A）χ1＞1/2, Δμ 1E＞0； （B）χ 1 ＞1/2, Δμ 1 E＜0； （C）χ1＜1/2, Δμ 1E＞0； （D）χ 1 ＜1/2, Δμ 1 E＜0 （A）９．光散射法不可测量的是： （A）数均分子量；（B）重均分子量；（C）第二维利系数；（D）均方末端距（A）10．下列聚合物中综合性能最好(同时具有较高的强度和韧性)的是： （A）ABS树脂；（B）聚丙烯腈；（C）聚丁二烯；（D）聚苯乙烯 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 （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。 （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 ②反式1，4-加成 ③1，2-加成全同立构 ④1，2-加成间同立构 ⑤3，4-加成全同立构 ⑥3，4-加成间同立构 6．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； 判断题 1 结晶性聚合物不一定总是形成结晶聚合物（√） 交联前的线性聚合物是结晶性聚合物,交联度不太大时,有结晶能力，但随交联度增大,结晶能力减小;当交联度太大时,丧失结晶能力 需要结晶条件 5.不能通过改变高分子的构象提高高分子的等规度。（√） 高分子的等规度是由分子的化学结构决定的，要改变改变高分子的等规度必须改变高分子的构型。 06年判断题： 1.双酚A型聚碳酸酯是结晶性聚合物，所以一定形成结晶聚合物（×）原因：交联前的双酚A型聚碳酸酯聚合物是结晶性聚合物,交联度不太大时,有结晶能力，但随交联度增大,结晶能力减小;当交联度太大时,丧失结晶能力 需要结晶条件 8.尼龙1010，尼龙66，尼龙610这三种尼龙熔点最高的是尼龙66(√)氢键密度 1影响高分子柔顺性的因素有哪些？聚乙烯单个分子的柔顺性很好，为什么高聚物不能作为橡胶使用而作塑料用？ 答： (1) 影响高分子的柔顺性有那些因素: ○1高分子主链结构中键长越长，键角越大或含有孤立双键，单键内旋转越容易，高分子的共轭双键，芳杂环，典型刚性键，高分子的柔顺性较差（体积） ○2侧基的极性越大，柔顺性越差，若含有氢键时，柔顺性更差，侧基的刚性越大，柔顺性越差，但沿主链刚性侧基密度增大，柔顺性更差（体积） ○3分子量越大分子链的柔顺性越好 ○4高分子发生交联，交联度不大时，对柔顺性影响不大，交联度太大时，分子链失去柔顺性 ○5高分子的聚集态结构决定高分子的柔顺性能否表现出来 ○6温度越高，外力越大，分子链的柔顺性越好;外力作用速度越大，分子链的柔顺性越难表现出来，加入溶剂，分子链的柔顺性较好，但还与外界条件有关 （2）对称，柔性越大，分子结构越规整，但同时结晶能力越强，高分子一旦结晶，链的柔顺性就表现不出来，聚合物呈现刚性，聚乙烯的分子链是柔顺的，但由于结构规整，很容易结晶，失去弹性，所以聚乙烯聚合物能够作塑料用不能作橡胶用。 2.作出下列高聚物的温度—形变曲线，标出各特征温度，并简要说明。 (1)自由基聚合 的聚苯乙烯：试样B的分子量适中，试样A的分子量较小。 （2）聚乙烯：试样A的分子量适中，试样B的分子量很大。 PS为非晶高聚物，分子量小的高弹平台很短或没有高弹态。PE 为结晶高聚物，分子量小的没有Tf，分子量大的有 3.分子结构，分子量和外力作用时间如何影响高聚物的粘流温度?答：能增大高分子相互作用能及增大高分子刚性的结构因素会使Tf 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 第一章 高分子的链结构 1.1 高分子结构的特点和内容 高聚物结构的特点: 1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成的长链状分子，相对分子质量大，相对分子质量往往存着分布。 2. 一般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。 3.晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。 4.要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料，各种助剂，色料等.。 5. 凝聚态结构的复杂性: 结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。 1.2 高分子的近程结构 (,)(,)??????????????????????????????????????????????????????????? 结构单元的化学组成结构单元键接方式 结构单元空间立构近程结构支化高分子链结构交联结构单元键接序列高聚物结构高分子链尺寸分子量均方半径和均方末端距远程结构高分子链的形态构象柔性与刚性非晶态结构晶态结构高分子聚集态结构液晶结构 取向结构多相结构 链结构:指单个分子的结构和形态. 链段:指由高分子链中划出来的可以任意取向的最小链单元. 近程结构:指链结构单元的化学组成，键接方式，空间方式，空间立构，支化和交联，序列结构等问题. 共聚物:由两种以上单体所组成的聚合物. 有规立构聚合物:指其化学结构单元至少含有一个带有两个不同取代原子或基团的主链碳原子，并且沿整个分子链环绕这种碳原子是有规律的. 全同立构:高分子全部由一种旋光异构单元键接而成. 间同立构:由两种旋光异构单元交替键接. 无规立构:两种旋光异构单元完全无规则键接时. 等规度:高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数. 临界聚合度:聚合物的分子量或聚合度一定要达到某一数值后，才能显示出适用的机械强度，这一数值称为~. 键接结构:是指结构单元在高分子链中的连接方式. 支化度:以支化点密度或相邻支化点之间的链的平均分子量来表示运货的程度. 交联结构:高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子时即成为交联结构. 交联度:通常用相邻两个交联点之间的链的平均分子量Mc 来表示. 交联点密度:为交联的结构单元占总结构单元的分数，即每一结构单元的交联几率. 1.3 高分子的远程结构 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. 构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为~ 构型: 是指某一原子的取代基在空间的排列. 遥爪高分子：是端基具有特定反应性技的聚合物. 073高分子物理 课程期中考试题参考答案 一、名词解释（每小题2分，共16分） 1. 取向 取向是指非晶高聚物的分子链段或整个高分子链，结晶高聚物的晶带、晶片、晶粒等，在外力作用下，沿外力作用的方向进行有序排列的现象。 2. 柔顺性 高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。 3. 链段 由于分子内旋受阻而在高分子链中能够自由旋转的单元长度。是描述柔性的尺度。 4. 内聚能密度 把1mol 的液体或固体分子移到其分子引力范围之外所需要的能量为内聚能。单位体积的内聚能称为内聚能密度，一般用CED 表示。 5. 溶解度参数 内聚能密度的平方根称为溶解度参数，一般用δ表示。 6. 等规度 等规度是高聚物中含有全同立构和间同立构总的百分数。 7. 结晶度 结晶度即高聚物试样中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)。 8. 液晶 在熔融状态下或溶液状态下，仍然部分保持着晶态物质分子的有序排列，且物理性质呈现各向异性，成为一种具有和晶体性质相似的液体，这种固液之间的中间态称为液态晶体，简称为液晶。 二．选择题（每小题2分，共16分） 1. 测量重均分子量可以选择以下哪种方法： D A ．粘度法 B ．端基滴定法 C ．渗透压法 D ．光散射法 2. 下列那种方法可以降低熔点： B 、 D 。 A. 主链上引入芳环； B. 降低结晶度； C. 提高分子量； D. 加入增塑剂。 3. 多分散高聚物下列平均分子量中最小的是 A A 、n M B 、w M C 、z M D 、M 4. 聚合物在溶液中通常呈 C 构象。 A ．锯齿形 B ．螺旋形 C ．无规线团 D ．梯形 5. 一般来说，那种材料需要较高程度的取向 B 。 A ．塑料 B ．纤维 C ．橡胶 D ．粘合剂 6. 测量数均分子量，不可以选择以下哪种方法： B 。 高分子物理试题库 一、名词解释 取向：取向是指非晶高聚物的分子链段或整个高分子链，结晶高聚物的晶带、晶片、晶粒等，在外力作用下，沿外力作用的方向进行有序排列的现象。 特性粘度 柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。 链段：由于分子内旋受阻而在高分子链中能够自由旋转的单元长度。是描述柔性的尺度。 内聚能密度：把1mol 的液体或固体分子移到其分子引力范围之外所需要的能量为内聚能。单位体积的内聚能称为内聚能密度，一般用CED 表示。 溶解度参数：内聚能密度的平方根称为溶解度参数，一般用δ表示。 等规度：等规度是高聚物中含有全同立构和间同立构总的百分数。 结晶度结晶度即高聚物试样中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)。 液晶：在熔融状态下或溶液状态下，仍然部分保持着晶态物质分子的有序排列，且物理性质呈现各向异性，成为一种具有和晶体性质相似的液体，这种固液之间的中间态称为液态晶体，简称为液晶。 聚电解质溶液 脆性断裂 时温等效原理 零切黏度 应力松弛 银纹 粘弹性 表观粘度 应力 应变 弹性模量 柔量 泊松比 冲击强度 强迫高弹形变 增塑作用 内增塑作用 外增塑作用 蠕变 动态粘弹性 静态粘弹性 滞后 内耗 牛顿流体 假塑性流体 膨胀性流体 宾汉流体 二．选择题 1. 测量重均分子量可以选择以下哪种方法： D A ．粘度法 B ．端基滴定法 C ．渗透压法 D ．光散射法 2. 下列那种方法可以降低熔点： B D 。 A. 主链上引入芳环； B. 降低结晶度； C. 提高分子量； D. 加入增塑剂。 3. 多分散高聚物下列平均分子量中最小的是 A A 、n M B 、w M C 、z M D 、M 4. 聚合物在溶液中通常呈 C 构象。 A ．锯齿形 B ．螺旋形 C ．无规线团 D ．梯形 高分子物理试卷一 一、单项选择题(10分) (下面每个小题只有一个答案就是正确的,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,错选或者多选均不得分。) 1、在二氧六环中将锌粉与聚氯乙烯共煮,红外光谱表明产物中有环丙烷结构而无双键,则反 应前聚氯乙烯结构单元的键接顺序就是()。 (a) 头-尾键接(b)头-头键接(c)头-尾与头-头各占50% 2、某结晶性聚合物在偏光显微镜先呈现十字消光图案,则其结晶形态就是()。 (a)单晶(b) 串晶(c) 球晶(d)片晶 3、比较聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)之间的柔韧性,正确的顺序就是()。 (a)PP>PE>PVC>PAN (b)PE>PP>PVC>PAN (c) PE>PP>PAN>PVC (d) PAN>PVC>PP>PE 4、加入含有成核剂的聚丙烯在等温结晶时生成球晶,则其Avrami指数n为()。 (a)2 (b) 3 (c) 4 (d) 5 5、聚甲醛的分子链在晶体中的构象就是()。 (a) 平面锯齿形(b) 扭曲的锯齿链(c) 螺旋链 6、大多数聚合物熔体都就是属于()。 (a)牛顿流体(b)假塑性非牛顿流体(c)宾汉流体(d)胀塑性非牛顿流体 7、聚合物分子之间形成氢键,会使玻璃化转变温度()。 (a) 升高(b) 降低(c) 不变 8、通常地,在常温下,下列聚合物溶解最困难的就是()。 (a)非晶态非极性聚合物(b) 非晶态极性聚合物 (c)晶态非极性聚合物(d) 晶态极性聚合物 9、下列方法测定的聚合物相对分子质量数值最大的就是()。 (a)膜渗透压法(b) 沸点升高法(c)稀溶液粘度法(d) 光散射法 10、Maxwell模型可以用来描述()。 (a)蠕变过程(b交联聚合物的应力松弛过程(c)线性高聚物的应力松弛 二、多项选择题(20分) (下面每个题至少有一个答案就是正确的,请将所有的正确答案的编号填写在括号里。全选对者得两分,选错一个扣一分,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、聚甲基丙烯酸甲酯分子之间的相互作用力包括()。 (a)静电力(b)诱导力(c)色散力(d)氢键 2、用来描述聚合物非晶态结构的模型有()。 (a)樱状微束模型(b)无规线团模型(c)两相球粒模型(d)折叠链模型 (e)插线板模型 3、下面哪些聚合物适合做弹性体()。 (a)聚异戊二烯(b)天然橡胶(c)聚丁二烯(d)聚氯乙烯 4、高分子的三级结构包括()。 （a）晶态结构(b)取向结构(c)多相结构(d)液晶态结构 5、支持插线板模型的实验依据就是()。 （a）结晶PE均方回转半径与在熔体中的一致 高分子物理第六章溶液部分 3-1简述聚合物的溶解过程，并解释为什么大多聚合物的溶解速度很慢？解：因为聚合物分子与溶剂分子的大小相差悬殊，两者的分子运动速度差别很大，溶剂分子能比较快地渗透进入高聚物，而高分子向溶剂地扩散却非常慢。这样，高聚物地溶解过程要经过两个阶段，先是溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀，称为“溶胀”，然后才是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解地分子分散的均相体系。整个过程往往需要较长的时间。高聚物的聚集态又有非晶态和晶态之分。非晶态高聚物的分子堆砌比较松散，分子间的相互作用较弱，因而溶剂分子比较容易渗入高聚物内部使之溶胀和溶解。晶态高聚物由于分子排列规整，堆砌紧密，分子间相互作用力很强，以致溶剂分子渗入高聚物内部非常困难，因此晶态高聚物的溶解要困难得多。非极性的晶态高聚物（如PE）在室温很难溶解，往往要升温至其熔点附近，待晶态转变为非晶态后才可溶；而极性的晶态高聚物在室温就能溶解在极性溶剂中。 例3-2.用热力学原理解释溶解和溶胀。解：（1）溶解：若高聚物自发地溶于溶剂中，则必须符合：ΔG=ΔH.TΔS≤0上式表明溶解的可能性取决于两个因素：焓的因素（ΔH）和熵的因素（ΔS）。焓的因素取决于溶剂对高聚物溶剂化作用，熵的因素决定于高聚物与溶剂体系的无序度。对于极性高聚物前者说影响较大，对于非极性高聚物后者影响较大。但一般来说，高聚物的溶解过 程ΔS都是增加的，即ΔS>0。显然，要使ΔG<0，则要求ΔH 越小越好，最好为负值或较小的正值。极性高聚物溶于极性溶剂，常因溶剂化作用而放热。因此，ΔH总小于零，即ΔG<0，溶解过程自发进行。根据晶格理论得ΔH＝χ1KTN1φ2（3-1）式中χ1称为Huggins参数，它反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。χ1KT的物理意义表示当一个溶剂分子放到高聚物中去时所引起的能量变化（因为N1=1,φ1≈1,ΔH≈χ1KT）。而非极性高聚物溶于非极性溶剂，假定溶解过程没有体积的变化（即ΔV=0），其ΔH的计算可用Hildebrand的溶度公式：ΔH＝Vφ1φ2(δ1.δ2)2（3-2）式中φ是体积分数，δ是溶度参数，下标1和2分别表示溶剂和溶质，V是溶液的总体积。从式中可知ΔH 总是正的，当δ1..→δ2时，ΔH..→0。一般要求δ1与δ2的差不超过1.7～2。综上所述，便知选择溶剂时要求χ1越小或δ1和δ2相差越小越好的道理。注意：①Hildebrand公式中δ仅适用于非晶态、非极性的聚合物，仅考虑结构单元之间的色散力，因此用δ相近原则选择溶剂时有例外。δ相近原则只是必要条件，充分条件还应有溶剂与溶质的极性和形成的氢键程度要大致相等，即当考虑结构单元间除有色散力外，还有偶极力和氢键作用时，则有ΔH=Vφφ[()(pp)()22122122121hhddδδδδδδ.+.+.]式中d、p、h分别代表色散力、偶极力和氢键的贡献，这样计算的δ就有广义性。②对高度结晶的聚合物，应把熔化热ΔHm和熔化熵ΔSm包括到自由能中，即ΔG=(ΔH+ΔHm).T(ΔS+ΔSm)当 高分子物理考研复试题 及答案 https://www.wendangku.net/doc/f35428043.html,work Information Technology Company.2020YEAR 判断题 1 结晶性聚合物不一定总是形成结晶聚合物（√） 交联前的线性聚合物是结晶性聚合物,交联度不太大时,有结晶能力，但随交联度增大,结晶能力减小;当交联度太大时,丧失结晶能力 需要结晶条件 5.不能通过改变高分子的构象提高高分子的等规度。（√） 高分子的等规度是由分子的化学结构决定的，要改变改变高分子的等规度必须改变高分子的构型。 06年判断题： 1.双酚A型聚碳酸酯是结晶性聚合物，所以一定形成结晶聚合物（×） 原因：交联前的双酚A型聚碳酸酯聚合物是结晶性聚合物,交联度不太大时,有结晶能力，但随交联度增大,结晶能力减小;当交联度太大时,丧失结晶能力 需要结晶条件 8.尼龙1010，尼龙66，尼龙610这三种尼龙熔点最高的是尼龙 66(√) 氢键密度 1影响高分子柔顺性的因素有哪些聚乙烯单个分子的柔顺性很好，为什么高聚物不能作为橡胶使用而作塑料用 答： (1) 影响高分子的柔顺性有那些因素: ○1高分子主链结构中键长越长，键角越大或含有孤立双键，单键内旋转越容易，高分子的共轭双键，芳杂环，典型刚性键，高分子的柔顺性较差（体积） ○2侧基的极性越大，柔顺性越差，若含有氢键时，柔顺性更差，侧基的刚性越大，柔顺性越差，但沿主链刚性侧基密度增大，柔顺性更差（体积） ○3分子量越大分子链的柔顺性越好 ○4高分子发生交联，交联度不大时，对柔顺性影响不大，交联度太大时，分子链失去柔顺性 ○5高分子的聚集态结构决定高分子的柔顺性能否表现出来 ○6温度越高，外力越大，分子链的柔顺性越好;外力作用速度越大，分子链的柔顺性越难表现出来，加入溶剂，分子链的柔顺性较好，但还与外界条件有关 （2）对称，柔性越大，分子结构越规整，但同时结晶能力越强，高分子一旦结晶，链的柔顺性就表现不出来，聚合物呈现刚性，聚乙烯的分子链是柔顺的，但由于结构规整，很容易结晶，失去弹性，所以聚乙烯聚合物能够作塑料用不能作橡胶用。 2.作出下列高聚物的温度—形变曲线，标出各特征温度，并简要说明。 (1)自由基聚合 的聚苯乙烯：试样B的分子量适中，试样A的分子量较小。 （2）聚乙烯：试样A的分子量适中，试样B的分子量很大。高分子物理习题及答案
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