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
CH3
CH CH2
1,4-加成CH2
n
C
CH3
CH CH2
1，2-加成
2
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 CH 2
CH 2
C CH 3
C H
CH 3
C C
H
②反式1，4-加成
CH 2
CH 22
CH 2C CH 3
C H
CH 3
C C
H
③
1，2-加成全同立构
CH 2
C C CH 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 CH 3
C
C H
H H
CH 3
C 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
C C H H
CH 2C CH 3CH 2
C CH
3
H
H
H
⑥3，4-
加成间同立构
C C C
C
H H H
C C H H
R
R
R
R=CH 2
H
H C 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。
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 Cl
n
3
C CH CH 2
n
N
5
CH 2
n
C 3
CH CH 2
2
CH 2
n
CH 2
1CH 2
C
O
O O
n
C
O 2
4N
N
H
CH 26CH 24C
C
O O
n
H CH 2
n
C O OH C
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)=2
2
2
1cos 1cos n
n
fr i j
h LiLj NL θ
θ+==-∑∑ 4
A 83510nm -=?=22
00
242
(83510)h h M A -==
?22
0242
422(83510)h h n M A -=?==
?2200
2
42
2121(83510)h h n A -==?22222
001max 222 1.16423h h b nm L 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C
F ．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：11221121
δδφδφδφδφ=+=+混
（1-） PVC 19.4δδ==混
22
2fr h NL =()2
222
10.22312
220.15fr
h N L ===?2312
115622
n N X ==
=CH 2
n CH C 6H 5
CH 3
CH 2
n COOCH 3
C 'n
X '
601
n X ='
11561042100
n 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=220.061
33φ==()()
()()
222
2
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
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 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
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 ′
453.1 453.2 453.1
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
21
()RT A C C M
∏=+3
48.314298.157.3610 6.7510(/)
270
RTC M g mol ???===?∏50.77
[] 4.6810M η-=?'14
C '12
C '13C '23C '12
C '23
C '13
C '14
C 0
r t t η=1sp
r
η
η=-ln r
C
η
561.3 529.6 510.9 496.2 487.4
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 、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下溶剂是良溶剂、一般溶剂、Θ溶剂、非溶剂。
sp
C
η50.77[] 4.6810M η-=?50.77
465 4.6810M -=?9
1.2210v 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M
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）
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。
9．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？
()()()()()03003004001.110.1400300E
RT
e τττττττ?=-∴==()()
()()04000.94000.9300300E
RT e ττττττ?=∴==
答案：根据WLF 方程
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
10．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
C 组：尼龙－610>尼龙－1010
D 组：尼龙－7>尼龙－6
12．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。
18．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？
()17.44(433)43317.44(433338)
lg
11.3015
()
51.6(433)
51.6(433338)
g g g T K T T η----=
=
=-+-+-lg ()lg (433)11.30155lg511.301512.0005
g T K ηη=+=+=()12
10g T Pa s
η= exp E A RT ηη???
= ???()()0.1953473exp 0.8226
433473433E E K e K R R ηηηη-????=-== ?????
()()4730.82264330.82265 4.11Pa s
ηη==?=
答案：容易结晶的聚合物其熔点并不一定高。
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。
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 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：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：
()()17.44()
lg 51.6()
g g g T T t T T T t T --=
+-()()
298lg 11.3015203t t =-()
()
253lg
8.5827203t t =-()
()
298lg
2.7188253t t =-()()298102535234t hr t hr
=∴=000017.44()lg 51.6()
0.1
0.0110
: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
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
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/m 2。
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。
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 (80)117.44(193198) log log 1.87 ()()51.6(193198) g g t C t T t T -?--===+-()0.01345() g t T hr =(25)(25)17.44(298198)log log 11.5 ()0.0134551.6(298198) g t C t C t T ??--===-+-()13.525 1.3510() t C hr -?= ? 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 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 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 ）。 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 高分子化学及物理学》试卷A-2 （本试卷共 1 页） 一、名词解释（20分） 单体 热固性聚合物 阻聚作用 聚合物的嵌段反应 高分子化合物 二、问答题：（60分） 1 比较逐步聚合和链式聚合的异同点。（20分） 2 什么叫做凝胶点？怎样计算？（10分） 要解释（10分） 4 下列各组单体对，预期生成什么类型的聚合物？（10分） 1） r 1=1 , r 2=1; 2） r 1=0 , r 2=0 3） r 1?1 , r 2＝1; 4） r 1=0.6 , r 2=0.04 5 为什么说平衡缩聚反应一般只能得到中等程度分子量的聚合物（10分） 6 橡胶制品常填充碳黑，试说明其道理（10分） 三、计算题（10分） 以等当量的己二酸与己二胺合成聚合度为100的尼龙66，试通过计算说 明怎样控制体系中的水含量？（K 酰胺化＝432） 答案一、名词解释（20分） 单体—合成聚合物的起始原料 热固性聚合物――体型结构的聚合物 阻聚作用――能阻止单体聚合的作用 聚合物的嵌段反应――反应可在聚合物之间进行，也可在聚合物和单体之间进行，反应结果形成嵌段聚合物的反应 高分子化合物――分子量很高的一类化合物，其分子量高达的程度，应该在物理机械性能方面与小分子 物质有显著差别 二、问答题：（60分）（每小题10分） 1比较逐步聚合和链式聚合的异同点。 逐步聚合：1）通过活性中心进行链增长 2）分子量在很短时间内达到很大 3）活性中心浓度低 4）单体转化率逐步增大 链式聚合：1）通过功能基加反应进行链增长2）分子量逐步增大 3）功能基的反应活性相同 4）单体转化率在很短时间内达到很大 2 什么叫做凝胶点？怎样计算？ 出现凝胶时的反应程度。Pc=2/平均官能度 3在推导自由基聚合反应动力学方程时，都做了那些假设？并简要解释 a)长链假设，链引发消耗单体数远小于链增长消耗单体数 b)等活性加热。链增长的活性与链长无关 c)稳态假设。体系中自由基浓度不变 4 下列各组单体对，预期生成什么类型的聚合物？ 1）r1=1 , r2=1; 恒比共聚物 2）r1=0 , r2=0；交替共聚物 3）r1?1 , r2＝1; 嵌段共聚物 4）r1=0.6 , r2=0.04；无规共聚物 5 橡胶制品常填充碳黑，试说明其道理 碳黑加入的目的一方面是补强，另一方面是光屏蔽剂，挡住光对聚合物的照射，保护其分子链不发生光氧老化和降解。 三、计算题（10分） 以等当量的己二酸与己二胺合成聚合度为100的尼龙66，试通过计算说明怎样控制体系中的水含量？（K酰胺化＝432） 解：N水＝432/（100×100）＝4.32×10-2 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。 一．名词解释（15 分） 1、链段：高分子链上能独立运动（或自由取向）最小单元。 2、溶胀：高聚物溶解前吸收溶剂而体积增大的现象。 3、蠕变：在应力和温度均一定的条件下，高聚物的形变随时间而增大的现象。 4、介电损耗：在交变电场的作用下，电介质由于极化而消耗的电能。、构象5：由于内旋转而产生的高分子链在空间的排列。 二．选择题（20 分）（B）．1高聚物玻璃化转变实质是：B、松弛过程，C、熔融过程。相变过程，、A（B、C、D）下列方法中可测得数均分子量的方法有：2．C、膜渗透压，D、GPC法，E、光散射法。、沸点升高，B粘度法，A、（A、B、D）下列高聚物中，在室温下可以溶解的有：3．A、B 、PET，C、LDPE，D、聚乙酸乙烯酯，E、聚乙烯醇。，-66尼龙4．（C）结晶高聚物熔点高低与熔限宽窄取决于： A、D、相变热，E、结晶温度，、液压大小。 B、结晶速度，C退火时间，（C）．5橡胶产生弹性的原因是拉伸过程中：A、体积变化，B、内能变化， C、熵变。 6．欲获得介电损耗小的PS产品，应选择：（A） A、本体聚合物，B 、乳液聚合物，C 、定向聚合物，D、加有增塑剂的聚合物。 7．下列参数中可作为选择溶剂依据的有：）、D、E（B、C A、均方末端距， B、溶解度参数δ， C、高聚物-溶剂相互作参数，A，E、特性粘数[ η] 。、第二维利系数D2 8．加工聚碳酸酯时，欲获提高流动性最有效的措施是：（E） A、增加切应力， B、增加分子量， C、采用分子量分布窄的产品， D、降低温度， E、增加温度。（B）．9高聚物的结晶度增加，则：、透明性增加。DB、拉伸强度增加，C、取向度增加，A、抗冲击强度增加，10．在室温下，加一固定重量的物体于橡皮并保持这一恒定张力，当橡皮受热时，重物的位置将： （B） A、下降，B 、上升，C、基本不变，D、无法预测。 三. 根据题意，比较大小分）<”排列）（21（用“”或“> 1．比较玻璃化转变温度Tg 的高低：（B>C>A） A、聚己二酸乙二醇酯， B、聚碳酸酯， C、聚氯乙烯。．较抗蠕变性的大小：2）A>C>B（ A、酚醛塑料， B、聚丙烯， C、聚苯乙烯。 ．比较熔点：3（B>C>A） A、聚乙烯， B、聚四氟烯， C、聚甲醛。 高分子物理习题答案 第一章高分子链的结构 3．高分子科学发展中有二位科学家在高分子物理领域作出了重大贡献并获得诺贝尔奖，他们是谁？请列举他们的主要贡献。 答：（1）H. Staudinger（德国）：“论聚合”首次提出高分子长链结构模型，论证高分子由小分子以共价键结合。1953年获诺贝尔化学奖。 贡献：（1）大分子概念：线性链结构 （2）初探[η]=KMα关系 （3）高分子多分散性 （4）创刊《die Makromol.Chemie》1943年 （2）P. J. Flory（美国），1974年获诺贝尔化学奖 贡献：（1）缩聚和加聚反应机理 （2）高分子溶液理论 （3）热力学和流体力学结合 （4）非晶态结构模型 6．何谓高聚物的近程（一级）结构、远程（二级）结构和聚集态结构？试分别举例说明用什么方法表征这些结构和性能，并预计可得到哪些结构参数和性能指标。 答：高聚物的一级结构即高聚物的近程结构，属于化学结构，它主要包括链节、键接方式、构型、支化和交联结构等，其表征方法主要有：NMR, GC, MS, IR, EA, HPLC, UV等。而高聚物的二级结构即高聚物的远程结构，主要包括高分子链的分子量、分子尺寸、分子形态、链的柔顺性及分子链在各种环境中所采取的构象，其表征方法主要有：静态、动态光散射、粘度法、膜渗透压、尺寸排除色谱、中子散射、端基分析、沸点升高、冰点降低法等。高聚物的聚集态结构主要指高分子链间相互作用使其堆积在一起形成晶态、非晶态、取向态等结构。其表征方法主要有：x-射线衍射、膨胀计法、光学解偏振法、偏光显微镜法、光学双折射法、声波传播法、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、核磁共振，热分析、力学分析等。 8．什么叫做高分子的构型？试讨论线型聚异戊二烯可能有哪些不同的构型。 答：由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布。 1，2：头-头，全同、间同、无规；头-尾，全同、间同、无规 3，4：头-头，全同、间同、无规；头-尾，全同、间同、无规 1，4：头-头，顺、反；头-尾，顺、反 9．什么叫做高分子构象？假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高其等规度？说明理由。答：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态（内旋转异构体）称为构象。不能用改变构象的办法提高其更规度。等规度是指高聚物中含有全同和间同异构体的总的百分数，涉及的是构型问题，要改变等规度，即要改变构型。而构型是由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布，改变构型必须通过化学键的断裂和重组。 11．假定聚丙烯主链上的键长为0.154纳米，键角为109.5°，根据下表所列数据，求其等效自由结合链的链段长度l e及极限特征比C∞。 聚合物溶剂温度（℃）A×104（nm）σ 聚丙烯（无规）环已烷、甲苯30 835 1.76 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 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) 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； 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 《 高分子化学及物理学》试卷B 一、名词解释（20分） 聚合物 本体聚合 负离子聚合 SBS 热塑性弹性体 解聚反应 二、问答题：（60分）（每小题10分） 1 自由基聚合时转化率、分子量随时间变 化有什么特征？ 3 简要叙述缩聚反应的等活性理论，并说明其在处理问题过程中的 优点。 4 将下列单体和引发剂进行匹配。 单体：聚苯乙烯、聚丙烯腈 聚乙烯基醚 聚异丁烯 聚乙烯 引发剂： 过氧化二苯甲酰、BF 3+H 2O, 金属钠 5 讨论竟聚率r 1, r 2在什么情况下得到交替共聚物和嵌段共聚物？ 6 高分子化学反应的特征是什么？并举例说明 三、计算题（ 10分） 等当量的己二酸与等当量的己二胺进行缩聚反应，试计算其凝胶点，并分析能否形成体型缩聚物？为什么？ 三、写出利用聚苯乙烯的氯甲基化反应制备阴离子交换 树脂反应方程式（10分） 答案 一、名词解释（20分） 聚合物――分子量很高的一类化合物，其分子量高达的程度应该在物理机械性能 方面与小分子物质有显著差别 本体聚合――只有单体本身在引发剂或光等作用下的聚合反应 负离子聚合――聚合反应中，形成的活性中心是碳正离子的一类聚合反应 SBS热塑性弹性体――苯乙烯和丁二烯形成的嵌段共聚物，具有可塑性和弹性。解聚反应――链的断裂发生在末端基上，结果形成单体的聚合物降解反应 二、问答题：（60分）（每小题10分） 1 自由基聚合时转化率、分子量随时间变化有什么特征？ 分子量在很短时间内达到很大，单体转化率逐步增大 2按主链结构聚合物分为哪三类？并各举一例 1）碳链聚合物，如聚乙烯 2）杂链聚合物如尼龙66 3）元素聚合物如聚二甲基硅氧烷 3简要叙述缩聚反应的等活性理论，并说明其在处理问题过程中的优点。 缩聚反应中所有功能基具有相同的活性，与链长无关。使问题简化。 4 将下列单体和引发剂进行匹配。 聚苯乙烯，聚丙烯腈可用金属钠 聚苯乙烯，聚乙烯基醚，聚异丁烯可用 BF 3+H 2 O 聚苯乙烯，聚乙烯可用过氧化二苯甲酰 5讨论竟聚率r 1, r 2 在什么情况下得到交替共聚物和嵌段共聚物？ r 1＝ r 2 ＝1得到交替共聚物，r 1 >1, r 2 >1,或r 1 ?1 , r 2 ＝1得到嵌段共聚物 6 高分子化学反应的特征是什么？并举例说明 不均匀性和复杂性。例如聚乙烯醇缩甲醛，缩醛化可能发生在分子链内部，也 可能发生在分子链之间，且每根分子链山参加缩醛化反应的羟基数不等。 三、计算题（10分） 等当量的己二酸与等当量的己二胺进行缩聚反应，试计算其凝胶点，并分析能否形成体型缩聚物？为什么？ 解：平均官能度＝（2×1＋2×1）/（2+2）＝2 凝胶点＝2/2＝1，说明在反应程度达到1时才形成体型结构聚合物，而实际上根据缩聚反应理论不可能达到1，所以不能形成体型结构聚合物。 四、写出利用聚苯乙烯的氯甲基化反应制备阴离子交换树脂的反应方程式（10分） ZnCl2 ClCH2OCH3NR3 CH2Cl CH23 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见的，添加增容剂后，并经强烈的机械混合，增容剂提高了两相界面之间的相互作用，可形成稳定的微相分离结构 第五章聚合物的非晶态 3.何谓“松弛”？请举例说明松弛现象。用什么物理量表示松弛过程的快慢？ 答：“松弛”过程是指一个从非平衡态到平衡态进行的过程，它首先是很快地进行，然后逐步放慢甚至于时间达到无穷长。√ 例如，一直杆的长度比两刚壁之间的固定距离L稍长；将直杆强制地装入两刚壁之间，在开始时，直杆与刚壁的接触面之间有相互作用的压力P，在直杆内任一截面上也有内压力P；以后,随着时间的增长，这些压力的数值渐渐减小，而且温度越高时减小得越快。岩石和何曼君第三版高分子物理答案(新版答案)
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