高分子物理习题集--答案 下载本文

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

1CH22CCH33CH4CH2

(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。

CHCH2nCHCCH2

CH2CH3nCH2CCH3CHCH2nCH2CCH31,4-加成

1,2-加成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

CH3CCH2CHCH2CH2CCH3CHCH2CH

CH2②反式1,4-加成

CH3CCH2CCH2HCH3CCH2③1,2-加成全同立构

CHCH2HCHCCH3HCHCHCH2CCH3HCHCHCH2CCH3

④1,2-加成间同立构

RHCHCCH3HCHCH3CHCHRCCH3

R=CHCH2R⑤3,4-加成全同立构

CH2CH2CCH3HCCHHCCH3CHHCHCH2CCH3CHHCH

⑥3,4-加成间同立构

RHCHCHHCHHCHCRCHHR=CCH3

CH2R

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

HO H

NCH26NCCH24OCn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

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。

CH2 1 O

C 4

CH2OCOHCHn其分子间作用力为:静电力、诱导力、色散力,氢键。

CH2n2CH2CCH3CHCH2n3CH2CHClnOCOCH22On5CHCNCH2n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。

13.假定聚丙烯中键长为,键角,无扰尺寸A=835?10?4nm,刚性因子(空间位阻参数)??1.76,求其等效自由结合链的链段长度b。 ?42h0答:已知聚丙烯的无扰尺寸A,且 A?835?10nm?M 所以,聚丙烯的分子量

h02h02M?2?A(835?10?4)2.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

h02nh02M?42??2?2A(835?10?4)2h02h02n??221A21(835?10?4)2h02h02h02b????1 Lmax2?222?2nlnl ??3?3?

h02?22h0l2321A21A2?1.164nm2?0.1543所以,聚丙烯的等效自由结合链长度b=。

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。当C-C键角为109°28′、键长为,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)

hfr2vv1?cos????LiLj?NL21?cos?ijnnθ=180°-109°28′=70°32′ cosθ=1/3

(1+cosθ)/(1-cosθ)=2