高分子物理习题集--答案-2009. 下载本文

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:

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?

1?cos?h?Nl1?cos?22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,?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=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。 答:

2h0A?835?10nm?M?4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

22h0h0n??221A21(835?10?4)222h0nh0M?42??2?2A(835?10?4)222h0h0M?2?A(835?10?4)2h02h02h02b????1Lmax 2?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=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。