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。
（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；
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
      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=，刚性因子（空间位阻参数），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
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
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（=19.6）作PVC（＝19.4）的增塑剂，为了增加相溶性，尚需加入一种稀释剂（=16.3，分子量M=350），试问这种稀释剂的最适量是多少？
答：
所以，可加入的这种稀释剂的体积分数为0.061。
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和。
B．在重量相同的情况下共混时的和。
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℃的溶液中测得浓度为7.36kg/m3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A2（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：
因为是溶液，所以A2=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			561.3	5
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