华理--高分子物理课后习题答案--高分子科学教程（第二版）--韩哲文

高分子科学教程(第二版)—高分子物理部分

第7章 聚合物的结构 P237

1.试述聚合物的结构特点 2.简述聚合物的结构层次

答：高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分。链

结构又分为近程结构和远程结构。近程结构包括构造与构型，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。构型是指某一原子的取代基在空间的排列。近程结构属于化学结构，又称一级结构。远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。远程结构又称二级结构。聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的，又称三级结构。织态结构则属于更高级的结构。

3．写出聚异戊二稀的各种可能的构型和名称（只考虑头－尾键接方式）。

解：

（1）1，2－聚合：全同立构1，2－聚异戊二稀；间同立构1，2－聚异戊二稀；无规立构1，2－聚异戊二稀。

（2）3，4－聚合：全同（间同，无规）立构－聚3，4－聚异戊二稀。 （3）1，4聚合：顺式（反式）1，4－聚异戊二稀。

注意：一般来说，顺式、反式聚合都是在特定的催化剂下进行的，当催化剂一定时，产物结构就一定，所以不存在无规的几何异构体。

4．已知聚乙烯试样的聚合度为5?104，C-C键长为0.154nm，键角为109.5?，试求：

（1）若把聚乙烯看作自由旋转链时的聚乙烯试样的均方末端距；

（2）若聚乙烯的末端距符合高斯分布时聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。

解：n?2?5?104?105；l?0.154nm；??109.5?

（1）

1?cos?.5?21?cos1092522r?nl??nl??2nl?2?10?(0.154)?4743.2nm 1?cos?1?cos109.5?22（2）由于聚乙烯的末端距符合高斯分布，因此它应该是自由结合链

8n8?105r??l??0.154?44.87(nm)

3?3?3.1415922?105r?n?l??0.154?39.76(nm)33

?注意：末端距复合高斯分布的链为高斯链，自由结合链和等效自由结合链都是高斯链。

5．高分子的构型和构象有什么不同？等规聚丙烯晶体中的螺旋链属于构型范畴还是构象范畴？如果聚丙烯的规整度不高，能否通过单健内旋转来改变构象而提高其规整度？为什么？

答：高分子的构型是指分子中由化学健固定的原子在空间的几何排

列；高分子的构象是指由于单健内旋转而产生的分子在空间的不同形态。高分子的构型属于高分子链的近程结构；而高分子的构象属于高分子链的远程结构。

等规聚丙烯晶体中的螺旋链是通过单健内旋转形成的而由晶格固定的形态，当晶体受热融化后，螺旋链会发生变化，因此属于构象范畴。

聚丙烯的规整度不高，不能通过单健内旋转来改变其构象而提高其规整度，因为规整度是由构型决定的，因此要改变规整度，必须通过化学健的断裂和重组。

6．假定有两种聚合物A和B，已知MA?2.0?105，MB?1.8?106，在溶液中测

22得其均方末端距分别为：rA扩展因子?A?2；?6.4?103nm2；rB?8.1?104nm2，

?B?3。试由以上数据判断哪一种聚合物链的柔顺性好？

解法一：

??r2r02?r?20r2?2；

A?r02M

6.4?103nm2(r)A??1600(nm2)AA?22；

2020B1600?0.089452.0?10

90008.1?104nm22A??0.0707(r)??9000(nm)B621.8?103；

因为AA?AB，所以B的柔顺性较好。

解法二：

AA?AB(r02)AMA(r)MB20B?(r02)AMB??2M(r0)BA2(r02)A??B?MB(r)???MA20B2A?6.4?103?9?1.8?106?1.268.1?104?4?2?105

7．已知一聚合物试样中含有分子量为104和105的两组分，试求以下两种情况下的Mn、Mw：

（1） 两组分的分子数相同； （2） 两组分的重量相同。

解：已知：M1?104；M2?105

（1）N1?N2?12N1?N2?N

W1N1M1M11041W1????4?W1?W2N1M1?N2M2M1?M210?10511 10W2?11 11?105??5.5?10422i110Mw??MiWi?M1W1?M2W2?104??105??9.18?1041111i Mn??MiNi?M1N1?M2N?104? 1W?W?W1?W2 2（2）1；2W1M1M110510N1???4?W1W2M1?M210?10511?M1M2

N2?1?101?1111

Mn??MiNi?M1N1?M2N2?104?i101?105??1.82?1041111 101?105??5.5?1041111

Mw??MiWi?M1W1?M2W2?104?i8.试从分子结构分析比较下列各组聚合物的柔顺性大小： （1）聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯腈；

（2）聚氯乙稀，1，4聚2－氯丁二烯，1，4－聚丁二烯； （3）聚苯，聚苯醚，聚环氧戊烷； （4）聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯。

解：

（1）聚乙烯>聚丙烯>聚丙烯腈

（2）1，4－聚丁二烯>聚1，4聚2－氯丁二烯>氯乙稀； （3）聚环氧戊烷>聚苯醚>聚苯； （4）聚偏二氯乙烯>聚氯乙烯。

9．测定数均分子量和重均分子量分别有哪些主要方法？它们测量的分子量范围通常是多少？

答：

测定数均分子量的方法有：

端基分析法：上限为3?104（2?104） 沸点升高和冰点下降法：上限可达3?10 蒸汽压（气相）渗透法：上限为3?104，下限可到40；

膜渗透压法：测定范围为104~1.5?106 GPC可同时测得数均和重均分子量。

10．用光散射法测定某聚合物试样的分子量和第二维利系数。已知：该聚合物在25 ?C的丁酮溶液中无内干涉效应，测得的散射光强数据如下：

4测定重均分子量的主要方法有：

光散射法：测定范围为

104~107

C?103（克/厘米）

3

0.7 24

1.4 37

2.2 46

2.9 52

I90（相对标度）

用苯作标准，I90(苯)＝15，R90(苯)＝4.85?10?5厘米-1，n(苯)＝1.4979，

n(丁酮)＝1.3761，dndc?0.230毫升/克，波长??436纳米，计算此试样的重均分子量和第二维利系数。

解：

KC1??2A2C 2R90M 0.0000204?22??n?K?n??4N???C??20.0000156.02?1023?436?10?7??440.000010/mol?cm KC/2R9024?3.142?1.3761?0.232?cmg??3?12 ?1.816?10?6cm2?mol?g?2

0.000005Y=0.00000699558+0.00408XR=0.99978I90?n??R90??R90?苯?????I90?苯??n?苯??20.0000000.0000.0010.0020.0030.004I?1.3761?＝90?4.85?10?5??? 15?1.4979?＝0.27?10I90(cm)KCC ?0.3363?2R90I90Mw?1?1.43?105 ?66.99558?10?5?12C (g/cm)

3

A2?0.00408?2.04?10?3cm3mol/g2 2

11．用稀溶液粘度法测定聚苯乙烯试样的分子量，温度为30 ?C，溶剂为苯。溶液浓度为2.75?10?5g/ml，纯溶剂的流出时间为t0为106.8秒，溶液流出时间t为166.0秒，已知该条件下的MHS方程为[?]?0.99?10?2M?,式子

?spC?[?]?k?[?]2C

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