高分子物理习题答案.doc

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1、. -?高分子物理?标准化作业本参考答案化工学院材料科学与工程学院?高分子物理?课程组2014.3第一章高分子链的构造一、概念1、构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。2、由于单键的旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化叫构象。3、均方末端距：高分子链的两个末端的直线距离的平方的平均值。4、链段：链段是由假设干个键组成的一段链作为一个独立动动的单元，是高分子链中能够独立运动的最小单位。5、全同立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成。6、无规立构：当取代基在主链平面两侧作不规那么分布或者说两种旋光异构体单元完全无规键接而成。二、选择答案1、高分

2、子科学诺贝尔奖获得者中， A 首先把“高分子这个概念引进科学领域。A、H. Staudinger, B、K.Ziegler, G.Natta, C、P. J. Flory, D、H. Shirakawa2、以下聚合物中， A 是聚异戊二烯(PI)。A、 B、C、 D、3、以下聚合物中，不属于碳链高分子的是 D 。A、聚甲基丙烯酸甲酯， B、聚氯乙烯， C、聚乙烯， D、聚酰胺4、以下四种聚合物中，不存在旋光异构和几何异构的为 B 。A、聚丙烯，B、聚异丁烯，C、聚丁二烯，D、聚苯乙烯5、以下说法，表述正确的选项是 A 。A、工程塑料ABS树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物

3、。B、ABS树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀，可提高制品拉伸强度和硬度。C、ABS树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性，可改善冲击强度。D、ABS树脂中丙烯腈组分利于高温流动性，便于加工。6、以下四种聚合物中，链柔顺性最好的是 C 。 A、聚氯乙烯， B、聚氯丁二烯， C、顺式聚丁二烯， D、反式聚丁二烯7、在以下四种聚合物的晶体构造中，其分子链构象为H31螺旋构象为 B 。A、聚乙烯， B、聚丙烯， C、聚甲醛， D、聚四氟乙烯8、如果不考虑键接顺序，线性聚异戊二烯的异构体种类数为 C 。A、6 B、7 C、8 D、119、自由基聚合制得的聚丙烯酸为 B 聚合物。A、全同立构，B、无规立构，C、间同立构，D

4、、旋光10、热塑性弹性体SBS是苯乙烯和丁二烯的 C 。A、无规共聚物， B、交替共聚物， C、嵌段共聚物， D、接枝共聚物11、以下四种聚合物中，链柔顺性最差的是 C 。 A、， B、， C、， D、12、高分子在稀溶液中或高分子熔体中呈现 C 。A、平面锯齿形构象 B、H31螺旋构象 C、无规线团构象 D、双螺旋构象13、高分子科学领域诺贝尔奖获得者中， C 把研究重点转移到高分子物理方面，逐渐说明高分子材料构造与性能之间的关系。 A、H. Staudinger, B、K. Ziegler，G. Natta, C、P. J. Flory, D、H. Shirakawa14、高分子链的构象属

5、于聚合物构造层次中的 B A、一级构造 B、二级构造 C、三级构造 D、高级构造15、以下说法，表述正确的选项是 D 。A、自由连接链为真实存在，以化学键为研究对象。B、自由旋转链为理想模型，以链段为研究对象。C、等效自由连接链为理想模型，以化学键为研究对象。D、高斯链真实存在，以链段为研究对象。16、聚乙烯树脂中， B 是支化高分子。A、LLDPE， B、LDPE， C、HDPE，D、交联聚乙烯17、以下四种聚合物中，链柔顺性最差的是 D 。 A 聚乙烯， B 聚丙烯， C 顺式聚1,4-丁二烯， D 聚苯乙烯18、假设聚合度增加一倍，那么自由连接链的均方末端距变为原值的 C 倍。A、0.5

6、 B、1.414 C、2 D、419、在以下四种聚合物的晶体构造中，其分子链构象为平面锯齿型的为 A 。A、聚乙烯， B、聚丙烯， C、聚甲醛， D、全同立构聚苯乙烯20、以下高分子中， B 可以进展重新熔融，二次加工制成新的制品。A、交联聚乙烯，B、线性低密度聚乙烯LLDPE，C、硫化橡胶，D、热固性塑料21、以下聚合物中不具有旋光异构的是 D A、聚丙烯 B、聚苯乙烯 C、聚氯乙烯 D、聚偏氯乙烯三、填空题1、高分子共聚物的序列构造指两种或两种以上共聚单体在分子中的排列，二元共聚物可以分为无规型、交替型、嵌段型和接枝型共聚物。2、结晶聚乙烯(PE)的链构象为平面锯齿型构象，聚丙烯PP的链构

7、象为H31螺旋构象，而柔性链高分子在溶液中均呈无规线团构象。3、构造是指聚合物分子的形状，例如线形高分子，支化高分子，星型高分子，梯形高分子和交联高分子等。4、构型是指分子中原子在空间的排列，高分子链的构型包括旋光异构、几何异构和异构。5、随着聚合物的柔顺性增加，链段长度变小、刚性因子值变小、无扰尺寸变小、特征比变小6、高分子共聚物的序列构造是指两种或两种以上共聚单体在分子链中的排列方式，如SBS为嵌段共聚物，HIPS为接枝共聚物。7、构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列，如天然橡胶和古塔波胶反式异戊二烯为几何异构，全同聚丙烯和无规聚丙烯为旋光异构。8、构造是指聚合物分子的形状，

8、如高密度聚乙烯HDPE是线形高分子，低密度聚乙烯LDPE是支化高分子，而硫化橡胶是交联高分子。四、判断题1、通过高分子主链单键旋转可改变聚合物的等规度。( )2、实际高分子链可以看作等效自由连接链。( )3、高分子链段可以自由旋转无规取向，是高分子链中能够独立运动的最小单位。( )4、不同聚合物分子链的均方末端距越短，表示分子链的柔顺性越好。( )四、答复以下问题1丙烯中碳碳单链是可以转动的，通过单键的转动能否把全同立构的聚丙烯变为“间同立构的聚丙烯？说明理由。答：不能。全同立构和间同立构是两种不同的立体构型。构型是分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列，这种排列是稳定的，要改变构型必须经

9、过化学键的断裂和重组。单键的旋转只能改变构象而不能改变构型。所以通过单键的转动不能把全同立构的聚丙烯变为“间同立构的聚丙烯。2、从链构造和聚集态构造的角度，说明为什么SBS具有热塑性弹性体的性质？假设三嵌段构造为BSB，能否成为热塑性弹性体？答：SBS树脂是用阴离子聚合法制得的苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。其分子链的中段是聚丁二烯，两端是聚苯乙烯，SBS具有两相构造，橡胶相PB连续相，为柔性链段的软区，PS形成微区分散在橡胶相中，PS是具有刚性链段的硬区，起物理交联作用。SBS在常温为橡胶高弹性、高温下又能塑化成型的高分子材料。它是不需要硫化的橡胶，是一种热塑性弹性体。BSB不是一种热塑性弹性

10、体。因为虽然它也三嵌段共聚物，但其分子链的中段是聚苯乙烯硬段，两端是聚丁二烯软段，相当于橡胶链的一端被固定在交联点上，另一端是自由活动的链端，而不是一个交联网。由于端链对弹性没有奉献，所以不能成为热塑性弹性体。五、计算题1、某单烯类聚合物的聚合度为4104，试计算分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的多少倍？假定该分子链为自由旋转链DP4104，化学键数：n=2DP=8104自由旋转链： hmax/=/=163倍2、聚丙烯在环己烷或甲苯中、30时测得的空间位阻参数即刚性因子=1.76，试计算其等效自由连接链的链段长度b碳碳键长为0.154nm，键角为109.5解：3、某聚苯乙烯试样的分子量为

11、416000，试估算其无扰链的均方末端距特性比=12解：DP=416000/104=4000n2DP=8000=80000.154212=2.28103nm2第二章聚合物的凝聚态构造一、概念1、聚能密度(cohesiveenergydensity,CED)：单位体积凝聚体汽化时所需要的能量。式中：Vm摩尔体积，E聚能。2、结晶度：实际晶态聚合物，是晶区和非晶区同时存在的。结晶度即试样中结晶局部所占的质量分数质量结晶度xcm或者体积分数体积结晶度xcv。3、液晶：兼具晶体的光学性质和液晶流动性质，是某些物质在熔融态或在溶液状态下所形成的有序流体的总称。4、取向态构造：大分子链、链段或微晶在某些外

12、场(如拉伸应力或剪切应力)作用下，可以沿着外场方向有序排列，这种有序的平行排列称为取向，所形成的聚集态构造，称为取向态构造。二、选择答案1、以下四种聚合物中，聚能密度最大的为 D 。A、聚丙烯，B、聚异丁烯，C、聚丁二烯，D、聚氯乙烯2、关于聚合物球晶描述错误的选项是 B 。A、球晶是聚合结晶的一种常见的结晶形态。B、当从浓溶液析出或由熔体冷结晶时，在存在应力或流动的情况下形成球晶。C、球晶外形呈圆球形，直径0.5100微米数量级。D、球晶在正交偏光显微镜下可呈现特有的黑十字消光图像和消光同心环现象。3、液晶纺丝技术是利用 B 液晶的流变特性进展的。A、热致向列相， B、溶致向列相， C、热致

13、胆甾相， D、溶致胆甾相4、 A 是有序性最低的液晶晶型。A、向列型， B、近晶A型， C、近晶C型， D、胆甾型5、关于聚合物片晶描述错误的选项是 D 。A、在极稀(浓度约0.01%)的聚合物溶液中，极缓慢冷却生成B、具有规那么外形的、在电镜下可观察到的片晶，并呈现出单晶特有的电子衍射图C、聚合物单晶的横向尺寸几微米到几十微米，厚度10nm左右D、高分子链规那么地近邻折叠形成片晶，高分子链平行于晶面6、以下四种研究方法中，最适合鉴别球晶的为 C 。 A、DSC， B、X-射线衍射， C、偏光显微镜， D、电子显微镜7、纹影织构是 A 液晶高分子的典型织构。A、向列型， B、近晶A型， C、近

14、晶C型， D、胆甾型8、聚合物可以取向的构造单元 D 。A、只有分子链 B、只有链段 C、只有分子链和链段 D、有分子链、链段、微晶9、总体上，以下三类聚合物聚能密度大小顺序为： A C ( B ) A、合成纤维；B、合成橡胶；C、合成塑料10、以下四种实验方法中，除了 D ，其余方法能测定聚合物的结晶度。A、密度法， B、广角X射线衍射法， C、DSC法， D、偏光显微镜法11、以下模型中， D 是描述聚合物非晶态构造的局部有序模型。A、40年代Bryant提出缨状胶束模型B、50年代英籍犹太人Keller提出的折叠链构造模型C、50年代Flory提出无规线团模型D、70年代美籍华人Yeh提

15、出两相球粒模型12、 B 是聚合物最常见的结晶形态。A、折叠链片晶， B、球晶， C、纤维状晶， D、伸直链晶体13、 D 是手性分子的典型液晶晶型。A、向列型， B、近晶A型， C、近晶C型， D、胆甾型14、高分子合金的制备方法中，本钱最低且较常用的共混方法是A 。A、机械共混 B、溶液共混 C、接枝共聚 D、嵌段共聚15、以下四种研究方法中，不能测定聚合物结晶度的是 D 。 A、DSC， B、广角X-射线衍射， C、密度法， D、小角X-射线衍射16、在热塑性弹性体SBS的相态构造中，其相别离构造为 B 。A、 PS连续相，PB分散相；B、PB连续相，PS分散相；B、 PS和PB均为连续

16、相；D、PS和PB均为分散相17、以下说法，表述错误的选项是 B 。A、HIPS树脂具有“海岛构造。 B、SBS具有两相构造，PS相起化学交联作用。C、HIPS基体是塑料，分散相是橡胶。D、SBS具有两相构造，橡胶相为连续相。18、以下聚合物聚能密度最大的是 D 。A、1,4聚丁二烯， B、聚苯乙烯， C、聚氯乙烯， D、聚丙烯腈19、以下模型中，用来描述聚合物非晶态构造模型的是 D 。A、缨状微束模型， B、折叠链模型， C、插线板模型， D、无规线团模型20、某结晶性聚合物在偏光显微镜下呈现黑十字消光图案，那么其结晶形态是C 。A、单晶， B、串晶， C、球晶， D、片晶三、判断题1. 1

17、957年Keller等人首次发现了聚乙烯的片状单晶，证明了单晶的分子链垂直于晶面。2. 当从浓溶液析出或由熔体冷结晶时，在存在应力或流动的情况下形成球晶。3. 球晶较大的聚合物，其透光性均较高。四、填空题1、测定结晶聚合物的结晶度较为常用的测定方法有密度法、广角X射线衍射法和 DSC法等。2、高分子液晶的晶型有向列相N相、近晶相和胆甾相等。按液晶的形成条件可分为液晶高分子和溶致液晶高分子。3、研究聚合物的凝聚态构造的常用方法有 X-射线衍射、 DSC 、电子衍射(ED)、原子力显微镜(AFM)和偏光显微镜(PLM)等。4、聚合物随取向条件的不同，取向单元也不同，取向构造单元包括链段和分子链取向

18、，对于结晶聚合物还可能有微晶的取向。四、答复以下问题1、 述聚合物片状单晶和球晶的形成条件及构造特点。答：单晶：在极稀(浓度约0.01%)的聚合物溶液中，极缓慢冷却时生成具有规那么外形的、在电镜下可观察到的片状晶体，并呈现出单晶特有的电子衍射图。聚合物单晶的横向尺寸几微米到几十微米，厚度10nm左右。单晶中高分子链规那么地近邻折叠形成片晶。球晶：当结晶聚合物从浓溶液析出或从熔体冷结晶时，在不存在应力或流动的情况下形成球晶。外形呈圆球形，直径0.5100微米数量级。由从中心往外辐射生长晶片组成，在球晶中分子链通常总是沿垂直于半径的方向排列的，在正交偏光显微镜下可呈现特有的黑十字消光图像和消光同心

19、环现象。2、有两种乙烯和丙稀的共聚物，其组成一样，其中一种在室温时是橡胶状的，一直到温度降低到-70时才变硬；另一种在室温时却是硬而韧又不透明的材料，试解释它们在构造上的差异。答：这是由于两种乙烯和丙稀的共聚物的共聚方式不同。第一种是乙烯和丙稀的无规共聚物，也就是分子链上乙烯单元和丙烯单元无规分布的，破坏了分子链的规整性，使其不能结晶，聚乙烯和聚丙烯的聚能密度都较低，所以其无规共聚物的分子链较柔顺, 常温下处于高弹态，为橡胶状。第二种情况是乙烯和丙烯的嵌段共聚物，聚乙烯局部和全同立构聚丙烯局部都各成一相，根本保持聚乙烯和全同立构聚丙烯均聚物原有的性能，可以结晶，宏观上材料就是由无数细小晶区组成

20、的多相构造, 这种结晶构造使之硬而韧，多相构造状态使之不透明。五、计算题1、全同立构聚丙烯完全结晶时的密度为0.936 g/cm3，完全非晶态的密度为0.854 g/ cm3，现有该聚合物试样一块，体积为1.422.960.51 cm3，重量1.94 g，计算其体积结晶度。解：密度体积结晶度2、用声波传播法测定拉伸涤纶纤维的取向度。假设实验得到分子链在纤维轴方向的平均取向角为30，试问该试样的取向度为多少？解：f= 0.625第三章高分子溶液一、判断题1.交联聚合物的交联度越大，其溶胀度越大。2.理想溶液的混合热小于零。3.对于非极性高聚物，溶剂的溶度参数1与高聚物的2越接近，那么溶剂越优良。

21、4.条件下，高分子溶液为真实的理想溶液。5.增塑聚合物属于高分子浓溶液的畴。6.高分子晶格模型中高分子链段均匀分布的假定对高分子稀溶液是合理的。7.高分子溶液在温度时，1E0，说明高分子溶液是一种真的理想溶液。8.非极性增塑剂使非极性聚合物的玻璃化温度降低的数值正比于增塑剂的体积分数9高分子溶液温度愈高，溶剂化作用愈强，高分子链愈伸展。10Hiderbrand溶度公式适用于各种聚合物溶液的混合热的计算。11.任何结晶高聚物不用加热，都可溶于其良溶剂中。二、选择答案1、以下四种聚合物在各自的良溶剂中，常温下不能溶解的为A 。A、 聚乙烯， B、聚甲基丙烯酸甲酯， C、无规立构聚丙烯， D、聚氯乙

22、烯2、高分子溶液与小分子理想溶液比拟，说确的是 C 。A、高分子溶液在浓度很小时，是理想溶液。B、高分子溶液在温度时，1E0，说明高分子溶液是一种真的理想溶液。C、高分子溶液在条件时，HM和SM都不是理想值，不是理想溶液。D、高分子溶液在条件时，高分子链段间与高分子链段和溶剂分子间相互作用不等。3、聚合物溶度参数一般与其 A 无关。A、 分子量 B、极性大小 C、分子间力 D、聚能密度4、Huggins参数c1在温度下的数值等于 B A、0.0， B、0.5， C、1.0， D、2.05、溶剂对聚合物溶解能力的判定原那么，说法错误的选项是 B 。A、“极性相近原那么 B、“高分子溶剂相互作用参

23、数1大于0.5原那么C、“聚能密度或溶度参数相近原那么 D、“第二维修系数A2大于0原那么6、以下四种溶剂室温下Huggings相互作用参数中，室温能溶解聚氯乙烯的为 A 。A、 四氢呋喃c10.14B、二氧六环0.52C、丙酮0.63，D、丁酮1.747、以下四种溶剂中，对PVC树脂溶解性最好的是 A 。 A 环己酮， B 苯， C 氯仿， D 二氯乙烷8、同一种聚合物在 A 中，其分子链的均方末端距最大。A、良溶剂， B、浓溶液， C、熔体， D、溶液9、以下关于冻胶的描述中不正确的选项是 A 。A、冻胶加热不能溶解和熔融 B、分子交联的冻胶可得到黏度小浓度大的浓溶液C、冻胶属于高分子浓溶

24、液畴 D、分子交联的冻胶对纺丝不利10、高分子溶解在良溶剂中，那么 D 。A、11/2, 1 E0；B、11/2, 1 E0，C、11/2, 1E0， D、11/2, 1 E0 三、填空题1、 Huggins参数和第二维利系数都表征了高分子“链段与溶剂分子间之间的相互作用。2、判定溶剂对聚合物溶解力的原那么有(1)极性相近原那么、(2)溶度参数相近原那么和(3)c1 顺式聚1,4丁二烯，B、聚丙烯聚己酰胺，C、聚己二酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯，D、聚氯乙烯聚偏二氯乙烯13、结晶度对聚合物性能的影响，错误的描述为 C 。A、随结晶度的提高，拉伸强度增加，而伸长率及冲击强度趋于降低；B、结晶聚

25、合物通常呈乳白色，不透明，如聚乙烯、尼龙。C、球晶尺寸大，材料的冲击强度要高一些。14、以下聚合物的熔点顺序为：BCA。A聚乙烯；B聚酰胺；C聚丙烯15、以下聚合物中玻璃化转变温度最高的是 A 。A、聚氯乙烯， B、聚乙烯， C、氯化聚乙烯， D、聚二甲基硅氧烷16、以下实验方法中，B不可以用来测定聚合物的结晶速率。A、偏光显微镜， B、动态力学性能DMAC、膨胀计法， D、示差扫描量热法DSC17、以下因素中，使Tg降低的是C 。A、增加分子量， B、分子之间形成氢键， C、参加增塑剂， D、交联18、不能用来测定聚合物结晶度的方法是D。A、密度法， B、X-射线衍射法， C、示差扫描量热法

26、， D、动态力学法DMA19、塑料的使用温度围是( A )。ATbTTg或 TTm; BTgTTf; CTmTTd; DTfTTd;20、橡胶的使用温度围是( B )。ATbTTg; BTgTTf; CTmTTd; DTfTTd;三、填空题1、三，玻璃态、高弹态，粘流态2、平衡, 松弛3、b分子运动的时间依赖性，c分子运动的温度依赖性。4、自由体积理论，等自由体积分数5、量热法，热机械法。6、TgT D AB熔融为一级相转变GHTS0 H熔融热与分子间作用力强弱有关，分子间作用力大，H越大Tm越高；S为溶解前后分子混乱程度的变化，与分子链柔顺性有关。分子链柔性差，S越小Tm越高。C、 D有氢键

27、，分子间作用力大，故熔点较A和B 高；C 的氢键密度更大，故C的熔点高于D；B有孤立双键，链的柔性更大，故B的熔点小于A。4、示意画出结晶性聚合物的结晶速率温度曲线，在图中示意标出Tg和Tm的位置，并对该曲线简要解释，并提出获得小晶粒构造的方法，并简要说明晶粒尺寸与温度控制的关系。答：可把Tg与Tm之间的温度围分成几个区域：I区：熔点以下1030围，是熔体由高温冷却时的过冷温度区。成核速度极小，结晶速度实际等于零；II区：在这个区域中，成核过程控制结晶速度，结晶速度不高；III区：最大结晶速度出现于此区域，是熔体结晶生成的主要区域；区：结晶速度随温度降低迅速下降。结晶速度主要由晶粒生长过程控制

28、。结晶速度TgTmaxTmIII晶粒生长过程控制成核过程控制结晶速度-温度曲线分布示意图获得小晶粒构造的方法：一方面可采用参加成核剂，使晶核数目增加，晶粒变小；另一方面可采用将熔化的聚合物急速冷却淬火。高温慢速结晶，得到晶粒较大；低温快速结晶，得到晶粒较小。第六章橡胶弹性一、概念1、熵弹性：交联橡胶拉伸时，能几乎不变，而主要引起熵的变化。在外力的作用下，橡皮分子链由原来的蜷曲状态变为伸展状态，熵值由大变小，终态是一种不稳定的体系，当外力除去后，就会自发的回复到初态。这就说明了高弹性主要是由橡皮部熵的奉献。橡胶的这种高弹性也称作熵弹性。2、热塑性弹性体：如SBS是一种兼有塑料和橡胶特性，在常温有橡胶高弹性，一定温下又能塑化成型的高分子材料，称为热塑性弹性体二、选择答案1、你会选 A 聚合物用作液氮罐的软密封。液氮沸点为77KA、硅橡胶， B、顺丁橡胶，C、天然橡胶， D、丁苯橡胶2、橡胶试样快速拉伸，温度升高的原因是 C 。分子链从蜷曲到伸展，熵减小放热，分子摩擦放热，拉伸诱导结晶放热。A、 B、 C、 D、以上皆不对3、以下因素中，与理想高弹体的弹性直接相