高分子物理习题参考答案

《高分子物理》标准化作业本参考答案沈阳化工学院材料科学与工程学院《高分子物理》课程组第一章高分子链的结构一、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、由于单键的内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：链段是由若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则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、,,C、P.J.Flory,D、H.Shirakawa2、下列聚合物中，（A）是聚异戊二烯(PI)。A、CCH2nCHCH2CH3B、OCNHOCNHC6H4C6H4nC、CHClCH2nD、OCCH2CH2OOnOC3、下列聚合物中，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、下列四种聚合物中，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、下列说法，表述正确的是（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。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、下列四种聚合物中，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、在下列四种聚合物的晶体结构中，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、6B、7C、8D、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、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、下列四种聚合物中，链柔顺性最差的是（C）。A、CH2CH2n，B、CH2CHnCl，C、CH2nCHCN，D、CH2nCHCH312、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，逐渐阐明高分子材料结构与性能之间的关系。A、H.Staudinger,B、K.Ziegler，G.Natta,C、P.J.Flory,D、H.Shirakawa14、高分子链的构象属于聚合物结构层次中的（B）A、一级结构B、二级结构C、三级结构D、高级结构15、下列说法，表述正确的是（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、下列四种聚合物中，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、若聚合度增加一倍，则自由连接链的均方末端距变为原值的（C）倍。A、B、1.414C、2D、419、在下列四种聚合物的晶体结构中，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、下列高分子中，（B）可以进行重新熔融，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、下列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结构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、几何异构和链接异构。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结构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，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内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、回答下列问题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，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。单键的内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、从链结构和聚集态结构的角度，说明为什么SBS具有热塑性弹性体的性质？若三嵌段结构为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具有两相结构，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贡献，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4×104，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）已知DP＝4×104，化学键数：n=2DP=8×104自由旋转链：hmax/rfh,2=2232ln/22nl=3n=63200=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）σ=，试计算其等效自由连接链的链段长度b（已知碳碳键长为，键角为°）解：2222202nlhhfrnlnlL322sinmaxnmLhb17.1max203、某聚苯乙烯试样的分子量为416000，试估算其无扰链的均方末端距（已知特性比Cn=12）解：DP=416000/104=4000n≈2DP=8000nCnlh220=8000××12=×103（nm2）第二章聚合物的凝聚态结构一、概念1、内聚能密度(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－内聚能。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部分所占的质量分数（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、取向态结构：大分子链、链段或微晶在某些外场(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，所形成的聚集态结构，称为取向态结构。二、选择答案1、下列四种聚合物中，内聚能密度最大的为（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～100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）液晶的流变特性进行的。A、热致向列相，B、溶致向列相，C、热致胆甾相，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是（D）。A、在极稀(浓度约%)的聚合物溶液中，极缓慢冷却生成B、具有规则外形的、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、高分子链规则地近邻折叠形成片晶，高分子链平行于晶面6、下列四种研究方法中，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、近晶C型，D、胆甾型8、聚合物可以取向的结构单元（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，下列三类聚合物内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、下列四种实验方法中，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、下列模型中，（D）是描述聚合物非晶态结构的局部有序模型。A、40年代Bryant提出缨状胶束模型B、50年代英籍犹太人Keller提出的折叠链结构模型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，成本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、下列四种研究方法中，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的相态结构中，其相分离结构为（B）。A、PS－连续相，PB－分散相；B、PB－连续相，PS－分散相；B、PS和PB均为连续相；D、PS和PB均为分散相17、下列说法，表述错误的是（B）。A、HIPS树脂具有“海岛结构”。B、SBS具有两相结构，PS相起化学交联作用。C、HIPS基体是塑料，分散相是橡胶。D、SBS具有两相结构，橡胶相为连续相。18、下列聚合物内聚能密度最大的是（D）。A、1,4－聚丁二烯，B、聚苯乙烯，C、聚氯乙烯，D、聚丙烯腈19、下列模型中，用来描述聚合物非晶态结构模型的是（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，则其结晶形态是（C）。A、单晶，B、串晶，C、球晶，D、片晶三、判断题1.1957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