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潘祖仁高分子化學作業(yè)答案
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第1章 高分子的鏈結(jié)構(gòu)
1.寫出聚氯丁二烯的各種可能構(gòu)型。
等。
2．構(gòu)象與構(gòu)型有何差別？聚丙烯分子鏈中碳—碳單鍵是可以旋轉(zhuǎn)的，通過單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)是否可以使全同立構(gòu)聚丙烯變?yōu)殚g同立構(gòu)聚丙烯？為什么？
答：（1）差別：構(gòu)象是由于單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)而發(fā)生的分子中原子在空間地位上的變更，而構(gòu)型則是分子中由化學鍵所固定的原子在空間的排列；構(gòu)象的轉(zhuǎn)變不需打破化學鍵，而構(gòu)型的轉(zhuǎn)變必需斷裂化學鍵。
?。?）不能，碳-碳單鍵的旋轉(zhuǎn)只能改變構(gòu)象，卻沒有斷裂化學鍵，所以不能轉(zhuǎn)變構(gòu)型，而全同立構(gòu)聚丙烯與間同立構(gòu)聚丙烯是不同的構(gòu)型。
3.為什么等規(guī)立構(gòu)聚丙乙烯分子鏈在晶體中呈31螺旋構(gòu)象，而間規(guī)立構(gòu)聚氯乙烯分子鏈在晶體中呈平面鋸齒構(gòu)象？
答（1）由于等回立構(gòu)聚苯乙烯的兩個苯環(huán)間隔比其范德華半徑總和小，發(fā)生排擠作用，使平面鋸齒形（…ttt…）構(gòu)象極不穩(wěn)固，必需通過C-C鍵的旋轉(zhuǎn)，形成31螺旋構(gòu)象，才干滿足晶體分子鏈構(gòu)象能Zui低原則。
?。?）由于間規(guī)聚氯乙烯的氯代替基分得較開，相互間間隔比范德華半徑大，所以平面鋸齒形構(gòu)象是能量Zui低的構(gòu)象。
4.哪些參數(shù)可以表征高分子鏈的柔順性？如何表征？
答：（1）空間位阻參數(shù)（或稱剛性因子）
，
值愈大，柔順性愈差；
?。?）特征比Cn，Cn值越小，鏈的柔順性越好；
?。?）連段長度b，b值愈小，鏈愈柔順。
5．聚乙烯分子鏈上沒有側(cè)基，內(nèi)旋轉(zhuǎn)位能不大，柔順性好。該聚合物為什么室溫下為塑料而不是橡膠？
答：這是由于聚乙烯分子對稱性好，輕易結(jié)晶，從而失往彈性，因而在室溫下為塑料而不是橡膠，顯微鏡報價配件。
6.從結(jié)構(gòu)動身，簡述下列各組聚合物的性能差別：
?。?）聚丙烯睛與碳纖維；
?。?）無規(guī)立構(gòu)聚丙烯與等規(guī)立構(gòu)聚丙烯；
?。?）順式聚1，4-異戊二烯（自然橡膠）與反式聚1，4-異戊二烯（杜仲橡膠）。
?。?）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯與交聯(lián)聚乙烯。
7.比擬下列四組高分子鏈的柔順性并扼要加以說明。
解：
8.某單烯類聚合物的聚合度為104，試估算分子鏈完整伸展時的長度是其均方根末端距的多少倍？（假定該分子鏈為自由旋轉(zhuǎn)鏈。）
答：81.6倍
9.無規(guī)聚丙烯在環(huán)己烷或甲苯中、30℃時測得的空間位阻參數(shù)（即剛性因子）δ=1.76,試盤算其等效自由銜接鏈長度b（已知碳—碳鍵長為0.154nm,鍵角為109.5°）。
解：b=1.17nm
10.某聚苯乙烯試樣的分子量為416000，試估算其無擾鏈的均方末端距（已知特點比Cn=12）。
答：均方末端距為2276.8nm2。
第2章 聚合物的凝集態(tài)結(jié)構(gòu)
1.名詞說明
凝聚態(tài)，內(nèi)聚能密度，晶系，結(jié)晶度，取向，高分子合金的相容性。
凝聚態(tài)：為物資的物理狀況，是根據(jù)物資的分子活動在宏觀力學性能上的表示來區(qū)分的，通常包含固體、液體和睦體。
內(nèi)聚能密度：CED定義為單位體積凝集體汽化時所須要的能量，單位：
晶系：依據(jù)晶體的特點對稱元素所進行的分類。
結(jié)晶度：試樣中的結(jié)晶部分所占的質(zhì)量分數(shù)（質(zhì)量結(jié)晶度
?。┗蛘唧w積分數(shù)（體積結(jié)晶度
）。
取向：聚合物的取向是指在某種外力作用下，分子鏈或其他結(jié)構(gòu)單元沿著外力作用方向的擇優(yōu)排列。
高分子合金的相容性：兩種或兩種以上高分子，通過共混形成微觀結(jié)構(gòu)均一水平不等的共混物所具有的親和性。
2.什么叫內(nèi)聚能密度？它與分子間作用力的關(guān)系如何？如何測定聚合物的內(nèi)聚能密度？
答：（1）內(nèi)聚能密度：CED定義為單位體積凝聚體汽化時所須要的能量，單位：
?。?）內(nèi)聚能密度在300
以下的聚合物，分子間作用力重要是色散力；內(nèi)聚能密度在400
以上的聚合物，分子鏈上有強的極性基團或者分子間能形成氫鍵；內(nèi)聚能密度在300-400
之間的聚合物，分子間相互作用居中。
3.聚合物在不同條件下結(jié)晶時，可能得到哪幾種重要的結(jié)晶形態(tài)？各種結(jié)晶形態(tài)的特征是什么？
答：（1）可能得到的結(jié)晶形態(tài)：單晶、樹枝晶、球晶、纖維狀晶、串晶、柱晶、伸直鏈晶體；
（2）形態(tài)特點：
單晶：分子鏈垂直于片晶平面排列，晶片厚度一般只有10nm左右；
樹枝晶：很多單晶片在特定方向上的擇優(yōu)生長與堆積形成樹枝狀；
球晶：呈圓球狀，在正交偏光顯微鏡下浮現(xiàn)特有的黑十字消光，有些呈現(xiàn)同心環(huán)；
纖維狀晶：晶體呈纖維狀，長度大大超過高分子鏈的長度；
串晶：在電子顯微鏡下，串晶形如串珠；
柱晶：中心貫串有伸直鏈晶體的扁球晶，呈柱狀；
伸直鏈晶體：高分子鏈伸展排列晶片厚度與分子鏈長度相當。
4.測定聚合物的結(jié)晶度的方法有哪幾種？簡述其基礎(chǔ)原理。不同辦法測得的結(jié)晶度是否雷同？為什么？
答：（1）密度法，X射線衍射法，量熱法；（2）密度法的依據(jù)：分子鏈在晶區(qū)規(guī)整堆砌，故晶區(qū)密度大于非晶區(qū)密度；X射線衍射法的根據(jù)：總的相關(guān)散射強度即是晶區(qū)和非晶區(qū)相關(guān)散射強度之和；量熱法的依據(jù)：依據(jù)聚合物熔融進程中的熱效應(yīng)來測定結(jié)晶度的方式。（3）不同，由于結(jié)晶度的概念缺少明白的物理意義，晶區(qū)和非晶區(qū)的界線很不明白，無法正確測定結(jié)晶部分的量，所以其數(shù)值隨測定辦法不同而不同。
5.高分子液晶的分子結(jié)構(gòu)有何特色？根據(jù)分子排列有序性的不同，液晶可以分為哪幾種晶型？如何表征？
答：（1）高分子液晶分子結(jié)構(gòu)特色：
1. 分子主干部分是棒狀（筷形），平面狀（碟形）或曲面片狀（碗形）的剛性構(gòu)造，以修長棒狀Zui為常見；b.分子中含有對位苯撐，強極性基團，可高度極化或可形成氫鍵的基團，因而在液態(tài)下具有保持分子作某種有序排列所須要的凝集力；c.分子上可能含有必定的柔性構(gòu)造。
?。?）液晶晶型：a.完全沒有平移有序—向列相即N相，用單位矢量
表現(xiàn)；b.一維平移有序（層狀液晶）—近晶A（
）和近晶C(
)；c.手征性液晶，包含膽甾相（Ch）和手征性近晶相；d.盤狀液晶相。
（3）液晶態(tài)的表征一般為：a.偏光顯微鏡下用平行光體系察看；b.熱剖析法；c.X射線衍射；
d.電子衍射；e.核磁共振；f.電子自旋共振；g.流變學；h.流變光學。
6.簡述液晶高分子的研討現(xiàn)狀，舉例闡明其利用價值。
答：液晶高分子被用于制作防彈衣，纜繩及航空航天器大型構(gòu)造部件，可用于新型的分子及原子復(fù)合資料，實用于光導(dǎo)纖維的被覆，微波爐件，顯示器件信息傳遞變電檢測
7.取向度的測定辦法有哪幾種？舉例闡明聚合物取向的實際意義。
?。?）用光學顯微鏡測定雙折射來盤算;(2)用聲速法測定；（3）廣角X射線衍射法；（4）紅外二向色性；（5）偏正熒光法。
8.某結(jié)晶聚合物的注射制品中，靠近模具的皮層具有雙折射現(xiàn)象，而制品內(nèi)部用偏光顯微鏡察看發(fā)明有Maltese黑十字，并且越靠近制品芯部，Maltese黑十字越大。試說明發(fā)生上述現(xiàn)象的原因。假如下降模具的溫度，皮層厚度將如何變更？
答：（1）由于形成球晶，球晶具有雙折射現(xiàn)象，自然光經(jīng)過偏振片變?yōu)槠窆?，通過球晶產(chǎn)生雙折射，分成兩束振動方向垂直的偏振光，兩束偏振光在與檢偏鏡平行方向上存在分量，分量速度不同，產(chǎn)生相位差而干預(yù)，使浮現(xiàn)黑十字消光圖像，制品外部與模具接觸，冷卻速度快，球晶來不及生長而成多層片晶或小球晶，而制品芯部溫度高，結(jié)晶時光充足，生長為大球晶，因此消光圖像更大。
?。?）下降溫度會增添過冷度，縮短結(jié)晶時光，因而皮層厚度增長。
9.采取“共聚”和“共混”方式進行聚合物改性有何異同點？
解：略。
10.簡述進步高分子合金相容性的手腕
答：進步高分子合金的相容性一般用參加第三組分增溶劑的方式。
增溶劑可以是與A、B兩種高分子化學組成雷同的嵌段或接枝共聚物，也可以是與A、B的化學組成不同但能分辨與之相容的嵌段或接枝共聚物。
11.某一聚合物完整結(jié)晶時的密度為0.936g/cm3,完整非晶態(tài)的密度為0.854g/cm3,現(xiàn)知該聚合物的實際密度為0.900g/cm3,試問其體積結(jié)晶度應(yīng)為多少？
（體積結(jié)晶度為0.561）
12.已知聚乙烯晶體屬斜方晶系，其晶胞參數(shù)a=0.738nm,b=0.495nm,c=0.254nm.
(1)依據(jù)晶胞參數(shù),驗證聚乙烯分子鏈在晶體中為平面鋸齒形構(gòu)象;
(2)若聚乙烯無定形部分的密度ρa=0.83g/cm3,試盤算密度ρ=0.97g/cm3聚乙烯試樣的質(zhì)量結(jié)晶度。
13.用聲波傳布測定拉伸滌綸纖維的取向度。若實驗得到分子鏈在纖維軸方向的均勻取向角
為30。，試問該試樣的取向度為多少？
第3章 高分子溶液
1.溶度參數(shù)的含義是什么？“溶度參數(shù)相近原理”斷定溶劑對聚合物溶解才能的根據(jù)是什么？
答：（1）溶度參數(shù)：是指內(nèi)聚能密度的平方根；
?。?）根據(jù)是：
，由于溶解進程
>0，要使
<0，
越小越好，又由于
?，所以
與
越相近
就越小，所以可用“溶度參數(shù)相近原理”斷定溶劑對聚合物的溶解才能。
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