材料科学基础习题第四章答案与翻译Word文件下载.docx

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m=1612.011+141.008+315.999=254.285g/mol

（4）聚二甲硅氧烷：

C2H6OSi

m=28.086+212.011+61.008+315.999=106.153g/mol

4.4聚丙烯的数均分子量为1,000,000g/mol，计算其数均聚合度。

答：

链节为—CH3CH—CH2—，

其分子量：

m=312.011+61.008=42.081g/mol

4.5（a）计算聚苯乙烯链节的分子量

链节为CHC6H5CH2，

分子量：

m=812.011+81.008=104.152

（b）计算重均聚合度为25000的聚苯乙烯的重均分子量

=25000104.152g/mol=2603800g/mol

4.6下表列出了聚丙烯的分子量，计算（a）数均分子量

（b）重均分子量（c）数均聚合度（d）重均聚合度

分子量分布（g/mol）

xi

wi

8,00016,000

0.05

0.02

16,00024,000

0.16

0.10

24,00032,000

0.24

0.20

32,00040,000

0.28

0.30

40,00048,000

0.27

48,00056,000

0.07

0.21

（a）

=0.0512000+0.1620000+0.2428000

+0.2836000+0.2044000+0.0752000=600+3200

+6720+10080+8800+3640=33040（g/mol）

（b）

=0.0212000+0.120000+0.2028000

+0.3036000+0.2744000+0.2152000=240+2000

+5600+10800+11880+10920=41440（g/mol）

（c）聚丙烯链节的分子量：

m=42.081g/mol

（d）

4.7下表列出了某聚合物的分子量分布。

计算（a）数均分子量

（b）重均分子量（c）如果已知这一聚合物的重均聚合度为780，指出此聚合物为表4.3所列聚合物中的哪一个？

为什么？

（d）这一材料的数均聚合度为多少？

分子量分布（g/mol）

15,00030,000

0.04

0.01

30,00045,000

45,00060,000

0.11

60,00075,000

0.26

75,00090,000

90,000105,000

0.12

105,000120,000

0.08

120,000135,000

0.03

=0.0422500+0.0737500+0.1652500

+0.2667500+0.2482500+0.1297500+0.08112500

+0.03127500=900+2625+8400+17550+19800+11700+9000+3825=73800（g/mol）

=0.0122500+0.0437500+0.1152500

+0.2467500+0.2782500+0.1697500+0.12112500

+0.05127500=225+1500+5775+16200+22275

+15600+13500+6375=81450（g/mol）

（c）

此聚合物为聚苯乙烯

4.8根据下面的分子量分布和重均聚合度为585的条件，判断是否为聚甲基丙烯酸甲酯均聚物

8,00020,000

20,00032,000

0.1

32,00044,000

44,00056,000

0.25

56,00068,000

0.23

68,00080,000

0.15

80,00092,000

0.06

0.09

聚甲基丙烯酸甲酯链节分子式为：

C5H8O2

（—CH2CH3COOCH3C—）；

其分子量m=512.011+81.008+215.999=100.117g/mol

重均分子量为：

=0.0114000+0.0526000+0.1238000+0.2550000

+0.2762000+0.2174000+0.0986000

=140+1300+4560+12500+16740+15540+7740=58520

与条件相符，能形成均聚物

4.9高密度聚乙烯通过诱导氯原子随机取代氢而被氯化。

（a）确定取代5%的原始氢原子所需Cl（wt%）的浓度（b）如何区别于传统的聚氯乙烯的制备过程而得到氯化的聚乙烯？

（a）聚乙烯链节为：

—CH2CH2—；

一个链节含有4个氢，现氯取代其中5%的氢，则被氯取代5%氢的链节的分子量为：

m=212.011+40.951.008+40.0535.453

=24.022+3.8304+7.0906=34.943g/mol

其中氯占重量百分数为：

40.0535.453/34.943=20.3wt%

（b）聚氯乙烯是聚乙烯的改性产品。

PVC树脂经过氯化后，分子链排列的不规则性增加，极性增加，使树脂的溶解性增大，化学稳定性增加，从而提高了材料的耐热性及耐酸、碱、盐、氧化剂等的腐蚀的性能。

CPVC是一种应用前景广阔的新型工程塑料。

在富含氯的氯仿和四氯化碳为溶剂，溶解PVC后进行氯化反应。

…..

4.10关于聚合物链，configuration（构型）和conformation（构象）间的区别是什么？

Conformationisthespatialarrangementofatomsinamoleculesthatcancomeaboutthroughfreerotationofatomsaboutasinglechemicalbond.Itcanbechangedwithoutbreakingbonds.Examplerotationaboutsinglebondsproducethecis-trans,andE-Zconformations,especiallyoforganicmolecules.由于分子中的某个原子（或原子基团）绕C-C单键自由旋转而形成的不同的暂时性的易变的空间结构形式，不同的构象之间可以相互转变，在各种构象形式中，势能最低，最稳定的构象是优势构象。

Onthecontrary,configurationispermanentgeometry（各个原子特有的固定的空间排列）.Itreferstospatialarrangementofbondsandcanbechangedonlybybreakingbonds.Example:

L-&

DandR-&

S-configurationsoforganicmoleculescanonlybechangedbybreakingoneormorebondsconnectingthechiralatom.

4.11对于一个线型聚合物分子，其总链长L依赖于链原子间的键长d、分子中的总键数N和骨架链中邻近原子间的键角，其关系如下：

而且，一系列聚合物分子的平均末端距r为：

，线型聚四氟乙烯的数均分子量为500,000g/mol；

计算这一材料的平均L和r值。

PTFE的链节为：

—CF2CF2—，链节的分子量为：

m=212.011+418.998=100.014g/mol

聚合物的数均聚合度为：

每个链节包含有2个C原子，因此有2个C—C单键，聚合物中总键数N=50002=10000。

C—C单键键长：

d=0.154nm，键角：

=109，则聚合物链总长及末端距各为：

4.12利用聚合物链分子总长度L及链平均末端距r的定义，关于线型聚乙烯（a）确定L=2500nm时的数均分子量；

（b）确定r=20nm时的数均分子量

（a）PE的链节为：

—CH2CH2—，d=0.154nm，键角：

=109

由关系式得出：

每个链节包含2个C原子，2个CC单键，聚合物的聚合度为：

19940/2=9970

聚乙烯链节的分子量m=212.011+41.008=28.054g/mol：

数均分子量

=997028.054=279698g/mol

（b）由

关系式得出：

对应的聚合度为:

16866/2=8433，数均分子量

=843328.054=236579g/mol

4.13（a）根据加热后的力学特性及（b）可能的分子结构比较热塑性和热固性聚合物

热塑性聚合物在一定温度范围内，能反复加热软化和冷却硬化的性能，线型或支链型聚合物具有这种性能，很容易进行挤出，注射或吹塑等成型加工。

热固性聚合物加热后产生化学变化，逐渐硬化成型，反应不可逆，再加热也不软化，也不能溶解。

热固性聚合物其分子结构为体型，它包括大部分的缩合树脂，其优点是耐热性高，受压不易变形，其缺点是机械性能较差。

4.14聚酯有些是热塑性有些是热固性。

指出其中的原因之一。

聚酯是由多元醇和多元酸缩聚而得，并在大分子主链的重复单元中含有

结构的高聚物的统称。

如果由饱和的直链结构的多元羧酸和多元醇通过缩聚反应可制得线型聚合物，柔韧性好，如果采用苯环的多元酸与多元醇反应，合成得到含有苯环结构的树脂，苯环的刚性特征赋予树脂以硬度，而苯环的稳定的结构特征赋予树脂以耐化学性。

如果由不饱和多元羧酸与多元醇缩聚，则得到的聚合物在加热时可发生交联，成为热固性聚合物。

4.15（a）能否粉碎和再利用酚醛树脂？

说明相应原因。

（b）能否粉碎再利用聚丙烯，说明相应原因。

酚类和醛类缩聚而成的合成树脂的总称。

通常指由苯酚或其同系物（如甲酚、二甲酚）和甲醛作用而得的液态或固态产品，根据所用原料的类型、酚与醛的配比、催化剂的类型的不同，可制得热塑性和热固性两类不同的树脂。

热塑性酚醛树脂（诺伏腊克树脂）受热时仅熔化而不能变为不溶不熔状态。

但在加入固化剂（如六亚甲基四胺）后则能转变为热固性。

4.16画出（a）间同立构（b）无规立构（c）全同立构的