高分子物理作业习题文档格式.docx
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a、硬质橡胶b、HDPE
14.下列哪种聚合物是支链聚合物（）
a、HDPEb、等规聚丙烯c、LDPE
15.等规聚丙烯的大分子链，在晶体中呈螺旋构象。
16.任何一种"
无规线团"
状高分子链都可以按等效自由结合链处理。
17.由于聚乙烯醇分子链每隔一个碳原子便出现一个不对称碳原子，即聚乙烯醇是等规立构高分子，因此可以结晶。
18.由于构型和构象都是指分子中原子或基团在空间的不同排列，因此二者并无区别。
19.链段是高分子链中最小的独立运动单元，通过热力学性质和动力学性质的测定均可求得其长度，且结果完全相同。
20.所谓"
自由连接链"
就是链段长度等于键长的高分子链。
21.根据链结构，将下列聚合物按柔性大小排列成序并说明原因
聚乙烯顺式1，4-聚丁二烯聚丙烯
22.根据链结构，将下列聚合物按柔性大小排列成序并说明原因
聚氯丁二烯聚氯乙烯聚1、2-二氯乙烯
23.根据链结构，将下列聚合物按柔性大小排列成序并说明原因
聚丙烯聚氯乙烯聚丙烯腈
24.根据链结构，将下列聚合物按柔性大小排列成序
聚二甲基硅氧烷聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚苯
25.末端距分布符合高斯分布的高分子链，均方末端距和均方回转半径间的关系为（）。
26.高分子链中可旋转的单键数目越多，内旋转越（），构象数越（）；
链段数越多，链段长度越（），链的柔顺性越（）。
27.α-烯烃单体在聚合时，由于旋光异构体的存在将使这类高分子可能产生（）、（）和（）三种立体异构
28.烯类单体的加成聚合常常会产生不同的单体单元键合方式，其中常见的有（）、（）或（）结构
29.常温下聚乙烯是塑料，而聚异丁烯是弹性体，所以前者的热力学链段长度比后者（），动力学链段长度比后者（）。
30.从分子链尺寸的统计计算法知道，最可几末端距和平均末端距的计算公式为（）和（）。
31.高分子链完全伸直时，其均方末端距的计算公式为（）；
而等效自由结合链的均方末端距计算公式为（）。
32.从分子链尺寸的几何计算法知道，自由结合链、自由旋转链、实际高分子链的均方末端题计算公式分别为（）、（）和（）。
33.根据高分子链结构单元的组成及链的结构，我们可以把高分子分成（）、（）、（）、（）和（）五类。
34.高聚物结构是指组成高分子的不同尺度的结构单元在空间的相对排列，它包括（）和（）。
35.由于二次结构是指单个高分子的大小和在空间所存在的各种形状（构象），故又称为（）。
36.表征高分子链柔顺性可以用如下三个参数（）；
（）；
（）。
37.链的构型是指分子中由化学键所固定的几何排列，这种排列是稳定的，要改变构型必须（），其内容包括（）。
38.由于一次结构是限于研究一个大分子内一个结构单元或几个结构单元间的关系，故又称为（）。
39.近程结构高分子一次结构内容包括（）、（）、（）和（）；
高分子的二次结构讨论的内容是（）；
高分子的聚集态结构属于（）。
40.交联高聚物的特性是不（）、不（）。
41.写出自由连接链的均方末端距表达式，说明末端距值与分子链柔性的关系（与自由旋转链对照）。
42.通常情况下，动力学链段长度比热力学链段长度大。
43.高压法生产的聚乙烯密度较小，而低压法生产的聚乙烯密度却较大。
44.聚乙烯在晶体中的构象为平面锯齿型，聚丙烯在晶体中的构象为螺旋型。
45.如果PP的等规度不高，可否用改变构象的方法提高等规度？
为什么？
三、基本应用与基本计算
1.假定聚丙烯主键长为0.154nm，键角为109.5°
，聚丙烯的空间位阻参数σ=1.76，试求其等效自由结合链的链段长度。
2.假定聚乙烯的聚合度为2000，键角为109.5°
，求伸直链的长度Lmax与自由旋转链的根均方末端距之比值，并由分子运动观点解释某些聚合物材料在外力作用下可以产生很大形变的原因。
3.若将聚乙烯看作自由旋转链，其末端距服从Gauss分布函数，且已知C-C键长为0.154nm，键角为109.5°
，试求：
（1）聚合度为5x104，聚乙烯的平均末端距、均方末端距和最可几末端距；
（2）末端距在±
10nm处出现的几率。
4.假定有两种聚合物A和B，其分子量分别为Ma=2.0×
105；
Mb=1.8×
106，在溶液中测得其均方末端距h2a=6.4×
103nm2；
h2b=8.1×
104nm2，一维扩张因子αa=2,αb=3，试由以上数据判断哪一种聚合物链的柔顺性好。
5.计算聚合度为1×
103的PE的自由旋转链根均方末端距（h2f·
r）1/2（C-C链键长为0.154nm，cos109O28'
=-1/3），如用光散射法测得在θ溶剂中上述样品的根均方回转半径（S20）1/2为6.74nm，试计算链刚性因子（α=（h20）1/2/（h2f·
r）1/2）。
6.影响高分子链柔顺性的因素都有哪些。
7.高分子的构型与构象有何区别？
PP的螺旋型链是属于构型问题还是构象问题？
如果PP的规整度不高，能否用单键旋转改变构象的办法提高规整度？
8.高聚物的结构都研究哪些内容。
9.讨论线型聚异戊二烯可能有哪些不同构型？
10.以键为单位统计大分子链的末端距与以链段为单位统计末端距有何异同？
哪种方法更符合实际情况？
第二章聚合物的凝聚态结构
一、概念与名词
内聚能与内聚能密度晶体空间点阵晶胞和晶系晶面同质异晶现象单晶多晶非晶聚合物单晶球晶黑十字消光现象结晶度淬火退火液晶取向取向度织态结构高分子合金相容性HIPS增强材料复合材料活性填料惰性填料
1.两个尼龙-66纤维试样，用双折射法测得的Δn值完全相同，所以纤维中大分子链的取向状态也完全相同。
2.由于高压聚乙烯是在高温高压下聚合而成，因此这种聚乙烯具有伸直链晶片形态。
3.等规聚丙烯只有一种结晶形态—单斜晶系，而聚四氟乙烯有多种结晶形态。
4.从结构的观点看，聚合物球晶属于（）
a、单晶体b、多晶体c、非晶体
5.由（）事实证明了结晶高聚物有（）；
Flory由（）的实验结果证明非晶态高聚物是由（）结构组成的。
6.聚乙烯，等规聚丙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯的晶胞分别属于（）、（）、（）晶系和（）、（）、（）晶格；
在晶胞中分子链分别为：
（）、（）、（）构象。
7.在挤压拉伸加工的结晶型聚合物薄膜中，其结晶形态主要是（）。
8.塑料、纤维、橡胶三大合成材料，其内聚能密度的大小次序为（）>
（）>
9.高分子材料被取向后，在取向方向上力学性能（），在非取向方向上力学性能（）。
10.按照外力作用方式，高分子材料的取向可分为（）和（）两大类。
11.内聚能及内聚能密度如何测定，测定内聚能及内聚能密度有何意义
12.从大量聚合物的ρa、ρc数据归纳得到：
ρc/ρa=1.13，若晶区与非晶区有线性加和性，试证明下列粗略估计聚合物结晶度的关系式成立：
ρ/ρa=1+0.13Xcv
13.SBS为热塑性弹性体。
14.
1.若已知聚甲基丙烯酸甲酯的α=β=γ=90°
，a=2.108nm，b=1.217nm，c=1.196nm，测得的ρ=1.23g/cm3，Mo=100.1，试求每个晶胞单元中的重复结构单元数。
2.由文献查得涤纶树脂的密度ρc=1.50×
103kg.m-3和ρa=1.335×
103kg.m-3，内聚能ΔE=66.67KJ.mol-1（单元），今有一块1.42×
2.96×
0.51×
10-6m3涤纶试样，重量为2.92×
10-3kg,试由以上数据计算：
（1）涤纶树脂试样的密度和结晶度；
（2）涤纶树脂的内聚能密度；
（3）涤纶树脂的溶度参数。
3.在聚丙烯的抽丝过程中，若牵伸比相同而分别采用冷水冷却和90℃热水冷却，将这两种聚丙烯丝加热到90℃，冷水冷却的收缩率远大于热水冷却的（PP的熔点175℃）
4.高聚物的晶体结构与小分子的晶体结构有什么区别？
研究高聚物晶体结构有何意义。
5.晶态高聚物的结晶形态共有几种类型，在结构上各有何特点？
6.讨论晶态高聚物结构模型理论的发展过程。
7.高分子的"
相容性"
概念与小分子的相溶性概念有什么不同，研究高分子的相容性有何意义。
第三章、高分子溶液
溶胀无限溶胀有限溶胀溶度参数摩尔吸引常数混合熵混合热混合自由能哈金斯参数过量化学位溶胀度第二维利系数θ溶液θ溶剂θ温度临界共溶温度上临界共溶温度下临界共溶温度冻胶凝胶
1.将高聚物在一定条件下（θ溶剂、θ温度）配成θ溶液，此时（）
a.大分子之间作用力=小分子之间作用力.
b.大分子之间作用力>
大分子与小分子之间作用力
c.大分子之间作用力=大分子与小分子之间作用力
d.大分子之间作用力<
2.强极性的晶态高聚物可以在室温下溶解，而非极性的晶态高聚物，只有加热到Tm附近，才能溶解。
3.对于混合熵的贡献，一个大分子相当于许多小分子，但又不等于许多小分子。
4.在高分子溶液中，可以由（）和（）判断高分子在溶液中的形态。
5.凝胶与冻胶的本质区别在于（）。
6.凝胶与冻胶的本质区别在于前者的交联键为（）；
而后者的交联键为（）。
7.由高分子溶液理论可知，通过（）和（）可判断高分子在溶液中形态，通过（）和（）可表征分子的尺寸。
8.高聚物的溶解一般分（）和（）两个阶段。
9.写出高分子和小分子混合熵的表达式，讨论二者的异同点
10.溶度参数如何测定，根据热力学原理解释非极性聚合物为什么能够溶解在与其溶度参数相近的溶剂中。
1.一种聚合物溶液由分子量M2=1×
106的溶质（聚合度Xn=104）和分子量M1=1×
102的溶剂组成，溶液的浓度为1%（质量分数），试计算：
（1）此聚合物溶液的混合熵△Sm
（2）依照理想溶液计算的混合熵△Sim
（3）若把聚合物切成104个单体小分子，并假定此小分子与溶剂构成理想溶液的混合熵△Sim
（4）由上述三种混合熵的计算结果可得出什么结论？
2.在20℃将1×
10-5mol的聚甲基丙烯酸甲酯（Mn=1×
105，ρ=1.20g/cm3）溶于1000ml氯仿（ρ=1.49g/cm3）中，试计算混合熵、混合焓、混合自由能。
已知：
χ1=0.377。
3.在一根聚乙烯醇纤维下端悬挂一只重量适当的砝码，然后一起浸入盛有沸水的烧杯中，发现只要是砝码悬于水中，则纤维情况不变，但若把砝码沉于烧杯底部，则纤维即被溶解，试解释这种现象。
4.由查表得溶度参数数据如下：
二氯甲烷δ1=19.8、环已酮δ1=20.2、PVCδ2=19.2，很明显二氯甲烷的δ1要比环已酮的δ1更接近PVC的δ2，但实际上，前者对PVC的溶解性并不好，而后者则是PVC的良溶剂，为什么？
5.高聚物溶解过程与低分子溶解过程有何不同，晶态与非晶态聚合物的溶解又有什么区别。
6.高分子溶液与理想溶液的行为有较大偏差，试说明理由
7.高聚物溶解度除了与溶质和溶剂的性质有关外，还与温度和溶质分子量有关，试分析其原因。
第四章、聚合物的分子量和分子量分布
级分数量分数重量分数数均分子量重均分子量粘均分子量Z均分子量分子量分布多分散性指数多分散性系数粘度特性粘数爱因斯坦粘度定律瑞利因子Zimm作图法体积排除原理校正曲线普适校正曲线柱效分辨率
1.渗透压法测得的平均分子量，其物理意义（）
a、数均分子量b、粘均分子量c、重均分子量
2.多分散性指数d的取值范围为（）
a、≥1b、>
1c、≥0
3.GPC测定高聚物分子量时，淋洗体积和分子量存在如下关系（）
a、logM=A-BVe；
b、M=A-BVe；
c、logM=A-BlogVe
4.多分散性聚合物，四种统计平均分子量的关系为（）
a、Mn=Mw=Mη=Mzb、Mz>
Mw>
Mη>
Mn
c、Mz>
5.下列哪种高聚物是单分散的（）
a、HDPEb、PVCc、DNA
6.凝胶渗透色谱（GPC）法是按分子的（）将大小不同的分子分开的。
通过GPC法可以得到（）和（）等分子量以及（）的数据。
7.高分子的平均分子量有四种定义，其数学表达式分别是（）、（）、（）和（）；
渗透压法测得的是（），粘度法测得的是（）。
8.多分散高聚物四种统计平均分子量的大小次序为（）；
而单分散高聚物四种统计平均分子量的大小次序为（）；
另外当Mark-Houwink指数α=1时（）；
α=-1时（）。
9.采用GPC技术能否将分子量相同的线型PE和支化PE分开？
10.渗透压法测得的分子量为数均分子量。
11.溶液的粘度随着温度的升高而下降，高分子溶液的特性粘数在不良溶剂中随温度的升高而升高，怎样理解。
1.某种高分子溶剂体系Mark--Houwink参数k和α分别是3.0×
10-3和0.70，假定一试样的浓度为2.5×
10-3g/ml，在粘度计中的流过时间为145.4s，溶剂的流过时间为100s，试估计该试样的分子量，并说明其含义。
2.有一个二聚的蛋白质，它是一个有20%解离成单体的平衡体系，当此体系的数均分子量为80000时，求它的单体分子量（Mo）和平衡体系的重均分子量（Mw）各为多少？
3.如果将分子量为1000，000的2克聚苯乙烯与分子量为10,000的2克聚苯乙烯相混，其Mn和Mw各应为多少？
4.已知聚合物的特性粘度与分子量符合[η]=0.03M0.5式，现有M1=104和M2=105两种单分散级分，若将这两种级分混合，欲分别获得Mn=55000和Mw=55000及Mη=55000的三种试样。
试求每种试样中两个级分的重量分数各应取多少？
5.在308K的PS-环己烷的溶液中，溶液浓度为c=7.36x10-3kg／l，测得其渗透压为24.3Pa，试根据Flory-Huggins溶液理论求此溶液的A2、χ1和PS的Mn。
6.今有下列四种聚合物试样，
（1）分子量为2x103的环氧树脂；
（2）分子量为2x104的聚丙烯腈；
（3）分子量为2x105的聚苯乙烯；
（4）分子量为2x106的天然橡胶.。
欲测其平均分子量，试分别指出每种试样可采用的最适当的方法（至少两种）和所得平均分子量的统计意义。
7.
第五章、聚合物的转变与松弛
玻璃化转变粘流转变玻璃化温度粘流温度自由体积一级相转变二级相转变玻璃化转变的多维性次级转变内增塑外增塑松弛现象松驰时间松弛时间谱熔限最大结晶速率温度Avami方程
1.聚乙烯的Tg=-120℃，因此在常温时，聚乙烯材料会呈非常柔软的状态。
2.线形的晶态高聚物只要处于玻璃化温度以上时，链段就能运动；
处于熔点以上时，链段和大分子就能运动。
3.热塑性塑料的使用温度都在玻璃化温度以下，橡胶的使用温度都在玻璃化温度以上。
4.从结构观点分析，下列高聚物中结晶能力最弱的是（）
a、聚甲醛b、聚对苯二甲酸乙二醇酯c、聚碳酸酯
5.哪种聚合物的Tm与Tg差距较大（）
a、HDPEb、LDPE
6.非晶态聚合物作为塑料使用的最佳温度区间为（）
a、Tb-Tgb、Tg-Tfc、Tg以下
7.由于聚乙烯醇分子链每隔一个碳原子便出现一个不对称碳原子，即聚乙烯醇是等规立构高分子，因此可以结晶。
8.用膨胀计法测定高聚物的Tg时，升温或降温速度越快，测得的Tg值越低。
9.聚碳酸酯，聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯的β松驰，都具有相同的分子运动机理。
10.根据结晶难易程度，将下列聚合物排列成序，并说明原因
聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯
11.根据结晶难易程度，将下列聚合物排列成序，并说明原因
聚己二酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚间苯二甲酸乙二酯
12.根据结晶难易程度，将下列聚合物排列成序，并说明原因
PEPPPVCPSPAN
13.将下列聚合物按熔点高低排列成序，并说明原因
PA6，PA66，PA1010
14.根据链结构，预计下列聚合物Tg高低次序，并说明原因
聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚异戊二烯、聚丙烯酸甲酯、聚碳酸酯
15.根据链结构，预计下列聚合物Tg高低次序，并说明原因
聚氯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚乙炔、聚二甲基硅氧烷
16.将下列聚合物按熔点高低排列成序，并说明原因
聚邻苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙酯、聚间苯二甲酸乙二酯
17.将下列聚合物按熔点高低排列成序，并说明原因
聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚乙烯基叔丁烷、聚异戊二烯
18.将下列聚合物按熔点高低排列成序，并说明原因
聚乙烯、聚偏二氯乙烯、聚已内酰胺、聚丙烯腈、聚丁二烯
19.将下列聚合物按熔点高低排列成序，并说明原因
聚脲、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯、聚酯
20.根据结晶难易程度，将下列聚合物排列成序，并说明原因
聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯
21.根据链结构，预计下列聚合物Tg高低次序并说明原因
聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯
22.根据链结构，预计下列聚合物Tg高低次序并说明原因
聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚丙烯酸、聚碳酸酯
23.根据链结构，预计下列聚合物Tg高低次序并说明原因
聚二甲基硅氧烷、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、聚苯醚
24.高聚物的分子量高及分子量分布宽，其结晶速度（）。
25.用非极性的增塑剂增塑高聚物时，与增塑剂的（）成正比，用极性增塑剂时，Tg降低数值与增塑剂的（）成正比。
26.张力可以使聚合物的Tg变（），压力可以使聚合物的Tg变（）。
27.从热力学上讲，晶态高聚物的熔化属于（），与低分子晶体熔化相比只有程度上的差异，没有（）。
28.玻璃化转变是指线型非晶态聚合物经过某个温度时，由（）过渡到（）的转变过程。
降温时，它是大分子链段（）运动的温度。
Tg转变是一种与含有50-100个主链碳原子的（）运动有关的运动过程。
Tg时，一切聚合物有着相同的（）分数，其值为（）。
Tg值通常表示塑料的耐（）性。
橡胶的耐（）性。
在Tg以下，聚合物还有（）等次级转变，正因为如此使得工程塑料在Tg以下，有一定的（）性。
29.
30.腈纶用湿法纺丝，涤纶用熔融法纺丝。
31.PET从Tm以上迅速冷却可得到透明的玻璃体。
32.欲提高高聚物的耐热性，一般可采取哪些措施？
33.塑料在交变外力作用下比在静态外力作用下耐热，而橡胶在静态外力作用下比在动态外力作用下耐寒。
34.影响聚合物结晶速率的因素主要有哪些
35.影响聚合物熔点的因素主要有哪些
36.试从分子运动角度分析高聚物结晶的熔化过程与玻璃化转变过程有什么本质的不同？
37.影响结晶聚合物结晶能力的因素主要有哪些
38.用膨胀计法测定聚合物玻璃化温度时，在Tg前后，试样的比容发生突变，所以水银柱高度-温度曲线将发生偏折。
39.无规聚醋酸乙烯酯通常为非晶态高聚物，但其水解产物聚乙烯醇却是晶态高聚物。
40.解释非晶高分子材料当M（分子量）超过一定程度后，随着分子量的增大，Tf增高，而Tg基本不变的原因。
41.为什么结晶高聚物在Tg-Tm范围内才能结晶？
42.分别画出无规PS，一般分子量PE，超高分子量PE的温度--形变曲线，标出有关转变温度和力学状态。
43.导出高聚物结晶动力学方程（Avrami方程），说明如何应用该方程确定结晶速度和解释结晶机理。
44.聚乙烯为塑料，全同立构聚丙烯也是塑料，而乙丙无规共聚物却是橡胶。
45.结晶聚合物的熔点与熔限会因结晶温度的不同而发生变化。
46.聚合物主链中引入不可内旋转的苯环以后，其熔点便要升高，并且相邻两苯环之间的单键数目越少，则熔点越高。
1.根据实验得到的聚苯乙烯的比容--温度曲线的斜率：
T>
Tg时，（dv/dT）r=5.5×
10-4cm3/g·
K；
T<
Tg时，（dv/dT）g=2.5×
K。
假如每摩尔链的超额自由体积贡献是53cm3，试订定从自由体积理论出发得到的分子量对Tg影响的方程中聚苯乙烯的常数K，并写出分子量对聚苯乙烯Tg影响的方程。
2.结晶速度有几种测定方法，从Avrami方程可以得到哪些有意义的物理参数。
3.有两种乙烯和丙烯的共聚物，其组成相同，但其中一种室温时是橡胶状的，温度降至-70℃时才变硬；
而另一种在室温时却是韧而透明的材料，试解释它们内在结构的差别。
4.运用自由体积理论，分析非晶态高聚物比容--温度关系随测定过程中升降温速度变化而变化的原因。
5.画出晶态高聚物的温度--形变曲线，并用分子运动论解释。
6.画出非晶态高聚物的温度--形变曲线，并用分子运动论解释。
7.分析高分子热运动特点。
8.
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