高分子溶液习题.docx

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高分子溶液习题

一．选择

1．用于分级的高分子溶液应选择（）

A．θ溶液B．稀溶液C．浓溶液D．理想溶液

2．高分子-溶剂体系的x1为0.5时，稀溶液中的高分子（）

A．沉淀析出B．处于无扰状态C．没有沉淀析出D．无法预测

3．下列高聚物中，哪些在室温下可以溶解（）

A．尼龙—66B．涤纶C．高密度PED．聚醋酸乙烯酯

4．下列参数中，哪些可作为选择溶剂的依据（）

A．均方末端距B．模量E和模量GC．溶度参数δ

D．相互作用参数x1E．第二维利系数A2F．特性粘度

5．在良溶剂中，线型聚合物能够（）交联聚合物不能溶解，只能（）

A．溶解B．溶胀

6．通常非极性的结晶聚合的在（加热）下溶解，而非晶态聚合物的溶解对（温度）要求不高。

A．加热B．温度C．降温D．压力

7．欲用乙醚（δ=7.4）和乙腈（δ=11.9）溶解氯醋共聚物（δ=10.45），最佳比乙醚占（B）%、乙腈占（）%。

A．67.8B．32.3A．42.3B．23.4

8．下列在室温下有溶剂的高聚物是（）

A．PEB．PA-66C．PSD．PMMAE．硫化橡胶F．PPG．酚醛塑料H．定向聚合PSI．聚乙酸乙烯酯

9．下列在室温下无溶剂的高聚物是（）

A．PEB．PA-66C．PSD．PMMAE．硫化橡胶F．PPG．酚醛塑料H．定向聚合PSI．聚乙酸乙烯酯

10．反映高分子在溶液中形态的参数有（）

A．B．

11．选择溶剂的原则是（）

A．相似相溶观则B．内聚内密度或溶度δC．相似规则溶剂化规则

12．交联高聚物交联点间的平均分子量越大，则交联度（）溶胀度（）

A．小B．大δC．相等

13．高分子一溶剂体系的x1为0.5时，稀溶液中的高分子（）

A．沉淀析出B．处于无扰状态C．没有沉淀析出D．无法预测

二、计算题

1.磷酸-苯酯（δ1=19.6）是聚氯乙烯（δ=19.4）的增塑剂，为了加强它们之间的相溶性，需加入一种稀释剂（（，分子量为350），求其加入的最佳量。

解：

设加入稀释剂的体积分数为，重量为，由溶剂混合法则：

解出，，若取磷酸三苯酯100份，其分子量=326，

（份）

三、简述题

1、写出三个判别溶剂优劣的参数；并讨论它们分别取何值时，该溶剂分别为聚合物的良溶剂、不良溶剂、θ溶剂；高分子在上述三种溶液中的热力学特征以及形态又如何？

解：

为良溶剂，此时，溶解能自发进行，高分子链在溶液中扩张伸展；

为不良溶剂，此时，溶液发生相分离，高分子在溶液中紧缩沉淀；

为θ溶剂，此时与理想溶液的偏差消失，高分子链不胀不缩，处于一种自然状态。

2、溶解聚合物的溶剂可根据内聚能密度（δ）相近的经验规律来进行选择，已知聚丙烯腈的δ=15.4，甲醇的δ=14.5，试问聚丙烯腈能否溶解于甲醇中？

为什么？

从理论上加以解释。

答、不能。

PAN（δ15.4）不能溶解于与δ相近的乙醇、甲醇（δ14.5）等。

因为PAN极性很强，而乙醇、甲醇等溶剂极性太弱了。

3、Flory－Huggins晶格模型理论推导高分子溶液混合熵时作了哪些假定？

混合热表达式中Huggins参数的物理意义是什么？

答：

假定：

①一个格子中只能放一个溶剂分子或一个聚合物链段，

②高分子可以自由卷曲，所有构象具有相同的能量，

③链段与溶剂分子可以在晶格上相互取代聚合物链段均匀分布，

④高分子具有相同的聚合度，

⑤配位数Z不依赖于组分

反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。

法表示一个溶剂分子放到高分子中去时所引起的能量变化。

，；

与溶剂性质的关系：

溶剂的溶解能力越强，值越小；

与温度的关系：

4、选择高聚物溶剂的三原则是什么？

5.、非晶态高聚物,非极性晶态聚合物,极性晶态聚合物和交联聚合物的溶解和溶胀有何特点

答：

a.非晶态高聚物分子的堆砌比较疏松，分子间的相互作用较弱，溶剂分子容易进入高聚物内部，使其溶胀和溶解。

b.非极性晶态高聚物：

室温时几乎不溶解，只有当升高温度至熔点附近，使晶态转变为非晶态后，小分子溶剂才能渗入到高聚物内部而逐渐溶解。

c.极性的晶态高聚物能只能溶于强极性溶剂中，最后要求溶剂与聚合物之间能形成氢键；d.低交联度的高聚物：

只能达到溶胀平衡而不能溶解。

6.、什么是θ温度?

有哪些实验方法可以测定θ温度?

答案:

通过选择合适的溶剂和温度，满足超额化学势等于0的条件称为θ条件或θ状态，θ状态下的温度即为θ温度。

由公式：

在一系列不同的温度T下测定某聚合物-溶剂体系在不同浓度C下的渗透压π，求出A2；以A2-T作图，得一曲线，该曲线与A2=0的交点所对应的温度即为θ温度。

7哈金斯参数χ1的物理意义是什么？

当高聚物和温度选定以后，χ1值与溶剂性质有什么关系？

当高聚物和溶剂选定后，χ1与温度有什么关系？

答：

哈金斯参数χ1反映了高分子与溶剂混合时相互作用能的变化，是一个无因次的量。

χ1kT的物理意义是表示一个溶剂分子放入高聚物中引起的能量变化。

，

当高聚物和温度选定以后，χ1值与成正比。

溶剂与高分子间的结合能越大，χ1值越大。

当高聚物和溶剂选定以后，χ1值与开氏温度成反比。

8.、已知非晶态的聚乙烯的密度为0。

85g/cm3，其内聚能为8.58KJ/mol，试计算：

（1）聚乙烯的内聚能密度

（2）聚乙烯的溶度参数

9.写出两个判别溶剂优劣的参数，它们为何值时，该溶剂是高聚物的良溶剂、不良溶剂和θ溶剂?

 高聚物在上述溶剂中的形态如何?

9、何谓溶胀与溶解？

试从分子运动的观点说明线型高分子和交联高分子溶胀的最后结果的区别。

答案:

溶胀是溶剂分子渗入聚合物内部，即溶剂分子和高分子的某些链段混合，使聚合物体积膨胀。

溶解是完全溶剂化的高分子链进入溶剂，形成均匀分散的高分子均相溶液。

线形高分子在良溶剂中的最终状态：

发生无限溶胀，最终形成均相的高分子溶液。

交联高分子在良溶剂中的最终状态：

发生有限溶胀，形成聚合物凝胶。

10、根据选择溶剂的原则，试判断下列高聚物－溶剂体系在高温下哪些可以溶解？

哪些难溶或不溶？

为什么？

（括号内数字为其溶度参数）

a.有机玻璃（18.8）－苯（18.8）；b.涤纶树脂（21.8）－二氧六环（20.8）；c.聚氯乙稀（19.4）－氯仿（19.2）；d.聚四氟乙烯（12.6）－正癸烷（13.1）；e.聚碳酸酯（19.4）－环己酮（20.2）；f.聚乙酸乙烯酯（19.2）－丙酮（20.2）。

答：

a.可以；有机玻璃为非极性结晶高聚物，苯为非极性溶剂，两者溶度参数接近，高温下可以溶解；b.不溶；因为涤纶树脂为结晶性极性高聚物，要求溶剂与之形成氢键，才利于溶解；c.可以；因为聚氯乙稀为结晶性弱极性高聚物，在高温下可以溶解在溶度参数相近的弱极性溶剂中；d.不溶；聚四氟乙烯为结晶性极性高聚物，要求溶剂与之形成氢键，才利于溶解；e.不溶；聚碳酸酯为结晶性极性高聚物，要求溶剂与之形成氢键，才利于溶解；f.不溶。

聚乙酸乙烯酯为结晶性极性高聚物，要求溶剂与之形成氢键，才利于溶解。

11、何谓凝胶与冻胶？

试从化学结构和物理性能两方面加以比较。

答：

冻胶是由范德华力交联形成的，加热可以拆散范德华力交联，使冻胶溶解。

冻胶可分两种：

如果形成分子内的范德华力交联，成为分子内部交联的冻胶。

高分子链为球状结构，不能伸展，粘度小。

若将此溶液真空浓缩成为浓溶液，其中每一个高分子本身是一个冻胶。

所以，可以得到粘度小而浓度高达30％-40％的浓溶液。

如果形成分子间的范德华力交联，则得到伸展链结构的分子间交联的冻胶，粘度较大。

用加热的方法可以使分子内交联的冻胶变成分子间交联的冻胶，此时溶液的粘度增加。

凝胶是高分子链之间以化学键形成的交联结构的溶胀体，加热不能溶解也不能熔融。

它既是高分子的浓溶液，又是高弹性的固体，小分子物质能在其中渗透或扩散。

交联结构的高聚物不能为溶剂所溶解，却能吸收一定量的溶剂而溶胀，形成凝胶。

12、第二维利系数A2的物理意义是什么?

当A=0时的体系是什么体系?

物理意义是：

高分子链段间的内排斥与高分子链段和溶剂分子能量上的相互作用、两者相互竞争的一个量度。

高分子处在θ状态下无规线团形状。

。

13、什么是溶度参数?

如何测定聚合物的溶度参数?

为什么非极性聚合物能溶解在与其溶度参数相近的溶剂中?

答案:

溶度参数是内聚能密度的平方根。

溶度参数的测定方法有溶胀法和黏度法。

（1）黏度法选择若干个溶度参数与被测聚合物溶度参数相近的溶剂，将被测聚合物分别溶解在这几种溶剂中，在相同浓度和温度条件下测定各个溶液的黏度，溶剂的δ1与被测聚合物的δ2越接近，△Hm就越小，聚合物的溶解状况就越好。

聚合物在溶剂中的充分溶解可使分子链在溶液中充分伸展，导致流体力学体积增加，溶液黏度增大。

因此可以选取黏度最大的溶液中溶剂的溶解度参数作为被测聚合物的溶解度参数。

（2）溶胀法（适用于交联聚合物）选择若干个溶度参数与被测聚合物溶度参数相近的溶剂，将被测聚合物分别在这几种溶剂中溶胀，在相同温度条件下测定聚合物的平衡溶胀比。

溶剂的δ1与被测聚合物的δ2越接近时，△Hm就越小，溶剂就越容易溶胀扩散进入交联聚合物，平衡溶胀比就越大。

所以可以取平衡溶胀比Q最大的溶胀体系所用溶剂的δ作为被测交联聚合物的溶解度参数。

溶解过程的自由能变化：

△Gm=△Hm-T△Sm

△Sm总是大于零的，但另一方面，聚合物溶解过程一般都是吸热的，即△Hm＞0，所以要使溶解过程能够自发进行，△Hm＜T△Sm，或者说△Hm越小越好。

对于非极性高分子与溶剂混合时，△Hm可以用Hildebrand半经验公式来计算：

△Hm=Vφ1φ2（δ1-δ2）2

式中，φ为体积分数；V为总体积，若δ1和δ2越接近，△Hm就越小，两种物质就越容易相互溶解。

14、什么是扩张因子?

扩张因子与高分子的哪些结构参数有关?

如何测定?

答案:

扩张因子为高分子链的均方末端距与θ状态下的无扰均方末端距的比值的平方根。

对于良溶剂，α＞1；对于劣溶剂，α＜1；在θ状态下，α=1。

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