高分子物理答案（第三版）
第1章高分子的鏈結構
1.寫出聚氯丁二烯的各種可能構型。
等。 2．
構象與構型有何區別？聚丙烯分子鏈中碳—碳單鍵是可以旋轉的，通過單鍵的內旋轉是否可以使全同立構聚丙烯變為間同立構聚丙烯？為什麼？
答：（1）區別：構象是由於單鍵的內旋轉而產生的分子中原子在空間位置上的變化，而構型則是分子中由化學鍵所固定的原子在空間的排列；構象的改變不需打破化學鍵，而構型的改變必須斷裂化學鍵。
（2）不能，碳-碳單鍵的旋轉只能改變構象，卻沒有斷裂化學鍵，所以不能改變構型，而全同立構聚丙烯與間同立構聚丙烯是不同的構型。
3.為什麼等規立構聚丙乙烯分子鏈在晶體中呈31螺旋構象，而間規立構聚氯乙烯分子鏈在晶體中呈平面鋸齒構象？
答（1）由於等歸立構聚苯乙烯的兩個苯環距離比其范德華半徑總和小，產生排斥作用，使平面鋸齒形（…ttt…）構象極不穩定，必須通過c-c鍵的旋轉，形成31螺旋構象，才能滿足晶體分子鏈構象能最低原則。
（2）由於間規聚氯乙烯的氯取代基分得較開，相互間距離比范德華半徑大，所以平面鋸齒形構象是能量最低的構象。
4.哪些引數可以表徵高分子鏈的柔順性？如何表徵？
答：（1）空間位阻引數（或稱剛性因子），值愈大，柔順性愈差；
（2）特徵比cn，cn值越小，鏈的柔順性越好；
（3）連段長度b，b值愈小，鏈愈柔順。
5．聚乙烯分子鏈上沒有側基，內旋轉位能不大，柔順性好。該聚合物為什麼室溫下為塑料而不是橡膠？
答：這是由於聚乙烯分子對稱性好，容易結晶，從而失去彈性，因而在室溫下為塑料而不是橡膠。
6.從結構出發，簡述下列各組聚合物的效能差異：
（1）聚丙烯睛與碳纖維；
（2）無規立構聚丙烯與等規立構聚丙烯；
（3）順式聚1，4-異戊二烯（天然橡膠）與反式聚1，4-異戊二烯（杜仲橡膠）。
（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯與交聯聚乙烯。
7.比較下列四組高分子鏈的柔順性並簡要加以解釋。
解：8.
某單烯類聚合物的聚合度為104，試估算分子鏈完全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鏈。）
答：81.6倍
9.無規聚丙烯在環己烷或甲苯中、30℃時測得的空間位阻引數（即剛性因子）δ=1.76,試計算其等效自由連線鏈長度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（已知特徵比cn=12）。
答：均方末端距為2276.8nm2。
第2章聚合物的凝聚態結構
1.名詞解釋
凝聚態，內聚能密度，晶系，結晶度，取向，高分子合金的相容性。
凝聚態：為物質的物理狀態，是根據物質的分子運動在巨集觀力學效能上的表現來區分的，通常包括固體、液體和氣體。
內聚能密度：ced定義為單位體積凝聚體汽化時所需要的能量，單位：
晶系：根據晶體的特徵對稱元素所進行的分類。
結晶度：試樣中的結晶部分所佔的質量分數（質量結晶度）或者體積分數（體積結晶度）。
取向：聚合物的取向是指在某種外力作用下，分子鏈或其他結構單元沿著外力作用方向的擇優排列。
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構均一程度不等的共混物所具有的親和性。
2.什麼叫內聚能密度？它與分子間作用力的關係如何？如何測定聚合物的內聚能密度？
答：（1）內聚能密度：ced定義為單位體積凝聚體汽化時所需要的能量，單位：
（2）內聚能密度在300以下的聚合物，分子間作用力主要是色散力；內聚能密度在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晶時，可能得到哪幾種主要的結晶形態？各種結晶形態的特徵是什麼？
答：（1）可能得到的結晶形態：單晶、樹枝晶、球晶、纖維狀晶、串晶、柱晶、伸直鏈晶體；
（2）形態特徵：
單晶：分子鏈垂直於片晶平面排列，晶元厚度一般只有10nm左右；
樹枝晶：許多單晶元在特定方向上的擇優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呈現特有的黑十字消光，有些出現同心環；
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：中心貫穿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元厚度與分子鏈長度相當。
4.測定聚合物的結晶度的方法有哪幾種？簡述其基本原理。不同方法測得的結晶度是否相同？為什麼？
答：（1）密度法，x射線衍射法，量熱法；（2）密度法的依據：分子鏈在晶區規整堆砌，故晶區密度大於非晶區密度；x射線衍射法的依據：
總的相干散射強度等於晶區和非晶區相干散射強度之和；量熱法的依據：根據聚合物熔融過程中的熱效應來測定結晶度的方法。（3）不同，因為結晶度的概念缺乏明確的物理意義，晶區和非晶區的界限很不明確，無法準確測定結晶部分的量，所以其數值隨測定方法不同而不同。
5.高分子液晶的分子結構有何特點？根據分子排列有序性的不同，液晶可以分為哪幾種晶型？如何表徵？
答：（1）高分子液晶分子結構特點：
1. 分子主幹部分是棒狀（筷形），平面狀（碟形）或曲面片狀（碗形）的剛性結構，以細長棒狀最為常見；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，因而在液態下具有維持分子作某種有序排列所需要的凝聚力；c.
分子上可能含有一定的柔性結構。
（2）液晶晶型：a.完全沒有平移有序—向列相即n相，用單位向量表示；b.
一維平移有序（層狀液晶）—近晶a（）和近晶c()；c.手徵性液晶，包括膽甾相（ch）和手徵性近晶相；d.盤狀液晶相。
（3）液晶態的表徵一般為：a.偏光顯微鏡下用平行光系統觀察；b.熱分析法；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究現狀，舉例說明其應用價值。
答：液晶高分子被用於製造防彈衣，纜繩及航空太空飛行器大型結構部件，可用於新型的分子及原子複合材料，適用於光導纖維的被覆，微波爐件，顯示器件資訊傳遞變電檢測
7.取向度的測定方法有哪幾種？舉例說明聚合物取向的實際意義。
（1）用光學顯微鏡測定雙折射來計算;(2)用聲速法測定；（3）廣角x射線衍射法；（4）紅外二向色性；（5）偏正螢光法。
8.某結晶聚合物的注射製品中，靠近模具的皮層具有雙折射現象，而製品內部用偏光顯微鏡觀察發現有maltese黑十字，並且越靠近製品芯部，maltese黑十字越大。試解釋產生上述現象的原因。
如果降低模具的溫度，皮層厚度將如何變化？
答：（1）由於形成球晶，球晶具有雙折射現象，自然光經過偏振片變為偏振光，通過球晶發生雙折射，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，產生相位差而干涉，使呈現黑十字消光影象，製品外部與模具接觸，冷卻速度快，球晶來不及生長而成多層片晶或小球晶，而製品芯部溫度高，結晶時間充分，生長為大球晶，因此消光影象更大。
（2）降低溫度會增加過冷度，縮短結晶時間，因而皮層厚度增加。
9.採用「共聚」和「共混」方法進行聚合物改性有何異同點？
解：略。
10.簡述提高高分子合金相容性的手段
答：提高高分子合金的相容性一般用加入第三組分增溶劑的方法。
增溶劑可以是與a、b兩種高分子化學組成相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別與之相容的嵌段或接枝共聚物。
11.某一聚合物完全結晶時的密度為0.936g/cm3,完全非晶態的密度為0.854g/cm3,現知該聚合物的實際密度為0.900g/cm3,試問其體積結晶度應為多少？
（體積結晶度為0.561）
12.已知聚乙烯晶體屬斜方晶系，其晶胞引數a=0.738nm,b=0.495nm,c=0.254nm.
(1)根據晶胞引數,驗證聚乙烯分子鏈在晶體中為平面鋸齒形構象;
(2)若聚乙烯無定形部分的密度ρa=0.83g/cm3,試計算密度ρ=0.97g/cm3聚乙烯試樣的質量結晶度。
13.用聲波傳播測定拉伸滌綸纖維的取向度。若試驗得到分子鏈在纖維軸方向的平均取向角為30。，試問該試樣的取向度為多少？
第3章高分子溶液
1.溶度引數的含義是什麼？「溶度引數相近原理」判斷溶劑對聚合物溶解能力的依據是什麼？
答：（1）溶度引數：是指內聚能密度的平方根；
（2）依據是：，因為溶解過程》0，要使<0，越小越好，又因為?，所以與越相近就越小，所以可用「溶度引數相近原理」判斷溶劑對聚合物的溶解能力。
2.什麼叫高分子θ溶液？它與理想溶液有何本質區別？
答：（1）高分子θ溶液：是指高分子稀溶液在θ溫度下（flory溫度），分子鏈段間的作用力，分子鏈段與溶劑分子間的作用力，溶劑分子間的作用力恰好相互抵消，形成無擾狀態的溶液。
此時高分子—溶劑相互作用引數為1/2,內聚能密度為0.（2）理想溶液三個作用力都為0，而θ溶液三個作用力都不為0，只是合力為0.
晶格模型理論推導高分子溶液混合熵時作了哪些假定？混合熱表示式中huggins引數的物理意義是什麼？
答：（1）假定：a.
溶液中分子排列也像晶體中一樣，為一種晶格排列；b.高分子鏈是柔性的，所有構象具有相同的能量；c.溶液中高分子「鏈段」是均勻分布的，即「鏈段」占有任一格仔的機率相同。
（2）物理意義：反映高分子與溶劑混合時相互作用能的變化。
4.什麼叫排斥體積效應？flory-kingbuam稀溶液理論較之晶格模型理論有何進展？
答：（1）排斥體積效應：在高分子稀溶液中，「鏈段」的分布實際上是不均勻的，高分子鏈以乙個被溶劑化了的鬆懈的鏈球散布在純溶劑中，每個鏈球都占有一定的體積，它不能被其他分子的「鏈段」占有。
（2）進展：把「鏈段」間的排斥體積考慮進去，更符合實際。
5.高分子合金相分離機理有哪兩種？比較其異同點。
解：略。
6.苯乙烯-丁二烯共聚物（δ=16.7）難溶於戊烷（δ=14.4）和醋酸乙烯（δ=17.8）。若選用上述兩種溶劑的混合物，什麼配比時對共聚物的溶解能力最佳？
解：7.計算下列三種情況下溶液的混合熵，討論所得結果的意義。
（1）99e12個小分子a與1e8個小分子b相混合（假定為理想溶液）；
（2）99e12個小分子a與1e8個小分子b（設每個大分子「鏈段」數x=1e4）相混合（假定符合均勻場理論）；
（3）99e12個小分子a與1e12個小分子b相混合（假定為理想溶液）。
答：（1）；（2）;（3）.
結果說明，絕大多數高分子溶液，即使在濃度小時，性質也不服從理想溶液的規律，混合熵
比小分子要大十幾倍到數十倍，乙個高分子在溶液中可以起到許多個小分子的作用，高分子溶液性質與理想溶液性質偏差的原因在於分子量大，分子鏈具有柔順性，但乙個高分子中每個鏈段是相互連線的，起不到x（連段數）個小分子的作用，混合熵比xn個小分子來得小。
8.在20℃將10-5mol的聚甲基丙烯酸甲酯（=105, ρ=1.20g/cm3）溶於179g氯仿（ρ=1.
49 g/cm3）中，試計算溶液的混合熵、混合熱和混合自由能。（已知χ1=0.377）
答：;;
9.假定共混體系中，兩組分聚合物（非極性或弱極性）的分子量不同但均為單分散的，xa/xb=r。試寫出計算臨界共溶溫度下組成關係的方程式，畫出r分別為小於1、等於1和大於1時，該體系的旋節線示意圖。
高分子物理部分習題
一 名詞解釋 1 構型與構象 2 高聚物的熔點 3 內聚能密度 4 玻璃化溫度 5 應力鬆弛6 內耗7.旋光異構8.高分子液晶 9.溶劑10.熵彈性 二 填空題 1.聚合物的粘彈性體現在具有三種力學鬆馳現象。3分 2.分子間的范德華力包括和 1.5分 3.作為橡膠 塑料和纖維使用的聚合物之間的主要區...
高分子物理西南大學第5 6章習題答案
第5 6章習題答案 1.解 1 聚乙烯 聚異丁烯 天然橡膠 聚丁二烯和丁苯橡膠都有較好的柔順性，它們適合於用作彈性體。其中聚乙烯由於結構高度對稱性，太易於結晶，從而實際上只能用作塑料，但從純c c單鍵的結構來說本來應當有很好的柔順性，理應是個橡膠。2 聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚醋酸乙烯酯和聚氯乙...
高分子物理習題集大全 下
課程名稱 高分子物理 含實驗 一 考試的總體要求 要求考生掌握高分子各層結構內容 分子運動特點 力學效能和溶液性質幾方面的基本概念，了解高分子各層結構和效能間的相互聯絡。二 考試的內容及比例 1 高分子鏈結構 15 範圍 結構特點 各級結構包含的具體內容 大分子鏈的構象統計。掌握內容 該部分內容所涉...