1、高分子物理习题集 -答案 第一章 高聚物的结构 4、 高分子的构型和构象有何区别？如果聚丙烯的规整度不高，是否可以通过单键的内旋转提高它的规整度？ 答：构型：分子中由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排列。 这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。 构象：由于 单键 内旋转而产生的分子在空间的不同形态。 构象的改变速率很快，构象时刻在变，很不稳定，一般不能用化学方法来分离。 不能。提高聚丙烯的等规度须改变构型，而改变构型与改变构象的方法根本不同。构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化，改变构象只 需克服单键内旋转位垒即可实现，而且分子中的单键内旋转是随时发生的，构象瞬息万变，不
2、会出现因构象改变而使间同 PP（全同 PP）变成全同 PP（间同 PP）；而改变构型必须经过化学键的断裂才能实现。 5、试写出线型聚异戊二烯加聚产物可能有那些不同的构型。 答： 按照 IUPAC 有机命名法中的最小原则， CH3 在 2 位上，而不是 3 位上，即异戊二烯应写成 C H 2 CC H 3C H C H 21 2 3 4（一）键接异构：主要包括 1， 4-加成、 1， 2-加成、 3， 4-加成三种键接异构体。 C H 2nCC H 3C H C H 21 , 4 -加 成 C 2nCC H 3C H C H 21， 2 -加 成 C H 2nC C H 3C H C H 23，
3、 4-加 成 （二）不同的键接异构体可能还存在下列 6 中有规立构体。 顺式 1， 4-加成 C H 2 C H 2C H 2 C H 2CC H 3CHC H 3C CH反式 1， 4-加成 C H 2C H 2C H 2C H 2CC H 3CHC H 3C CH 1， 2-加成全同立构 C H 2CCC H 3CCHH HHC H C H 2C HC H 3CCHHC H 2C HC H 3 1， 2-加成间同立构 CCC H 3CCHH HHC H 3CCHHC H 3RRRR = C H C H 2 3， 4-加成全同立构 C H 2C C H 3CC CCHH HHCCHHC H
4、2C C H 3C H 2C C H 3HHH 3， 4-加成间同立构 CC CCHH HHCCHHRRRR = C H 2HHHCC H 36分子间作用力的本质是什么？影响分子间作用力的因素有哪些？试比较聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龙 -66）、聚丙烯酸各有那些分子间作用力？ 答：分子间作用力的本质是：非键合力、次价力、物理力。 影响因素有：化学组成、分子结构、分子量、温度、分 子间距离 。 PE、 PP 是非极性聚合物，其分子间作用力为：色散力； PVC 是极性分子，其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力； 尼龙 -66 是极性分子，结构为 其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散
5、力，氢键； 聚丙烯酸 是极性分子，结构为 其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键。 7下列那些聚合物没有旋光异构，并解释原因。 A聚乙烯 B聚丙烯 C 1， 4-聚异戊二烯 D 3， 4-聚丁二烯 E聚甲基丙烯酸甲酯 F硫化橡胶 答： A）聚乙烯， ， 每个 C 原子上对称取代两个氢原子，分子内无手性碳原子（或称不对称碳原子）。所以聚乙烯没有旋光异构体存在。 B）聚丙烯，结构单元为 -CH2-CHCH3-，每个结构单元存在一个手性碳原子，所以聚丙烯具有旋光异构。 C） 1， 4-聚异戊二烯，分子中存在孤立双键，有顺反异构，无旋光异构。 D） 3， 4-聚丁二烯 ， 有旋光异构性。 E）
6、 聚甲基丙烯酸甲酯 ， 有旋光异构性。 F）硫化橡胶 ，无手性碳原子，无旋光异构。 8何谓大分子链 的柔顺性？试比较下列高聚物大分子链的柔顺性，并简要说明理由。 C H 2 CHC l n3C H 2 nCC H 3C H C H 22C H 2 nC H 21N NHC H 2 6 C H 2 4C CO OnHC H 2nCOO HHCC H 2 nC H 2答：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。 这些大分子链的柔顺性排序（按柔顺性依次减小排列）： (2)(1)(3) (4) (5) 理由：聚异戊二烯分子中含有孤立双键， 孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较小，分子柔顺性最好 ，因为键角
7、较大（ 120o）且双键上只有一个取代基或一个 H。 聚乙烯是结构规整的分子，氢原子体积小，分子柔顺性也较好 聚氯乙烯含有极性侧基 Cl，分子间相互作用力较大，分子柔顺性变差 聚对苯二甲酸乙二醇酯主链中含有苯环，使分子链柔顺性更差 聚丙烯腈含有强极性侧基，分子间作用力非常大， 内旋转位垒高， 分子链柔顺性最差 。 9、写出下列各组高聚物的结构单元，比较各组内几种高分子链的柔性大小，并说明原因。 1）聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯 2）聚乙烯，聚乙炔，顺式 1， 4 聚丁二烯 3）聚丙烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈 4）聚丙烯，聚异丁烯 5）聚氯乙烯，聚偏氯乙烯 6）聚乙烯，聚乙烯咔唑，聚乙烯基叔丁烷 7）聚
8、丙烯酸甲酯，聚丙烯酸丙酯，聚丙烯 酸 戊酯 8）聚酰胺 66，聚对苯二甲酸对苯二胺 9）聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯 答： 1）结构单元分别为： 柔顺性比较如下：柔性由大到小：聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 原因：三种高聚物主链结构相同，侧基取代基体积越大，分子链柔性越小。 2） 结构单元分别为： CC H C H 2 nN5 C H 2C OOO nCO24柔顺性比较如下：柔性由大到小： 顺式 1， 4 聚丁二烯 聚乙烯 聚乙炔 原因： 顺式 1， 4 聚丁二烯 主链中含有孤立双键，柔性较大，而聚乙炔分子主链上则是共轭双键，分子刚性很大。 3）结构单元分别为： 柔顺性比较如下：柔性由
9、大到小： 聚丙烯 聚氯乙烯 聚丙烯腈 原因：主链结 构相同，侧基取代基极性 -CN-Cl-CH3，取代基极性越大，分子间相互作用力越大，分子链柔顺性越差，刚性越大。 4） 结构单元分别为： 柔顺性比较：柔性由大到小：聚异丁烯 聚丙烯 原因：聚异丁烯两个甲基对称双取代，使分子链柔性增加。 5）结构单元分别为： 柔性：聚氯乙烯 聚乙烯基叔丁烷 聚乙烯咔唑 原因：主链结构相同，侧基取代基的体积大的分子链柔性差。 7） 结构单元分别为： 柔顺性： 聚丙烯酸甲酯 聚对苯二甲酸对苯二胺 原因： PPTA 主链中含有苯环，分子链刚性大。 9） 结构单元分别为： 柔顺性：聚对苯二甲酸乙二醇酯 维尼纶 PVA
10、要进行 PVA 缩甲醛反应：是将水解制备的 PVA 溶解于热水中，经过纺丝、拉伸形成部分结晶的纤维（晶区不溶于水，但是无定型区亲水，且能溶胀） ， 在酸 做催化剂，使纤维与甲醛缩合反应。由于几率效应，缩醛化并不完全，尚有孤立的羟基存在。 1 3133 2 2 0 .0 6 133 第三章 高聚物的分子量及其分子量分布 4今有分子量为 1104和 5104的两种高聚物，试计算： A在分子数相同的情况下共混时的 nM 和 wM 。 B在重量相同的情况下共混时的 wM 和 nM 。 答案： A： 在分子数相同的的情况下共混时 B：在重量相同的情况下共混时 注：式中 N 指分子数； 指 i 分子的摩尔
11、数； w 指重量； 5在 25的 溶液中测得浓度为 7.36kg/m3 的聚氯乙烯溶液渗透压数据为270Pa，求此试样的分子量和第二维利系数 A2（ R=8.314J/K mol），并指出所得分子量是何种统计平均值。 答案： 对于高分子溶液，膜渗透压、分子量及溶液浓度之间有如下关系： 因为是 溶液 ，所以 A2=0 （摄氏温度换算成开尔文温度为： 25+273.15=298.15K） 22 2244 4441 10 5 10 4.33 101 10 5 10i i iiiwi i in M N MM n M N M 4442 1 . 6 7 1 01 1 0 5 1 0nmwM wwn 2 44 41 10 5 10 3 102i i i iiiwi i in M w M wwM n M w w 44 4(1 1 0 5 1 0 ) 3 1 02n NM N ini i ii i im n M 分 子 的 质 量 分 子 的 摩 尔 数 分 子 的 分 子 量21()RT A CCM 3 48 .3 1 4 2 9 8 .1 5 7 .3 6 1 0 6 .7 5 1 0 ( / )270R TCM g m o l
