1、高分子物理习题集刘 喜 军 编著齐齐哈尔大学材料科学与工程系高分子材料与工程教研室2001101目 录绪论 -1 第一章 高分子链的结构-2 第二章 高分子聚集态结构-7 第三章 高聚物的分子运动和热转变-13 第四章 高聚物的弹性理论和力学松弛现象-25 第五章 高聚物的屈服、断裂和强度- 第六章 聚合物熔体的粘流态及流变性- 第七章 高分子溶液性质及其应用- 第八章 高聚物的电学性能- 6 0 附录 -6 0 参考资料 -6 0 绪 论1、高分子科学都研究哪些内容？2、高分子物理学是怎样的一门科学,其研究内容都包括哪些方面？3、高分子材料还存在哪些缺点？4、今后高分子材料发展的主要方向是什
2、么？5、什么是天然高分子？什么是改性天然高分子？举例说明6、高分子学说与胶体缔合论争论的交点是什么？7、高分子物理学在高分子学说的创立过程中起到了哪些作用？8、高分子学说是何人何时提出的？其真正被人们所承认又是什么时候？9、H.Staudinger曾预言了哪些高分子的长链结构？10、在高分子科学史上三次获诺贝尔奖的都是何人？其主要成果各是什么？11、第一个人工合成的高分子材料是什么？12、首先人工合成的纤维、橡胶和塑料品种各是什么，具体是什么时间？第一章 高分子链的结构一、基本概念：1、高聚物的结构；高分子链结构; 高聚物的聚集态结构2、近程结构；远程结构3、一次结构；二次结构；三次结构；超分
3、子结构4、交联度；支化度5、化学结构；物理结构6、键接异构；构型；几何异构；旋光异构；顺反异构7、热固性树脂；热塑性树脂8、全同立构；间同立构；无规立构9、有规立构；等规度10、序列；数均序列长度；序列分布11、构象；链段；柔顺性；无规线团12、自由结合链；自由旋转链；真实高分子链；等效自由结合链；高斯链13、近程相互作用；远程相互作用14、末端距；均方回转半径；均方末端距；无扰尺寸15、极限特征比；刚性因子（、A）16、IPN；Semi-IPN二、分析判断题1、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( )2、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
4、子，即聚乙烯醇是等规立构高分子，因此可以结晶( )3、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( )4、等规聚丙稀大分子链在晶体中呈螺旋构象( )5、所谓“自由连接链 ”就是链段长度等于键长的高分子链( )6、所谓“自由旋转链 ”就是内旋转角不受限制的高分子链( )7、任何高聚物的刚柔性，均与其大分子链的柔顺性是一致的( )8、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( )9、HPPE因为在聚合时压力很大，所以产品的密度也高，LPPE因为聚合时的压力低,所以产品的密度也低（ ）10、分子在晶体中是规整排列的，所以只有全同
5、立构或间同立构的高分子才能结晶，无规立构的高分子不能结晶（ ）11、所谓自由旋转链，就是键角（） 、内旋转角（）均不受限制的分子链（ ）12、分子量相同的大分子链, 链越柔顺则线团尺寸( )a,越小 b,越大 c,基本不变13、下列哪种聚合物是支链聚合物( )a,HDPE b,等规聚丙稀 c,LDPE14、下列哪种聚合物是热塑性的( )a,硬质橡胶 b,HDPE15、哪种聚合物在室温下透气性更好( )a,等规聚丙稀 b,无规聚丙稀16、下列三种高聚物中，耐热性最好的是( )a,聚酰亚胺 b,尼龙66 c,芳香尼龙17、按高聚物结构层次的划分,高分子链的构型属于( )a,一次结构 b,二次结构
6、c,三次结构18、高顺-1,4聚异戊二稀在室温下为( )a,塑料 b,橡胶 c,纤维19、-取代烯烃聚合物, 当不对称碳原子在链中的排列方式为DLDL., 则这种聚合物的立构属于( )a,全同 b,无规 c,间同20、HPPE聚合时压力很大,LPPE聚合时压力很小,所以二者的密度( )a,HPPELPPE b,HPPELPPE c,HPPE=LPPE21、下列高聚物中，单个分子链柔顺性最大的是( )a 聚己二酸乙二醇酯 b聚丙烯(全同) c 聚二甲基硅氧烷三、填空题1、交联高聚物特性是不（ ） 、不（ ）2、高分子一次结构内容包括（ ） 、 （ ） 、 （ ） 、 （ ）和（ ） ；高分子的二
7、次结构讨论的内容是（ ） ；高分子的聚集态结构属（ ） 。3、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（ ） 。4、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（ ） 。5、表征高分子链柔顺性可以用如下三个参数（ ） ；（ ） ；（ ） 。6、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（ ） 。7、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（ ） 。8、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（ ） 、 （ ） 、 （ ）
8、 、 （ ）和 （ ）五类。10、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距计算公式分别为（ ） 、 （ ）和（ ） 。11、高分子链完全伸直时，其均方末端距的计算公式为（ ） ；其等效自由结合链的均方末端距的计算公式为（ ） 。12、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（ ） 。13、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（ ） 。14、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15、-烯烃单体在聚合时，由
9、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16、高分子链中可旋转的单键数目越多，内旋转（ ） ，构象数（ ） ；链段数越多，链段长度（ ） ，柔顺性（ ） 。17、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（ ） 。四、简答题1、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）2、通常，动力学链段较热力学链段长度为长3、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。4、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？5、SBS 为热塑性弹性体6、如何理解高次结构与高
10、次混合物结构？7、写出四种梯形聚合物的结构简式？8、为什么梯形聚合物具有耐高温性？9、支化对高分子的性能有何影响？ 10、无规共聚与嵌段和接枝共聚对产品性能的影响有何不同？11、聚合物一旦交联其性质要发生哪些变化？12、有些聚合物的端基对耐热性影响很大,通常如何解决,举例说明 13、对于 CHR-CHRn这类聚合物可能有几种等规异构体？14、怎样理解叠同、非叠同？15、用图形说明线型高分子、支链形高分子、网状或体形高分子、离子型高分子、星型、梯型、篦型和梳型高分子。16、研究近程结构常用的方法有哪些？17、高分子结构的特点可以归结为几点？18、回答与聚合物构型有关的问题（1）用CH 2=CHR
11、 及CHR=CHR型单体进行定向聚合分别可以得到哪几种有规立构聚合物？（2）由丙烯得到的全同立构聚丙烯和由L氧化丙烯制得的聚氧化丙烯有无旋光性？（3）用RHC=CH-CH=CHCOOR单体聚合，理论上可能得到哪几种1.4加成的有规立构聚合物？19、试述下列烯类聚合物的构型特征及名称(1) D-D-D-D-D-D- (2) -L-L-L-L-L-L-(3) - D-L-D-L-D-L- (4) -L-D-D-L-D-L-20、聚合物的近程结构不同，主要影响聚合物的哪些性能？举例说明21、顺丁烯二酸酐与环氧氯丙烷缩聚反应得到的线型不饱和聚酯其重复结构单元如下：- O-CH2-CH- O-C-CH=
12、CH-C-CH2CL O O问此聚酯有几种可能的立体异构体？试分别写出它们的结构式22、请写出四种旋光立构高分子，并由此分析高分子材料具有旋光性的必要条件？23、异戊二烯聚合时，理论上可能形成的高分子链结构有哪些类型？24，欲提高高聚物的耐热性，一般可采取哪些措施，为什么？25、目前聚乙烯的品种有哪些，结构上有什么特点，其主要用在哪些方面？26、为什么聚丙烯不容易染色，而且老化性能不如聚乙烯？27、研究远程结构常用的方法有哪些？28、比较下列聚合物链的柔顺性PE PP PS PMMA PDMS PB PVC PPO29、链未端距有何意义？怎样测定溶液中高分子的均方链末端距？并说明需要测的数据及
13、数据处理方法（要求同时得到分子量的数值） 30、单健内旋转的必要条件及其影响因素？31、怎样理解内旋转势能函数？32、静态柔顺性和动态柔顺性在表征链柔性时有何不同？33、大多数高分子链都可进行内旋转，为什么？34、分子量很大的碳链高分子其构象数与原子数目（主链）有何关系？35、简述Kuhn统计的基本思想。36、怎样理解统计线团与等效球之间的不同。37、表征高分子链柔顺性都有哪些尺度？38、理想的统计线团与真实高分子链之间存在哪些差异？39、怎样理解线团密度这个概念，它与分子量有何关系？40、现有四种碳链高分子，设其中每一种高分子链是由若干个顺式(C)和反式(T)的构象按下列四种方式连接的：(a
14、)T-T-T-T-T (b)T-C-C-C-T(c)C-C-C-C-C (d)T-T-C-T-T试画出上述四种高分子链的形状示意图，根据结果说明柔性链的尺寸大还是刚性链的尺寸大？41、自由结合链的均方末端距有哪几种计算方法？计算结果为何？42、若链的伸直长度Lmax一定，试证明以链段为独立运动单元的等效自由结合链的均方末端距大于自由结合链的均方末端距。43、欲使自由连接链单烯类高分子的均方末端距增加10倍，试问其聚合度必须增加多少倍？44、高分子链的柔顺性可用哪些物理参数表征? 比较下列各组内高分子链柔顺性的大小，并指明原因。(1) PE; PS (2) PP; PAN (3) PP; 聚异丁
15、烯 (4) PE; 顺1.4聚丁二烯45、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46、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47、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48、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 聚丙烯五、论述题1、聚氯乙烯用锌粉在二氧六环中回流处理，结果发现有左右的氯被脱除，产物中有环丙烷结构而无C=C结构，就此实验事实说明，聚氯乙烯链中单体的键接方式。 2、顺式1.4聚异戊二烯和反式1
16、.4聚异戊二烯具有相同的Tg，为什么前者在室温下是橡胶，而后者却是塑料。3、写出下列各种高聚物的单体、高聚物化学结构式、特性及主要同途： 聚氨酯 聚甲基丙烯酸甲酯 环氧树脂甲基硅橡胶 聚酰亚胺 酚醛树脂尼龙66 涤纶 聚甲醛4、为了全面阐明聚合物的结构，聚合物结构可分为哪些结构层次，各次包含哪些内容？ 并以丁二烯和苯乙烯共聚物为例说明该共聚物在各个结构层次可能出现哪些形式的结构?5、高聚物的结构都研究哪些内容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？为什么？8
17、、聚乙烯分子链在晶体中为平面锯齿形构象，而聚丙烯分子链在晶体中则为螺旋形构象，分析其原因。9、讨论线型聚异戊二烯可能有哪些不同构型？10、用键为单位统计大分子链的末端距与用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？六、计算题1、用(CF 3) 3COOC(CF3) 3引发聚合CF 2=CF-CF=CF2制得分子量约为10000的聚全氟丁二烯,试根据 19FNMR测定和计算结果(见下表)确定所得聚合物链(1)是1.2加成为主还是1.4加成为主(2)是否分枝及分枝情况如何(3)推出所得聚合物链的基本结构化 学 峰 全氟峰面积编 号 面 峰 归 属 氟数目位 移 积 数目100 a (C
18、F3) 3CO-65.5 0.11 9 1 1+7 =4b (CF3) 3CO-67.7 0.64 9 7 2 (CF 3) 3COOC(CF3) 3C CF2 -112.00.156 -O-CF 2-CF= 2 17 d CF2 -113.51.85 -CF 2-CF2-CF= 2 92 7+92+7+92+7 =51e CF -132.40.075 -CF 2-CF-CF- 1 7 4 O- f CF -150.00.92 -CF=CF- 1 92 g CF -153.10.075 -CF 2-CF-CF- 1 7 CF2=CFCF=CF2 CF 2 2、今有一种聚乙烯醇，若经缩醛化处理后
19、，发现有14%左右的羟基未反应，若用HIO 4氧化可得到丙酮和乙酸，由以上实验事实，则关于此种聚乙烯醇中单体的键接方式可得到什么结论？3、氯乙烯和偏氯乙烯的共聚物，经脱除HCl和裂解后，产物有等，其比例大致为10:1:1:10(重量),由以上事实，则对这两种单体在共聚物中的序列分布可得到什么结论？4、异戊二烯聚合时，主要有1.4加聚和3.4加聚方式，实验证明，主要裂解产物的组成与聚合时的加成方式有线性关系，今已知天然橡胶的裂解产物中的比例为96.6:3.4，据以上事实，则从天然橡胶中异戊二烯的加成方式，可以得到什么结论？ 5、某碳链聚-烯烃，平均分子量为M1000M。 （M。为链节分子量）试计
20、算以下各项数值：（）完全伸直时大分子链的理论长度（）若为全反式橡象时链的长度（）看作Gauss链时的均方末端距（）看作自由结合链时的均方末端距（）当内旋转受阻时（受阻函数cos0.438）的均方末端距（）说明为什么高分子链在自然状态下总是卷曲的，并指出此种聚合物的弹性限度6、下表列出一些聚合物的某些结构参数，试结合链的化学结构，分析比较它们的柔顺性好坏，并指出在室温下各适于做何种材料（塑料、纤维、橡胶）使用。聚合物 PDMS PIP PIB PS PAN ECh20= 1.4-1.6 1.4-1.7 2.13 2.2-2.4 2.6-3.2 4.2h2f.rLe(nm) 1.40 1.83 1.83 2.00 3.26 20结构单元/链段 4.9 8 7.3 8 13 207、线型高分子末端距的高斯分布： - 2(x2+y2+z2)w(x.y.z)dxdydz=() 3e dxdydz 1/2式中： 2=3/2Nb2、为高斯链的聚合度，b为链节长度，请通过适当坐标变换和积分，将上述分布函数转化为一维径分布函数，并讨论此径向分布函数的性质，已知：当n为正整数时，有： (n)=S 。x n-1e-xdx(n+1)=n！(n+1/2)=(n-1/2)(n-3/2)1/2 1/28、有一种三嵌段共聚物M-S-M实验表明，当中间PS聚合度不变而改变两侧
