高分子物理习题集-2008-2009学期使用
高分子物理习题集
第一章 高聚物的结构
1．简述高聚物结构的主要特点。
2．决定高分子材料广泛应用的基本分子结构特征是什么？ 3．高分子凝聚态结构包括哪些内容？
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？
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。
6．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？
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
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。
9．为什么真实的内旋高分子链比相应的高斯链的均方末端距要大些？ 10．分子量不相同的聚合物之间用什么参数比较其大分子链的柔顺性？ 11．试从统计热力学观点说明高分子链柔顺性的实质。
12．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？那种方法更复合实际情况？
13．假定聚丙烯中键长为0.154nm ，键角109.5o ，无扰尺寸A=483510nm -?，刚性因子（空间位阻参数） 1.76σ=，求其等效自由结合链的链段长度b 。
14．聚乙烯是塑料，全同立构聚丙烯也是塑料，为什么乙烯和少量丙烯的共聚物却是乙丙橡胶？
15．为什么取向态是高聚物独有的聚集态？试分析取向对高聚物性能的影
C H 2C H C l
n
C H C H 2
n
N
C H 2
n
C C H 3
C H C H 2C H 2
n
C H 2
C H 2
C
O
O O
n
C
O 2
响。
16．写出下列英文缩写表示的高聚物中文名称，并写出重复单元（链节或结构单元）。
PE、PVC、PP、PS、PC、PET、PTFE、BR、SBR、SBS、
17．名词解释：
近程结构远程结构
均方旋转半径大分子链的末端距
液晶态取向函数
等规立构无规立构
18．今有三种嵌段共聚物M-S-M，实验中测定，当聚苯乙烯嵌段（S）的质量百分数为50%时，在苯溶剂中S段的均方根长度为10.2nm。当C-C键角为109°28′、键长为0.15nm，假定内旋转不受位垒限制时，求出共聚物中S段和M 段（PMMA）的聚合度。
19．定性分析ABS塑料中三种链结构单元组分，对其性能的影响。
20．试以甲烷和聚乙烯为例，说明高分子化合物（聚合物或高聚物）的许多物理性质与低分子物不同的主要原因是什么？
21．为什么顺式-1,4聚异戊二烯的玻璃化温度（Tg＝-70℃），比反式-1,4聚异戊二烯（Tg＝-53℃）低？在室温下前者是橡胶，而后者则不能作为橡胶使用？
22．何谓取向函数？何谓解取向？为什么化学纤维拉伸取向后要进行热处理？
23．简要分析影响高分子链柔顺性的因素。
第二章 高分子溶液
1．高分子溶液的热力学与低分子溶液的热力学偏差原因何在？
2．Flory-Huggins 溶液理论的贡献是什么？该理论成立的前提是真实体系引入平均化假定，试说明这些假定条件。
3．应用似晶格模型推导高分子溶液混合熵的表达式。
4．高分子-溶剂相互作用参数1χ的物理意义是什么？1χ与温度、溶剂性质有何关系。
5．什么是Θ温度？如何测定Θ温度？若温度高于、等于和低于Θ温度时，试分别讨论高分子溶液的热力学性质及高分子在溶液中的形态。
6．试由高分子溶液的Gibbs 混合自由能推导溶液中溶剂的化学位变化
1
u ?的
数学表达式。并说明在什么条件下高分子溶液的行为符合理想溶液的行为。
7．高聚物的溶解过程有什么特点？晶态高聚物和非晶态高聚物的溶解过程有何不同之处？
8．在室温下，有无溶剂可以使下列各高聚物溶解？为什么？ A ．聚乙烯 B ．聚丙烯 C ．聚酰胺（尼龙-6） D ．聚苯乙烯 E ．聚对苯二甲酸乙二酯 F ．硫化橡胶
9．溶胀和溶解有何不同？试从分子运动观点说明线型高聚物和交联高聚物溶胀的最终状态的区别。
10．试述选择高聚物溶剂的原则。某塑料厂加工生产出一批PE 桶，试问能否用来装存粗汽油（粗汽油为非极性液烃混合物）？
11．用磷酸三苯酯（δ1=19.6）作PVC （δPVC ＝19.4）的增塑剂，为了增加
相溶性，尚需加入一种稀释剂（δ1=16.3，分子量M=350），试问这种稀释剂的
最适量是多少？
12．由于乙烯醇单体不稳定，聚乙烯醇由聚醋酸乙烯酯水解制得。纯的聚醋酸乙烯酯（0%水解）是不溶于水的，然而随着水解度的增加（直至87%水解度）聚合物变得更易溶于水。但是，进一步提高水解度却减少了室温下的水溶性。简要解释之。并对下列三种物质的耐水性进行排序：聚醋酸乙烯酯，PV A ，维尼纶。
13．何谓增塑作用？选择增塑剂的原则是什么？增塑剂对高聚物的性能有何影响？
14．解释名词 A ．UCST 和LCST
B ．凝胶和冻胶
C ．高分子电解质
D ．溶解度参数δ
15．试由Flory-Huggins 溶液理论导出的化学位变化公式出发，推算高分子溶液相分离拐点的临界值1c χ和2c φ。
16、2008年考研题（聚电解质溶液的粘度法测分子量）
第三章 高聚物的分子量及其分子量分布
1．高聚物的分子量与低分子物相比有何特点？
2．测定高聚物分子量的方法有哪些？试讨论各种方法测定的分子量范围及分子量的统计意义，其中哪些方法是绝对方法？哪些是相对方法？
3．利用稀溶液的依数性测定高聚物的分子量时，对高分子溶液浓度有何要求？数据处理为什么要用外推法？
4．今有分子量为1×104和5×104的两种高聚物，试计算： A ．在分子数相同的情况下共混时的n M 和w M 。 B ．在重量相同的情况下共混时的w M 和n M 。
5．在25℃的Θ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。
6．高分子溶液体系，第二维利系数A2等于零的物理意义是什么？试讨论第二维利系数A2与溶剂和实验温度的关系。
7．黏度法测定分子量的Mark-Houwink 方程中，K 和α的数值是如何获得的？
8．今有聚甲基丙烯酸甲酯的苯溶液，初始浓度C0=0.1190g/100ml ，在25℃测出溶剂的平均流出的时间t0=271.7秒，溶液的流出时间测定如下： 1C ′ 23
C ′
12
C ′
1
3
C ′
14
C ′
453.1 453.2 453.1
385.5 385.8 385.7
354.1 354.2 354.2
325.1 325.3 325.3
311.0 311.3 311.1
试求特性黏度[η]，然后用下面公式计算平均分子量 5
0.7
[]4.68
10
M η-=?
9．简述凝胶渗透色谱法（GPC ）测量分子量及其分布的原理，从GPC 色谱
图，如何按定义法计算
n
M
、
w
M
、
M η
。
10．试比较凝胶渗透色谱法和经典的分级法，测定分子量分布的优缺点。
11．从高分子溶液的光散射、渗透压和黏度的测定中，分别可以获得哪些有关高分子结构的信息？
12．试举出三种热力学参数，用它们对聚合物溶解性能进行判断，在什么情况下溶剂是良溶剂、一般溶剂、 溶剂、非溶剂。
13．解释名词概念
A．特性黏度[η] B．普通校正曲线
C．多分散性D．高分子溶液的渗透压
E．相对黏度F．Zimm作图法
14．今有下列四种聚合物试样，欲测定其平均分子量，试分别至少提出两种测定方法，并说明所得平均分子量的统计意义。
A．分子量为2×106的天然橡胶
B．分子量为2×105的聚苯乙烯
C．分子量为2×104的聚丙烯腈
D．分子量为2×103的环氧树脂
第四章非晶态高聚物
1．高聚物的分子运动与低分子物质的分子运动相比，有何特点？
2．如何理解玻璃化转变不是热力学的相转变，而是松弛过程。
3．为什么说橡胶态（高弹态）是高聚物独有的力学状态？是否所有的高聚物都具有橡胶态？
4．按要求绘制示意图
（1）两个不同分子量的线型非晶高聚物的形变—温度曲线和模量—温度曲线（试样M
＞M B）
A
（2）体型酚醛树脂和低硫化度丁二烯橡胶的模量—温度曲线
（3）增塑和未增塑高聚物的模量—温度曲线
5．试说明玻璃化温度（g T）、黏流温度（f T）的物理意义，以及它们与分子结构的关系。
6．试从非晶态高聚物自由体积与黏度的关系推导WLF方程，并说明此方程在实际应用中有何意义及使用的温度范围。
7．写出下列高聚物的结构单元，并比较其玻璃化温度的大小；
A．聚氯乙烯聚异丁烯聚偏二氯乙烯聚碳酸酯
B．聚丙烯酸聚丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸聚丙烯酸乙酯
8．天然橡胶的松弛活化能近似为1.05KJ/mol（结构单元），试估计一块天然橡胶由27℃升温到127℃时，其松弛时间缩短了几倍？
9．已知增塑聚氯乙烯的玻璃化温度为338K，黏流温度f T为418K，流动活化能
△Eη=8.31KJ/mol，433K时的黏度为5Pa·S，求此增塑聚氯乙烯在338K和473K时的黏度各为多少？
10．橡胶受外力拉伸在等温下产生可逆形变时，试由热力学第一定律出发推导：外力的一部分用于内能的改变，一部分用于构象熵的改变。从什么实验结果说明，橡胶的高弹性主要归属于熵弹性？
11．高聚物黏性流动有何特点？
12．何谓牛顿黏度和表观黏度？为什么高聚物熔体的真实黏度往往大于其表
观黏度？
13．为什么高聚物流动时伴有高弹形变，这种形变对成型加工有何影响？
14．为什么高聚物熔体的黏流活化能与分子量无关，而黏流温度与分子量有关？
15．试解释下列实验事实：
A．塑料制品在厚薄交界处易形变与开裂；
B．高聚物挤出成型和熔体纺丝时，产生出口膨胀效应？
C．高聚物中残余单体含量高、有溶剂或加入增塑剂低分子物时，导致玻璃化温度降低。
D．高聚物的玻璃化温度开始随分子量的增大而升高，但当分子量达到一定值时，则玻璃化温度不再依赖于分子量而趋于定值。
E．在恒温下拉伸高聚物试样，形变值达10%，外力除去后形变不能恢复，爱用加热的办法形变则恢复。
16．为什么聚丙烯腈（腈纶）只能用溶液纺丝，不能用熔体纺丝，而聚对苯二甲酸乙二酯（涤纶）可采用熔融纺丝？
17．在聚碳酸酯和聚甲醛的成型加工中，为了降低熔体的黏度，增加流动性，分别采用提高温度或增大切应力（切变速率）的办法，试问各对哪一种办法有效，为什么？
18．已知聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的流动活化能△Eη分别为48.1KJ/mol 和192KJ/mol，PE在473K时的黏度为91 Pa·S，聚甲基丙烯酸甲酯在513K时的黏度为200Pa·S。
A．分别计算聚乙烯在210℃和190℃时以及聚甲基丙烯酸甲酯在250℃和230℃时的黏度；
B．讨论链结构对黏度的影响；
C．说明温度对不同结构高聚物黏度的影响。
19．如何决定高聚物的成型加工温度？选择不同的加工温度对产品性能有何影响？
20．解释下列名词概念
A．松弛时间B．次级松弛
C．物理老化D．主转变
E．法向应力效应F．拉伸黏度
21．试分析分子量及其分子量分布对熔体切黏度的影响。
22．试述玻璃化转变的Flory-Fox自由体积理论、动力学理论和热力学理论如何从不同角度解释玻璃化转变现象。
23．普弹形变和高弹形变有何本质的区别？为什么普弹模量虽温度升高而下降，而高弹模量随温度升高而增加？
第五章 晶态高聚物
1．试绘出高聚物熔体冷却至很低温度时的比容－温度曲线，标出结晶和非晶过程的特征温度熔点m T 及玻璃化温度g T ，说明高聚物的结晶过程和玻璃化转变过程有何本质的区别。
2．为什么高聚物的结晶速率会在某一温度下出现极大值？举例说明如何控制结晶速度。
3．试述高分子结晶和低分子结晶的异同点。
4．自由基聚合反应得到聚醋酸乙烯酯为非晶态聚合物，而经水解后却得到了结晶的聚乙烯醇，为什么？
5．试分析
CF 2
CFCl
n
是否为结晶高聚物，如果欲获得
CF 2
CFCl
n
的透
明薄板制品，在成型加工中要注意控制什么条件？
6．结晶和取向有何区别？
7．为了获得高结晶度的聚甲醛试样，在适当的温度下对试样进行退火处理，试从其熔点m T 和玻璃化温度
g
T 值，估计其最佳结晶温度。
8．晶态高聚物为什么出现熔限，它与结晶温度c T 有何关系？
9．试从分子结构解释，为什么玻璃化温度高的结晶高聚物其熔点也高？ 10．比较下列高聚物熔点之高低： A ．聚乙烯、聚氧化乙烯、聚氧化甲烯
B ．聚己二酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯
C ．尼龙－1010、尼龙－610
D ．尼龙－6、尼龙－7 11．已知聚乙烯的结晶数据3
1.00/c g cm
ρ=，
3
0.78/a P g cm
=，今有一聚乙
烯试样的
m
c
x
为60%，试计算该试样的密度。
12．在注射成型聚碳酸酯时，若模具温度较低，则制品很快冷却到100℃以下，试分析所得制品能否结晶，为什么？
13．高聚物的结晶形态有那些？试述高分子单晶和高分子球晶的形成条件。 14．试从结构上说明片晶是如何堆砌成球晶的？球晶有何实验特征？判断结晶对高聚物下列性能的影响：相对密度，拉伸强度、伸长率、冲击强度、硬度、
弹性、耐热性、耐化学介质性。
15．试讨论影响高聚物熔点的各种因素。
16．解释下列名词及符号表征的物理意义：
A．Avrami指数B．等同周期
H D．PZ
C．6B
E．次期结晶F．均相成核和异相成核
17．高聚物晶体熔点m T低于其热力学平衡熔点0m T的原因是什么？
18．是否容易结晶和结晶度高的聚合物其熔点就一定是高的？以下几种高聚物哪种容易结晶？哪种熔点高？
第六章 高聚物的力学性能
1．试述高聚物力学性质的特点。
2．试绘出高聚物在静态下的应力－应变关系图，从图中可以求得哪些表征高分子材料力学性质的力学量？如何从应力－应变曲线判断高分子材料的硬软、强弱、脆韧？
3．25℃时聚苯乙烯的相氏模量为923.3810N m ?，泊松比为0.35，求其切变模量和体积模量为多少并比较三种模量的数值大小。
4．高分子材料在动态下使用，其耐热性和耐寒性与静态下使用有何变化？为什么？
5．已知三单元力学模型中的黏度和模量如右图所示，试证明： 当施以恒定应变ε总时， 设模型的应力松弛微分方程式
6．某一塑料与一种橡胶共混形成的橡塑共混物，调节共混比既可形成均相体系，也可以形成两相体系，可采用什么动力学实验方法来判定共混物实际是单相还是两相结构？
7．由聚异丁烯的时－温等效组合曲线可知，在298K 时，其应力松弛到
5
2
10N m
约需10小时，试计算在253K 达到同一数值所需的时间。（已知聚异丁
烯的玻璃化温度为203K ）
8．高分子材料在什么温度范围出现最大的力学内耗峰？为什么？ 9．试总结你所学习的高聚物哪些性质与链断运动有关？ 10．指出下列高分子材料的使用温度范围
00
E E EE d dt σ
σεηη?+?+= ?
??
总
A．非晶态热塑性速率
B．晶态热塑性速率
C．热固性速率
D．硫化橡胶
E．涂料
11．试提出改善高分子材料下列力学性能的途径：
A．提高作为结构材料应用时的抗蠕变性；
B．减少橡胶的弹性滞后；
C．提高抗张强度；
D．提高抗冲击强度。
12．从分子运动的观点解释蠕变、应力松弛、力学内耗。
13．试讨论b T、g T、f T、m T、d T的区别和联系，以及对高聚物成型加工和使用的意义。
14．试提出提高聚合物强度的各种途径。
15．银纹和裂缝有何不同？
16．为什么高聚物的强度与测试的作用力速度和测试温度有关？
17．解释名词概念
A．蠕变
B．应力松弛
C．时－温等效原理、位移因子
D．屈服应力
E．冷拉
18．试比较HDPE和LDPE的抗张强度和抗冲击强度的大小。
19．如何评价某非晶高聚物在25℃恒温条件下连续使用10年后的蠕变性能。试设计一种实验，可以在短期内得到所需要的数据。说明这种实验的原理、方法及实验数据的大致处理步骤。
20．有三种材料的应力-应变曲线如右图所示。
哪种材料的弹性模量最高？
哪种材料的伸长率最大？
哪种材料的韧性最高？
哪种材料的在断裂前没有明显的塑性变形？
判断顺丁橡胶、尼龙6、酚醛塑料分别对应哪种材料的曲线？
第七章 高聚物的电学性质和其他性质
1．解释下列名词 A ．高聚物的介电系数
B ．高聚物的介电松弛和介电损耗
C ．高聚物的电击穿强度
D ．高聚物的电导率
2．试讨论高聚物的结构和介电性能的关系。 3．比较介电系数ε的大小
聚乙烯 聚氯乙烯 聚己二酰己二胺 4．比较介电损耗tg δ的大小
聚丙烯 聚甲醛 聚甲基丙烯酸甲酯
5．在高聚物中加入增塑剂对高聚物的力学损耗及介电损耗有何影响，为什么？
6．为什么结晶态的聚对苯二甲酸乙二酯的电阻（14
510cm ?Ω ）比非晶的聚对苯二甲酸乙二酯的电阻（9
210cm ?Ω ）高很多？
7．本体聚合和乳液聚合所得的聚苯乙烯，哪种产品的介电性能好？为什么？ 8．高聚物在受热过程中可引起哪些物理变化和化学变化？这些变化给高分子材料分别带来什么影响？
9．试从高聚物的链结构和凝聚态结构讨论如何提高聚合物的耐热性？ 10．聚乙烯氯化时，随着氯化程度的增加，材料的热稳定性为什么下降？ 11．将下列高聚物的耐热性从低到高一次排列：聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、聚对苯、聚碳酸酯。
12. 塑料加工中有一项技术叫做“高频模塑技术”，其方法是将极性塑料置于模具中并受高频电场的作用，几秒钟内原料就熔化、成型。这种技术基于什么原理？能否用这种技术加工聚乙烯？
何曼君第三版高分子物理答案(新版答案)
课后作业答案： 第一章 2、 W 1=250/(250+280+300+350+400+450+500+600)=250/3130=0.0799 W 2=0.0895 W 3=0.0958 W 4=0.1118 W5=0.1278 W6=0.1438 W7=0.1597 W8=0.1917 111 3910.07990.08950.09580.11180.12780.14380.15970.19170.002556 250280300350400450500600n i i M w M = ===+++++++∑424w i i M w M ==∑； 2 2 (1)12903w n n n M M M σ=-=； 22 (1)15173w w V M d =-= 4、粘度法测定分子量，得到的数据为不同浓度的溶液流经乌氏粘度计的两到标志线所需的时间。粘度一方面与聚合物的分子量有关，另一方面也与聚合物分子的结构、形态和在溶剂中的扩张程度有关。因此，粘度法测得的分子量为相对分子量。 渗透压法测定分子量，得到的数据为不同浓度的溶液对应的平衡渗透压，与溶液中溶剂和溶质的摩尔分数有关，因此测得的是数均分子量。 光散射法测定分子量，是将固定波长的光线通过不同浓度的溶液，而散射光的强度是由各种大小不同的分子所贡献的。因此测得的分子量为重均分子量。 5、如知道分子量的数量微分分布函数N （m ）和质量微分分布函数W(m),则可通过下式求出n M 和w M . 01 ()()n M N m MdM W N dM M ∞ ∞= = ? ? ()w M W m MdM ∞ = ? 6、 2i i i i i i w i i i i i i i i n M W M M W M n M W = ==∑∑∑∑∑ 1 i i i i i n i i i i i i i i n M W M W W n M M = = = ∑∑∑∑∑ 1/( )i i i M W M αα η=∑ ； 以为α值在-1到1之间，因此n w M M M η≤≤ 7、今有一混合物，有1克聚合物A 和2 克同样类型的聚合物B 组成，A 的分 子量M A = 1×105 g ．mol -1; B 的分子量M B = 2×105 g ．mol -1。计算该混合物的
高分子物理课后答案何曼君第三版
高分子物理课后答案,何曼君,第三版 第三章 高分子的溶解过程与小分子相比有什么不同？ 高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊，两者运动分子运动速度差别很大，现是溶剂分子渗入高聚物内部，是高聚体膨胀，称为“溶胀”，然后高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系。对于交联的高分子只停留在溶胀阶段，不会溶解。 第二维里系数A2的物理意义？ 第二维利系数的物理意义是高分子链段和链段间的内排斥与高分子链段和溶剂分子间能量上相互作用、两者相互竞争的一个量度。它与溶剂化作用和高分子在溶液里的形态有密切关系。良溶剂中，高分子链由于溶剂化作业而扩张，高分子线团伸展，A2是正值；温度下降或在非良溶剂，高分子线团收缩，A2是负值；当链段与链段、溶剂与高分子链段相互作业想等时，高分子溶液符合理想溶液的性质，A2为零，相当于高分子链处于无扰状态。 高分子的理想链和真实链有哪些区别？ ①理想链是一种理论模型，认为化学键不占体积，自由旋转，没有键角和位垒的限制，而真实链有键角限制和位垒的限制。 ②理想链没有考虑远程相互作用和近程相互作用，而真实链要考虑链节与链节之间的体积排除和链与周围环境的相互作用以及链与链之间的相互作用等。 高分子的稀溶液、亚浓溶液、浓溶液有哪些本质的区别？ 三种溶液最本质的区别体现在溶液中和高分子无规线团之间的相互作用和无规线团的形态结构不同： ① 稀溶液：高分子线团是相互分离的，溶液中高分子链段的分布也是不均一的；线团 之间的相互作用可以忽略。 ②浓溶液：大分子链之间发生相互穿插和缠结，溶液中链段的空间密度分布趋于均一。 ② 亚浓溶液：亚浓溶液介于稀溶液和浓溶液之间，高分子线团开始相互穿插交叠，整 个溶液中链段的分布趋于均一；高分子线团与临近线团开始相互作用。 第四章一般共混物的相分离与嵌段共聚物的微相分离在本质上有何差别？ 由于嵌段共聚物的嵌段间不相容而发生相分离，平均相结构微区的大小只有几十到几百纳米，即微相分离，两相之间的作用力是化学键。两种聚合物共混时，由于混合熵很小，混合晗决定于聚合物之间的相互作用，通常较小，所以两种聚合物混合自由能通常大于零，是分相的。而一般共混物两相界面之间的作用力是分子间作用力或氢键，其分相可能是宏观可
高分子物理习题及答案
一、单项选择题 1．高分子的基本运动是（ B ）。 A．整链运动 B．链段运动 C．链节运动 2．下列一组高聚物分子中，柔性最大的是（ A ）。 A.聚氯丁二烯 B.聚氯乙烯 C.聚苯乙烯 3. 下列一组高聚物中，最容易结晶的是( A ). A.聚对苯二甲酸乙二酯 B. 聚邻苯二甲酸乙二酯 C. 聚间苯二甲酸乙二酯 4．模拟线性聚合物的蠕变全过程可采用（ C ）模型。 A.Maxwell B. Kelvin C. 四元件 5.在半晶态聚合物中，发生下列转变时，判别熵值变大的是（ A ）。 （1）熔融（2）拉伸取向（3）结晶（4）高弹态转变为玻璃态 6.下列一组高聚物分子中，按分子刚性的大小从小到大的顺序是（ ADBFC ）。 A.聚甲醛； B.聚氯乙烯； C.聚苯乙烯； D. 聚乙烯；F. 聚苯醚 7．.假塑性流体的特征是（ B ）。 A．剪切增稠 B．剪切变稀 C．粘度仅与分子结构和温度有关 8.热力学上最稳定的高分子晶体是（ B ）。 A．球晶 B．伸直链晶体 C．枝晶 9.下列高聚物中，只发生溶胀而不能溶解的是（ B ）。 A. 高交联酚醛树脂； B. 低交联酚醛树脂； C.聚甲基丙稀酸甲脂 10.高分子-溶剂相互作用参数χ 1 （ A ）聚合物能溶解在所给定的溶剂中 A. χ 1<1/2 B. χ 1 >1/2 C. χ 1 =1/2 11.判断下列叙述中不正确的是（ C ）。 A．结晶温度越低，体系中晶核的密度越大，所得球晶越小； B．所有热固性塑料都是非晶态高聚物； C．在注射成型中，高聚物受到一定的应力场的作用，结果常常得到伸直链晶体。 12. 判断下列叙述中不正确的是（ C ）。 A．高聚物的取向状态是热力学上一种非平衡态；
《高分子物理》试题
《高分子物理》试题 开课学院：材料学院类别：共（ 3 ）页 课程号：考试性质：考试 一、解释概念（15分，每题3分） 1、全同立构 2、球晶 3、高分子合金 4、熵弹性 5、应力松弛 二、选择答案（20分，每题1分） 1、高分子科学诺贝尔奖获得者中，（）首先把“高分子”这个概念引进科学领域。 A、H. Staudinger, B、K.Ziegler, G.Natta, C、P. J. Flory, D、H. Shirakawa 2、链段是高分子物理学中的一个重要概念，下列有关链段的描述，错误的是（）。 A、高分子链段可以自由旋转无规取向，是高分子链中能够独立运动的最小单位。 B、玻璃化转变温度是高分子链段开始运动的温度。 C、在θ条件时，高分子“链段”间的相互作用等于溶剂分子间的相互作用。 D、聚合物熔体的流动不是高分子链之间的简单滑移，而是链段依次跃迁的结果。 3、聚苯乙烯在张应力作用下，可产生大量银纹，下列说法错误的是（）。 A、银纹是高度取向的高分子微纤构成。 B、银纹处密度为0，与本体密度不同。 C、银纹具有应力发白现象。 D、银纹具有强度，与裂纹不同。 4、提高高分子材料的拉伸强度有效途径为（）。 A、提高拉伸速度， B、取向， C、增塑， D、加入碳酸钙 5、下列四种聚合物在各自的良溶剂中，常温下不能溶解的为（）。 A、聚乙烯， B、聚甲基丙烯酸甲酯， C、无规立构聚丙烯， D、聚氯乙烯 6、高分子热运动是一个松弛过程，松弛时间的大小取决于（）。 A、材料固有性质 B、温度 C、外力大小 D、以上三者都有关系。 7、示差扫描量热仪(DSC)是高分子材料研究中常用的方法，常用来研究（）。 ⑴T g，⑵T m和平衡熔点，⑶分解温度T d，⑷结晶温度T c，⑸维卡软化温度，⑹ 结晶度，⑺结晶速度，⑻结晶动力学 A、⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻ B、⑴⑵⑶⑷⑹⑺⑻ C、⑴⑵⑶⑷⑸ D、⑴⑵⑷⑹ 8、你会选（）聚合物用作液氮罐的软密封。（液氮沸点为77K） A、硅橡胶， B、顺丁橡胶， C、天然橡胶， D、丁苯橡胶
高分子物理课后答案
第9章聚合物的流变性 1.什么是假塑性流体？绝大多数聚合物熔体和浓溶液在通常条件下为什么均呈现假塑性流体的性质？试用缠结理论加以解释。 答：（1）流动指数n<1的流体称为假塑性流体； （2）略 2.聚合物的粘性流动有何特点？为什么？ 3.为什么聚合物的粘流活化能与分子量无关？ 答：根据自由体积理论，高分子的流动不是简单的整个分子的迁移，而是通过链段的相继跃迁来实现的。形象的说，这种流动的类似于蚯蚓的蠕动。因而其流动 活化能与分子的长短无关。,由实验结果可知当碳链不长时，随碳数的增加而增加，但当碳数大于30时，不再增大，因此聚合物超过一定数值后，与相对分子质量无关。 4.讨论聚合物的分子量和分子量分布对熔体粘度和流变性的影响。 答：低切变速率下，当时，略依赖于聚合物化学结构和温度，当 时，与聚合物化学结构，分子量分布及温度无关；增大切变速率，链 缠结结构破坏程度增加，分子量对体系粘度影响减小。 聚合物熔体非牛顿流动时的切变速率随分子量加大向低切变速率移动，剪切引起的粘度下降，分子量低的试样也比分子量高的试样小一些。分子量相同时分子量分布宽的聚合物熔体出现非牛顿流动的切变速率比分布窄的要低的多。 5.从结构观点分析温度、切变速率对聚合物熔体粘度的影响规律，举例说明这一规律在成型加工中的应用。 答：a.温度升高，粘度下降，在较高温度的情况下，聚合物熔体内自由体积相当大，流动粘度的大小主要取决于高分子链本身的结构，即链段跃迁运动的能力，一般分子链越刚硬，或分子间作用力越大，则流动活化能越高，这类聚合物是温敏性的；当温度处于一定范围即Tg 高分子物理试卷二答案 一、单项选择题（10分） 1.全同聚乙烯醇的分子链所采取的构象是（ A ）。 （A ）平面锯齿链 （B ）扭曲的锯齿链 （C ）螺旋链 2.下列聚合物找那个，熔点最高的是（ C ）。 （A ）聚乙烯 （B ）聚对二甲苯撑 （C ）聚苯撑 3.聚合物分子链的刚性增大，则黏流温度（ B ）。 （A ）降低 （B ）升高 （C ）基本不变 4.增加聚合物分子的极性，则黏流温度将（ C ）。 （A ）降低 （B ）基本不变 （C ）升高 5.可以用来解释聚合物的零切黏度与相对分子质量之间相互关系的理论是（ B ）。 （A ）分子链取向 （B ）分子链缠结 （C ）链段协同运动 6.在下列情况下，交联聚合物在溶剂中的平衡溶胀比最大的是（ C ）。 （A ）高度交联 （B ）中度交联 （C ）轻度交联 7.光散射的散射体积与θsin 成（ B ）。 （A ）正比 （B ）反比 （C ）相等 （D ）没关系 8.高分子的特性黏数随相对分子质量愈大而（ A ）。 （A ）增大 （B ）不变 （C ）降低 （D ）不确定 9.理想橡胶的泊松比为（ C ）。 （A ）21 < （B ）21 > （C ） 21 10.交联高聚物蠕变过程中的形变包括（ B ）。 （A ）普弹形变、高弹形变和黏性流动 （B ）普弹形变和高弹形变 （C ）高弹形变和黏性流动 二、多项选择题(20分) 1.以下化合物，哪些是天然高分子（ AC ）。 （A ）蛋白质 （B ）酚醛树脂 （C ）淀粉 （D ）PS 2.柔顺性可以通过以下哪些参数定量表征（ ABCD ）。 （A ）链段长度 （B ）刚性因子 （C ）无扰尺寸 （D ）极限特征比 3.以下哪些方法可以测量晶体的生长速度（ AB ）。 （A ）偏光显微镜 （B ）小脚激光光散射 （C ）光学解偏振法 （D ）示差扫描量热法 4.有关聚合物的分子运动，下列描述正确的有（ ACD ）。 （A ）运动单元具有多重性 （B ）运动速度不受温度影响 （C ）热运动是一个松弛过程 （D ）整个分子链的运动称为布朗运动 （E ）运动但愿的大小不同，但松弛时间一样 5.下列有关聚合物熔体流变性能的叙述，正确的有（ ABDE ）。 （A ）大多数聚合物熔体在通常的剪切速率范围内表现为假塑性非牛顿流体 （B ）在极低的剪切速率范围内，表现为牛顿流体 （C ）在通常的剪切速率范围内，黏度随剪切速率升高而增大 （D ）黏度随温度升高而下降 （E ）在无穷大剪切速率下，在恒定温度下的黏度为常数 6.下面有关聚合物黏流活化能的描述，正确的是（ AD ）。 高分子物理答案详解（第三版） 第1章高分子的链结构 1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型。 等。 2．构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？ 答：（1）区别：构象是由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型则是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。 （2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同的构型。 3.为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈31螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？ 答（1）由于等归立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形（…ttt…）构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原则。 （2）由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比范德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量最低的构象。 4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？ 答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子），值愈大，柔顺性愈差； （2）特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好； （3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。 5．聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？ 答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下为塑料而不是橡胶。 6.从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异： （1）聚丙烯睛与碳纤维； （2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯； （3）顺式聚1，4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1，4-异戊二烯（杜仲橡胶）。（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。 (1)线性高分子梯形高分子 (2 非晶高分子结晶性高分子 (3)柔性 (4)高密度聚乙烯为平面锯齿状链，为线型分子，模量高，渗透性小，结晶度高，具有好的拉伸强度、劲度、耐久性、韧性；低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯（每1000 个主链 C 原子中约含15～35 个短支链），结晶度较低，具有一定的韧性，放水和隔热性能较好；交联聚乙烯形成了立体网状的结构，因此在韧性、强度、耐热性等方面都较高密度聚乙烯和低密度聚乙烯要好。 高分子物理习题答案 第一章高分子链的结构 3．高分子科学发展中有二位科学家在高分子物理领域作出了重大贡献并获得诺贝尔奖，他们是谁？请列举他们的主要贡献。 答：（1）H. Staudinger（德国）：“论聚合”首次提出高分子长链结构模型，论证高分子由小分子以共价键结合。1953年获诺贝尔化学奖。 贡献：（1）大分子概念：线性链结构 （2）初探[η]=KMα关系 （3）高分子多分散性 （4）创刊《die Makromol.Chemie》1943年 （2）P. J. Flory（美国），1974年获诺贝尔化学奖 贡献：（1）缩聚和加聚反应机理 （2）高分子溶液理论 （3）热力学和流体力学结合 （4）非晶态结构模型 6．何谓高聚物的近程（一级）结构、远程（二级）结构和聚集态结构？试分别举例说明用什么方法表征这些结构和性能，并预计可得到哪些结构参数和性能指标。 答：高聚物的一级结构即高聚物的近程结构，属于化学结构，它主要包括链节、键接方式、构型、支化和交联结构等，其表征方法主要有：NMR, GC, MS, IR, EA, HPLC, UV等。而高聚物的二级结构即高聚物的远程结构，主要包括高分子链的分子量、分子尺寸、分子形态、链的柔顺性及分子链在各种环境中所采取的构象，其表征方法主要有：静态、动态光散射、粘度法、膜渗透压、尺寸排除色谱、中子散射、端基分析、沸点升高、冰点降低法等。高聚物的聚集态结构主要指高分子链间相互作用使其堆积在一起形成晶态、非晶态、取向态等结构。其表征方法主要有：x-射线衍射、膨胀计法、光学解偏振法、偏光显微镜法、光学双折射法、声波传播法、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、核磁共振，热分析、力学分析等。 8．什么叫做高分子的构型？试讨论线型聚异戊二烯可能有哪些不同的构型。 答：由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布。 1，2：头-头，全同、间同、无规；头-尾，全同、间同、无规 3，4：头-头，全同、间同、无规；头-尾，全同、间同、无规 1，4：头-头，顺、反；头-尾，顺、反 9．什么叫做高分子构象？假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高其等规度？说明理由。答：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态（内旋转异构体）称为构象。不能用改变构象的办法提高其更规度。等规度是指高聚物中含有全同和间同异构体的总的百分数，涉及的是构型问题，要改变等规度，即要改变构型。而构型是由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布，改变构型必须通过化学键的断裂和重组。 11．假定聚丙烯主链上的键长为0.154纳米，键角为109.5°，根据下表所列数据，求其等效自由结合链的链段长度l e及极限特征比C∞。 聚合物溶剂温度（℃）A×104（nm）σ 聚丙烯（无规）环已烷、甲苯30 835 1.76 1 写出由取代的二烯（1，3丁二烯衍生物） CH 3CH CH CH CH COOCH 3 经加聚反应得到的聚合物，若只考虑单体的1，4-加成，和单体头-尾相接，则理论上可有几种立体异构体 解：该单体经1，4-加聚后，且只考虑单体的头-尾相接，可得到下面在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物： CH CH CH CH CH 3 COOCH 3n 即含有两种不对称碳原子和一个碳-碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。 2 今有一种聚乙烯醇，若经缩醛化处理后，发现有14%左右的羟基未反应，若用HIO 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 解：若单体是头-尾连接，经缩醛化处理后，大分子链中可形成稳定的六元环，因而只留下少量未反应的羟基： CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2 CH 2 O CH CH 2 CH 2 CH OH 同时若用HIO 氧化处理时，可得到乙酸和丙酮： CH 2 CH CH 2 OH CH CH 2 OH CH OH 4 CH 3C OH O + CH 3C O CH 3 若单体为头-头或尾-尾连接，则缩醛化时不易形成较不稳定的五元环，因之未反应的OH 基数应更多（>14%），而且经HIO 氧化处理时，也得不到丙酮： CH 2 CH CH OH CH 2 CH 2 CH OH OH CH O CH O 2 CH CH 2 CH 2 CH OH CH 2 CH CH OH CH 2CH 2 CH OH OH 4 CH 3C OH O + OH C O CH 2CH 2C OH O 可见聚乙烯醇高分子链中，单体主要为头- 尾键接方式。 3 氯乙烯（CH 2CH Cl ）和偏氯乙烯（ CH 2CCl 2 ）的共聚物，经脱除HCl 和裂解后，产物 有： ，Cl ，Cl Cl ，Cl Cl Cl 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的序列分布可得到什么结论 解：这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况（为简化起见只考虑三单元）： CH 2 CH Cl CH 2 C Cl Cl + (V) (D) 第一章 高分子链的结构 1 写出由取代的二烯（1，3丁二烯衍生物） CH 3CH CH CH CH COOCH 3 经加聚反应得到的聚合物，若只考虑单体的1，4-加成，和单体头-尾相接，则理论上可有几种立体异构体？ 解：该单体经1，4-加聚后，且只考虑单体的头-尾相接，可得到下面在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物： C H C H C H C H C H 3 C OO C H 3 n 即含有两种不对称碳原子和一个碳-碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。 2 今有一种聚乙烯醇，若经缩醛化处理后，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？ 解：若单体是头-尾连接，经缩醛化处理后，大分子链中可形成稳定的六元环，因而只留下少量未反应的羟基： CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2 CH O CH 2 O CH CH 2 CH 2 CH OH 同时若用HIO 4氧化处理时，可得到乙酸和丙酮： CH 2 CH CH 2 OH CH CH 2 OH CH OH 4 CH 3C OH O + CH 3C O CH 3 若单体为头-头或尾-尾连接，则缩醛化时不易形成较不稳定的五元环，因之未反应的OH 基数应更多（>14%），而且经HIO 4氧化处理时，也得不到丙酮： CH 2 CH CH OH CH 2 CH 2 CH OH OH CH O CH O CH 2 O CH CH 2 CH 2 CH OH CH 2 CH CH OH CH 2CH 2 CH OH OH HIO 4 CH 3C OH O + OH C O CH 2CH 2C OH O 可见聚乙烯醇高分子链中，单体主要为头-尾键接方式。 3 氯乙烯（CH 2 CH Cl ）和偏氯乙烯（ CH 2CCl 2 ）的共聚物，经脱除HCl 和裂解后，产物 有： ，Cl ，Cl Cl ，Cl Cl Cl 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的序列分布可得到什么结论？ 解：这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况（为简化起见只考虑三单元）： CH 2 CH Cl CH 2 C Cl Cl + (V) (D) 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 （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。 （二）不同的键接异构体可能还存在下列6中有规立构体。 ①顺式1，4-加成 ②反式1，4-加成 ③1，2-加成全同立构 ④1，2-加成间同立构 ⑤3，4-加成全同立构 ⑥3，4-加成间同立构 6．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； 第1章 1请你列举出20种?常?活中经常接触到的?分?材料，并写出其中10种聚合物的名称和化学式。 解答：常?的?分?材料：聚?烯塑料桶、聚丙烯编织袋、涤纶（聚对苯?甲酸? ?醇酯）、EVA热熔胶（聚?烯和聚醋酸?烯酯的共聚物）、顺丁橡胶鞋底、尼?袜、ABS塑料、环氧树脂黏合剂、环氧树 脂泡沫、聚氨酯泡沫、聚氨酯涂料、油改性聚酯清漆、育秧薄膜（聚氯?烯）、电线包?（聚氯?烯）、有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、维尼?（聚?烯醇缩甲醛）、尼?66 、奶瓶（聚碳酸酯）、聚四氟?烯、丁苯橡胶、塑料拖鞋（聚氯?烯）、?机表?的光敏涂料、天然橡胶、复合地板（脲醛树脂）、凉?塔（不饱和树脂玻璃钢）等。 2有8本?说，它们的厚度不同，分别为250?、280?、300?、350?、400?、450?、500?和600?，请算出它们的数均?数和重均?数以及分布宽度指数。请思考为什么重均?数?于数均?数。 解答： 分布宽度指数＝重均?数/数均?数＝423.61/391.25＝1.08； 按书?重量统计平均的?数为重均?数，其值等于每书的?数乘以其重量分数的总和。数 均?数相当于总?数除以书本数。 对于重均?数，重的分?的权重?，数均?数的话，权重都是1。所以重均?数?于数均?数。 3试?较聚苯?烯与苯?烯在性能上有哪些差别。 解答：差别： （1）聚苯?烯是有?定强度的?聚物，在外观上是固体，在分?结构上没有双键；苯?烯是?分?的液体，分?结构上有双键。 （2）苯?烯做出来的产品?聚苯?烯做出来的产品要脆。另外苯?烯暴露在空?中会逐渐被氧化，?聚苯?烯不会。 4为什么说黏度法测得的分?量是相对的分?量，渗透压法测得的是数均分?量，光散射法测得的是重均分?量？ 解答：（1）黏度法是由公式得到，?α?是从得到。在测α时所?到的[η]是通过相对黏度和增?黏度计算得到。因此[η]不是溶剂的绝对黏度，那么得到的分?量也是相对的分?量。 （2）渗透法测定分?量依据为时 所以 即渗透压法测得分?量为数均分?量。 （3）在光散射法中常?θ＝90°时的瑞利?R90计算溶质的分?量。 因此测得的是重均分?量。 5如果知道聚合物的分?量分布函数或分布曲线，如何求得和？ 解答： 高分子物理试题库 一、名词解释 取向：取向是指非晶高聚物的分子链段或整个高分子链，结晶高聚物的晶带、晶片、晶粒等，在外力作用下，沿外力作用的方向进行有序排列的现象。 特性粘度 柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。 链段：由于分子内旋受阻而在高分子链中能够自由旋转的单元长度。是描述柔性的尺度。 内聚能密度：把1mol 的液体或固体分子移到其分子引力范围之外所需要的能量为内聚能。单位体积的内聚能称为内聚能密度，一般用CED 表示。 溶解度参数：内聚能密度的平方根称为溶解度参数，一般用δ表示。 等规度：等规度是高聚物中含有全同立构和间同立构总的百分数。 结晶度结晶度即高聚物试样中结晶部分所占的质量分数(质量结晶度)或者体积分数(体积结晶度)。 液晶：在熔融状态下或溶液状态下，仍然部分保持着晶态物质分子的有序排列，且物理性质呈现各向异性，成为一种具有和晶体性质相似的液体，这种固液之间的中间态称为液态晶体，简称为液晶。 聚电解质溶液 脆性断裂 时温等效原理 零切黏度 应力松弛 银纹 粘弹性 表观粘度 应力 应变 弹性模量 柔量 泊松比 冲击强度 强迫高弹形变 增塑作用 内增塑作用 外增塑作用 蠕变 动态粘弹性 静态粘弹性 滞后 内耗 牛顿流体 假塑性流体 膨胀性流体 宾汉流体 二．选择题 1. 测量重均分子量可以选择以下哪种方法： D A ．粘度法 B ．端基滴定法 C ．渗透压法 D ．光散射法 2. 下列那种方法可以降低熔点： B D 。 A. 主链上引入芳环； B. 降低结晶度； C. 提高分子量； D. 加入增塑剂。 3. 多分散高聚物下列平均分子量中最小的是 A A 、n M B 、w M C 、z M D 、M 4. 聚合物在溶液中通常呈 C 构象。 A ．锯齿形 B ．螺旋形 C ．无规线团 D ．梯形 第一章高分子链的结构 1写出由取代的二烯（1，3 丁二烯衍生物） CH5-CH=CH-CH=CH-COOCH3 经加聚反应得到的聚合物，若只考虑单体的1, 4-加成，和单体头-尾相接，则理论上可有几种立体异构体？ 解：该单体经1，4-加聚后，且只考虑单体的头■?尾相接，可得到下而在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物： ——CH-CH=CH-CH- I I Jn COOCH3 CH3 即含有两种不对称碳原子和一个碳■碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。2今有一种聚乙烯醇，若经缩醛化处理后，发现有14%左右的疑基未反应，若用HIO J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？解：若单体是头■尾连接.经缩醛化处理后，大分子链中可形成稳疋的六元环，因而只留下少量未反应的疑基： -CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH. OH OH OH CHQ CH2-CH—CH.-CH- \ / o——CH2 同时若用HlOd氧化处理时，可得到乙酸和丙酮： —叶旷叶旷叶旷斗吧严+ CH 3C-CH3 o 若单体为头-头或尾■尾连接，则缩醛化时不易形成较不稳左的五元环，因之未反应的0H基数应更多（＞14%）,而且经HIO。氧化处理时，也得不到丙酮： CH2O —CH.-CH —CH —CH? — CH?-CH—— I I I OH OH OH CH—CH2-CH—— 。 、 昇 UIQ —CH2—CH—CH—CPU—CH9—CH ---------- Z—CH￡—OH I I I 3II OH OH OH O + OHC-CH^CH^C-OH O 0 可见聚乙烯醇髙分子链中，单体主要为头■尾键接方式。 3氯乙烯（CH产CH—Cl）和偏氯乙烯（狙=切。的共聚物，经脱除HC1和裂解后，产物有: 由以上事实，则对这两种单体在共聚物的序列分布可得到什么结论? 解：这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况（为简化起见只考虑三单元）： 高分子物理试卷三答案 一、单项选择题（10分） （下面每个小题只有一个答案是正确的，请将正确答案的编号填在右边的括号里。选对者得1分，不选、选错多选均不得分。） 1.如果不考虑键接顺序，线形聚异戊二烯的异构种类数为（C ）。 （A）6 （B）7 （C）8 2. 全同聚乙烯醇的分子链所采取的构象是（A ）。 （A）平面锯齿链（B）扭曲的锯齿链（C）螺旋链 3.下列聚合物中，不存在旋光异构体的是（B ）。 （A）PP （B）PIB （C）聚异戊二烯 4. 高聚物的黏流温度随相对分子质量的增大而（B ）。 （A）保持不变（B）上升（C）下降（D）先上升然后保持不变5.在聚合物的黏流温度以下，描述高聚物的表观黏度与温度之间关系的方程式是（B ）。（A）Arrhenius方程（B）WLF方程（C）Avrami方程 6.高聚物的流动模式是（B ）。 （A）分子链的整体迁移（B）链段的跃迁 （C）端基的运动 7.同一聚合物的下列三种不同的黏度，最大的是（A ）。 （A）零剪切黏度（B）表观黏度（C）无穷剪切黏度 8.两试样的凝胶渗透色谱的淋出体积相等，则它们的下列参数相等的是( D )。 （A）相对分子质量（B）特性黏数（C）Huggins参数（D）流体力学体积 9.下列实验方法，可以测量聚合物损耗模量的是（B ）。 （A）DSC （B）DMA （C）拉伸实验 10. Maxwell模型可以用来描述（C ）。 （A）蠕变过程（B）交联高聚物的应力松弛过程 （C）线形高聚物的应力松弛 二、多项选择题(20分) (下面每个小题至少有一个答案是正确的，请将所有正确答案的编号填写在括号里。全选对者得2分，每错一个扣1分，每少选一个扣0.5分，但不做选择或所选答案全错者不得分。）1.下面能作为塑料使用的聚二丁烯有（ABD ）。 （A）全同1，2-丁二烯（B）间同聚1，2-丁二烯 （C）顺式聚1，4-丁二烯（D）反式聚1，4-丁二烯 2.高分子的二级结构包括（AC ）。 （A）构象（B）晶态结构 （C）相对分子质量及其分布（D）键接方式 3.高分子的三级结构包括（ABD ）。 （A）晶态结构（B）取向结构（C）多相结构（D）液晶态结构 4.凝聚态结构可以采用哪些方法进行表征（BCD ）。 （A）广角X射线衍射（B）红外光谱 （C）电子显微镜（D）小角X射线衍射 5.下列实验方法，可以用来测定玻璃化转变温度的是（ABC ）。 第三章 高分子的溶解过程与小分子相比有什么不同？ 高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊，两者运动分子运动速度差别很大，现是溶剂分子渗入高聚物内部，是高聚体膨胀，称为“溶胀”，然后高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系。对于交联的高分子只停留在溶胀阶段，不会溶解。 第二维里系数A2的物理意义？ 第二维利系数的物理意义是高分子链段和链段间的内排斥与高分子链段和溶剂分子间能量上相互作用、两者相互竞争的一个量度。它与溶剂化作用和高分子在溶液里的形态有密切关系。良溶剂中，高分子链由于溶剂化作业而扩张，高分子线团伸展，A2是正值；温度下降或在非良溶剂，高分子线团收缩，A2是负值；当链段与链段、溶剂与高分子链段相互作业想等时，高分子溶液符合理想溶液的性质，A2为零，相当于高分子链处于无扰状态。 高分子的理想链和真实链有哪些区别？ ①理想链是一种理论模型，认为化学键不占体积，自由旋转，没有键角和位垒的限制，而真实链有键角限制和位垒的限制。 ②理想链没有考虑远程相互作用和近程相互作用，而真实链要考虑链节与链节之间的体积排除和链与周围环境的相互作用以及链与链之间的相互作用等。 高分子的稀溶液、亚浓溶液、浓溶液有哪些本质的区别？ 三种溶液最本质的区别体现在溶液中和高分子无规线团之间的相互作用和无规线团的形态结构不同： ①稀溶液：高分子线团是相互分离的，溶液中高分子链段的分布也是不均一的；线团 之间的相互作用可以忽略。 ②浓溶液：大分子链之间发生相互穿插和缠结，溶液中链段的空间密度分布趋于均一。 ②亚浓溶液：亚浓溶液介于稀溶液和浓溶液之间，高分子线团开始相互穿插交叠，整 个溶液中链段的分布趋于均一；高分子线团与临近线团开始相互作用。 第四章 一般共混物的相分离与嵌段共聚物的微相分离在本质上有何差别？ 由于嵌段共聚物的嵌段间不相容而发生相分离，平均相结构微区的大小只有几十到几百纳米，即微相分离，两相之间的作用力是化学键。两种聚合物共混时，由于混合熵很小，混合晗决定于聚合物之间的相互作用，通常较小，所以两种聚合物混合自由能通常大于零，是分相的。而一般共混物两相界面之间的作用力是分子间作用力或氢键，其分相可能是宏观可见的，添加增容剂后，并经强烈的机械混合，增容剂提高了两相界面之间的相互作用，可形成稳定的微相分离结构 第五章聚合物的非晶态 3.何谓“松弛”？请举例说明松弛现象。用什么物理量表示松弛过程的快慢？ 答：“松弛”过程是指一个从非平衡态到平衡态进行的过程，它首先是很快地进行，然后逐步放慢甚至于时间达到无穷长。√ 例如，一直杆的长度比两刚壁之间的固定距离L稍长；将直杆强制地装入两刚壁之间，在开始时，直杆与刚壁的接触面之间有相互作用的压力P，在直杆内任一截面上也有内压力P；以后,随着时间的增长，这些压力的数值渐渐减小，而且温度越高时减小得越快。岩石和 lololj第1章高分子的链结构 1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型，举例说明高分子的构造。 等。 举例说明高分子链的构造： 线形：聚乙烯，聚α-烯烃 环形聚合物：环形聚苯乙烯，聚芳醚类环形低聚物 梯形聚合物：聚丙烯腈纤维受热，发生环化形成梯形结构 支化高分子：低密度聚乙烯 交联高分子：酚醛、环氧、不饱和聚酯，硫化橡胶，交联聚乙烯。 2．构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？ 答：（1）区别：构象是由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型则是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。 （2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同的构型。 3.为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？ 答（1）由于等归立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形（…ttt…）构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原则。 （2）由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比范德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量最低的构象。 4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？ 答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子），值愈大，柔顺性愈差； （2）特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好； （3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。 5．聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？ 第一部分高聚物的结构 一、名词解释： 交联、构型、构象、链段、柔顺性、热塑性弹性体、聚集态、内聚能密度、结晶度、熔点、 熔限、取向、共混高聚物、液晶、等规度、等规立构（全同立构）、间规立构（间同立构）、 键接异构、支化因子g、末端距、均方末端距、均方旋转半径（均方回转半径）、自由结合链、等效自由结合链、刚性因子（空间位阻参数）、无扰尺寸、单晶、球晶 二、选择 1．当主链由下列饱和单键组成时，其柔顺性的顺序为（） A．-C-O->-Si-O->-C-C- B.-Si-O->-C-C->-C-O- C.-Si-O->-C-O->-C-C- 2. PS, PP, PE 三者柔顺性的顺序为（） A. PP 高分子物理部分复习题 构象;由于单键（σ键）的内旋转，而产生的分子在空间的不同形态。它是不稳定的，分子热运动即能使其构象发生改变 构型;分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。稳定的，要改变构型必需经化学键的断裂、重组 柔顺性;高聚物卷曲成无规的线团成团的特性 等同周期、高聚物分子中与主链中心轴平行的方向为晶胞的主轴，其重复的周期 假塑性流体、无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体 取向;高分子链在特定的情况下，沿特定方向的择优平行排列，聚合物呈各向异性特征。 熵弹性、聚合物（在Tg以上）处于高弹态时所表现出的独特的力学性质 粘弹性；外力作用，高分子变形行为有液体粘性和固体弹性的双重性质，力学质随时间变化的特性 玻尔兹曼叠加、认为聚合物在某一时刻的弛豫特性是其在该时刻之前已经历的所有弛豫过程所产生结果的线性加和的理论原理 球晶、球晶是由一个晶核开始，以相同的速度同时向空间各方向放射生长形成高温时，晶核少，球晶大 应力损坏（内耗）、聚合物在交变应力作用下产生滞后现象，而使机械能转变为热能的现象 应力松弛、恒温恒应变下，材料的内应变随时间的延长而衰减的现象。 蠕变、恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的延长逐渐增加的现象 玻璃化转变温度Tg：玻璃态向高弹态转变的温度，链段开始运动或冻结的温度。挤出膨大现象、高分子熔体被强迫挤出口模时，挤出物尺寸大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象 时温等效原理、对于同一个松驰过程，既可以在低温下较长观察时间（外力作用时间）观察到，也可以在高温下较短观察时间（外力作用时间）观察出来。 杂链高分子、主链除碳原子以外，还有其他原子，如：氧、氮、硫等存在，同样以共价键相连接 元素有机高分子、主链含Si、P、Se、Al、Ti等，但不含碳原子的高分子 键接结构、结构单元在高分子链中的联结方式 旋光异构、具有四个不同取代基的C原子在空间有两种可能的互不重叠的排列方式，成为互为镜像的两种异构体，并表现出不同的旋光性 均相成核、处于无定型的高分子链由于热涨落而形成晶核的过程 异相成核、是指高分子链被吸附在固体杂质表面而形成晶核的过程。Weissenberg爬杆效应当插入其中的圆棒旋转时，没有因惯性作用而甩向容器壁附近，反而环绕在旋转棒附近，出现沿棒向上爬的“爬杆”现象。 强迫高弹形变对于非晶聚合物，当环境温度处于Tb＜T ＜Tg时，虽然材料处于 玻璃态，链段冻结，但在恰当速率下拉伸，材料仍能发生百分之几百的大变形 冷拉伸；环境温度低于熔点时虽然晶区尚未熔融，材料也发生了很大拉伸变形 溶度参数；单位体积的内聚能称为内聚物密度平方根 介电损耗;电介质在交变电场中极化时，会因极化方向的变化而损耗部分能量和发热，称介电损耗。 聚合物的极化:聚合物在一定条件下发生两极分化，性质偏离的现象 二、填空题高分子物理试卷 及答案
高分子物理学(吴其晔)课后答案
关于高分子物理习题答案
高分子物理课后答案(何曼君)
高分子物理(何曼君版)复旦大学出版社 课后习题答案
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