高分子物理第四版(华幼卿)第1章链结构习题答案-推荐下载

第1章链结构习题答案

2. 什么叫构型和构造？写出聚氯丁二烯的各种可能构型，举例说明高分子链的

构造。

答：（1）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布。

（2）构造：聚合物分子的各种几何形状。

（3）聚氯丁二烯的各种可能构型：氯丁二烯可以通过不同的聚合方式聚合,得

到构造不同的线型聚合物, 即可以有1,2-加聚、1,4-加聚、3,4-加聚三种不同的加成聚合方式，其结构式如

下：

1,2-加聚全同立构： 1,2-加聚间同立构：

H 2C

C Cl CH

CH 2

H 2C

C Cl CH CH 2H 2C C Cl CH CH 2

H 2C

C

Cl

CH

CH 2

H 2

C

C Cl

CH

CH 2

H 2C

C Cl CH CH 2

H 2C

C Cl CH CH 2

1,2-加聚无规立构：结构式略

1,4-加聚顺式：

C

C

H 2C

H 2C

Cl H

CH 2

C

C

Cl CH 2

H 1,4-加聚反式：

C C

H 2C C H 2

Cl

H

CH 2

C

C

Cl

CH 2

H 3,4-加聚全同立构： 3,4-加聚间同立构：

CH 2

C

Cl CH

CH 2

1

2

3

4

H

C

CCl

CH2 CH2H

C

CCl

CH2

CH2

H

C

CCl

CH2

CH2

H

C

CCl

CH2

CH2

C

H

CCl

CH2

CH2

H

C

CCl

CH2

CH2

CH

CCl

CH2

CH2

3,4-加聚无规立构：结构式略

（4）高分子链的构造实例：线性高分子，支化高分子，交联或网状高分子，星型高分，环状高分子，树枝状高分子等等。

3. 构象与构型有什么区别？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：构型是对分子中的最近邻原子间的相对位置的表征，也可以说，构型是分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。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。构型不同的异构体有旋光异构和几何异构。特点：稳定、可分离。

构象是由高分子链单键内旋转而造成分子在空间的各种不同形态。由于热运动，分子的构象在时刻改变着，高分子链的构象是统计性的。特点：不分离、不稳定；构象数很大，3N-3。

单键的内旋转不能将i-PP变成s-PP。因为i-PP和s-PP是构型异构体，要将i-PP变成s-PP，必须改变PP分子链的构型，而改变构型则要经过化学键的断裂与重组，单键内旋转只能改变分子链的构象而不能改变其构型。

5. 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(或称为刚性因子), , 其值越大, 高分子

1

2

202,f r h h σ⎛⎫= ⎪

⎪

⎝⎭链的柔顺性越差.

(2)极限特征比, , 其值越大, 分子链的柔顺性越差.

2

02

lim n h C nl ∞→∞=(3)链段长度b, 其值越大, 分子链的柔顺性越差.

9. 从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异？

（1）聚丙烯晴与碳纤维

答：聚丙烯晴取代基的极性大，相互作用力大，分子链内旋转受阻严重，柔

顺性很差，硬度和刚性较高；碳纤维是由PAN 高温环化、芳构化制得，分子呈

梯型结构，导致分子链刚性更大，可作为耐高温的聚合物的增强填料。

（2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；

答：前者APP 分子链结构不规整，不易结晶，用作弹性体；后者IPP 分子链

结构规整，容易结晶，作为塑料。

（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）

答：天然橡胶为顺式结构，分子链间距离较大，不易结晶，柔韧与弹性好，交

联后做橡胶材料；杜仲橡胶为反式结构，分子链的结构规整性好，易结晶，是

一种比较特殊塑料（比通用塑料软，比橡胶硬）

（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯

答：高密度聚乙烯是线性分子结构，易结晶，密度、熔点、结晶度和硬度等方

面均低于低密度聚乙烯；低密度聚乙烯的分子结构的规整度破坏，支化度高，

结晶度大大降低；交联聚乙烯是经适度交联，刚性增加，抗形变性好，耐温性

和耐溶剂性相应提高。

7. 比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释.

(1) > > 取代基的极性大小：极性越大, -CN 极性比-Cl 大，链的柔顺性越差.

(2) > > 主链含有芳杂环, 柔顺性下降; 主链存在共轭双键, 分子链呈刚性，主链中存在-O-键，柔顺性增加；.

(3) < < 式子1内旋转困难（因氯原子基团大）， 主链含有孤立双键, 柔顺性增加.

(4) > >

式子1对称取代基（分子偶极矩极小，易内旋转），分子链柔顺性增加; 极性增加(极性基团密度增加), 柔性下降.

11. 某单烯类聚合物的聚合度为10000, 试估算分子链完全伸展时的长度是其均

方根末端距的多少倍? (假设该分子链为自由旋转链).

解: 单烯类聚合物的主链为碳链, 碳-碳键长为 l =0.154nm, 键角为109.5o . 当聚合度为10000时, 其主链上的化学键数目n =20000. 其完全伸展时的长度为:

max cos 0.1542514.52

L nl nm θ

==⨯=其自由旋转链的均方末端距为:

CH 2CH 2

n

CH 2

H

C

n

Cl

CH 2

H C

CN

CH 2O n

O

n

n

CH 2CH Cl

n

n

CH 2

C

CH

CH 2

n

CH 2

CH

CH

CH 2

CH 2

CH

F

n

CH 2C n F

n

H

C

F

H C

F