高分子物理第三章知识题及解答

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高分子物理与化学习题答案(精品文档)

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-1.05
0.6
0.065710
3
苯乙烯
-1.05
8
0.939413
6
马来酸酐
-1.05
2.25
0.000019
1
乙酸乙烯酯
-1.05
-0.22
0.502128
5
丙烯腈
-1.05
1.2
0.006330
2
注:r1r2越小,越有利于交替共聚(P111)
第七章高分子的结构
3.(P186)名词解释:参见教材
(1)PE, PP,PVC, PS(无规)
(2)聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚间苯二甲酸乙二醇酯,聚己二酸己二酯
(3)尼龙6,尼龙66,尼龙101
答:结晶的充分条件:适当的温度和时间
结晶的必要条件:结构规整性
(1)PE>PP>PVC>PS
(2)聚己二酸己二酯>聚对苯二甲酸乙二醇酯>聚间苯二甲酸乙二醇酯
(3)尼龙66>尼龙6>尼龙1010

lg(η(Tg))=lg(8.0x1012)+9.3763=22.2794
求得:η(Tg)=1.9x1022Pa·s.
K12>k22,k21<k11自由基(St·)活性大于丁二烯自由基(Bd·)的活性
(3)两种单体共聚属无恒比点的非理想共聚,共聚物组成方程为F1=( r1f12+f1f2)/(r1f12+2f1f2+r2f22),代入r1和r2值,作图如下
(4)欲得组成均匀的共聚物,可按组成要求计算投料比,且在反应过程中不断补加丁二烯单体,以保证原配比基本保持恒定。从而获得较均一组成的共聚物。
问题点解:单体活性的比较看1/r1,1/r1>1,表明单体M2活定大,反之,单体M1活性大。

何曼君《高分子物理》(第3版)配套题库【课后习题】第3章 高分子的溶液性质 【圣才出品】

何曼君《高分子物理》(第3版)配套题库【课后习题】第3章 高分子的溶液性质 【圣才出品】

第3章高分子的溶液性质1.高分子的溶解过程与小分子相比,有什么不同?答: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,溶剂分子能比较快的渗透进入高聚物,而高分子向溶剂的扩散却非常慢。

(1)聚合物的溶解过程要经过两个阶段,先是溶剂分子渗入聚合物内部,使聚合物体积膨胀,称为溶胀;然后才是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。

对于交联的聚合物,在与溶剂接触时也会发生溶胀,但因有交联的化学键束缚,不能再进一步使交联的分子拆散,只能停留在溶胀阶段,不会溶解。

(2)溶解度与聚合物分子量有关,分子量越大,溶解度越大。

对交联聚合物来说,交联度大的溶胀度小,交联度小的溶胀度大。

(3)非晶态聚合物的分子堆砌比较松散,分子间的相互作用较弱,因此溶剂分子比较容易渗入聚合物内部使之溶胀和溶解。

晶态聚合物由于分子排列规整,堆砌紧密,分子间相互作用力很强,以致溶剂分子渗入聚合物内部非常困难,因此晶态化合物的溶解比非晶态聚合物要困难得多。

(4)对于非极性聚合物与溶剂的相互混合,溶解过程一般是吸热的,故只有在升高温度或减小混合热才能使体系自发溶解。

恒温恒压时,混合热可表示:可见二者的溶度参数δ1,δ2越接近,ΔH M越小,越能相互溶解。

对于极性聚合物与溶剂的相互混合,由于高分子与溶剂分子的强烈相互作用,溶解时放热,使体系的自由能降低,溶解过程能自发进行。

而溶解时,不但要求聚合物与溶剂的溶度参数中非极性部分相近,还要求极性部分也相近,才能溶解。

(5)结晶性非极性聚合物的溶解分为两个过程:其一是结晶部分的熔融,其二是高分子与溶剂的混合。

结晶性极性聚合物,若能与溶剂形成氢键,即使温度很低也能溶解。

2.什么是高分子的“理想溶液”?它应符合哪些条件?答:高分子溶液的化学位由理想部分和非理想部分组成,对于高分子溶液即使浓度很稀也不能看作是理想溶液,但是可以通过选择溶剂和温度来满足10Eμ∆=的条件,使高分子溶液符合理想溶液的条件,称其为θ条件,这时的相互作用参数χ=1/2。

高分子物理习题3

高分子物理习题3
增加到 20%。 由于聚合速率 Rp ∝ [I ]10/ 2 ,故[I ]0 增加到 4.49 倍时, Rp 增加到原来的 2.12 倍。
聚合度
Xn

[
I
] −1 / 0
2
,故
[
I
]0
增加到
4.49
倍时,
Xn
下降到原来的
0.47
倍。
(3)引发剂引发时,体系的总活化能为: E =
Ep
− Et 2
+
Ed 2
改变[M ]0 不改变转化率。
(2)当其它条件一定时,改变[I ]0 ,则有:
ln 1 = 1− C1 ln 1
1− C2
[I ]11/2 [I ]12/2
即 − ln(= 1−
2.12
所以 [I ]2 = 4.49 ,即引发剂浓度增加到原来的 4.49 倍时,聚合转化率可以从 10% [I ]1
+
+
阴离 子聚 合
+ + +
+
+ +
原因
Cl 原子是吸电子基团,也有 共轭效应,但均较弱 两个 Cl 使诱导效应增强 CN 为吸电子基团,并有共轭 效应使自由基、阴离子活性 种稳定 两个 CN 基团存在使吸电子 倾向过强 甲基(CH3)供电性弱,只能进 行配位聚合 两个甲基有利于双键电子云 密度增加和阳离子的进攻 共轭体系中电子流动性较 大,易诱导极化 对称结构,但氟原子半径小 取代基为两个吸电子基,吸 电性过强,只能进行阴离子 聚合 共轭体系中电子流动性较 大,易诱导极化
直线的斜率为 kd。
n [I ]0 [I ]1.0
0.8
0.6
ln [I ]0

关于高分子物理习题答案

关于高分子物理习题答案

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[?]=KM?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。

高分子物理第三章习题及解答

高分子物理第三章习题及解答

高分子的溶解溶解与溶胀例3-1 简述聚合物的溶解过程,并解释为什么大多聚合物的溶解速度很慢解:因为聚合物分子与溶剂分子的大小相差悬殊,两者的分子运动速度差别很大,溶剂分子能比较快地渗透进入高聚物,而高分子向溶剂地扩散却非常慢。

这样,高聚物地溶解过程要经过两个阶段,先是溶剂分子渗入高聚物内部,使高聚物体积膨胀,称为“溶胀”,然后才是高分子均匀分散在溶剂中,形成完全溶解地分子分散的均相体系。

整个过程往往需要较长的时间。

高聚物的聚集态又有非晶态和晶态之分。

非晶态高聚物的分子堆砌比较松散,分子间的相互作用较弱,因而溶剂分子比较容易渗入高聚物内部使之溶胀和溶解。

晶态高聚物由于分子排列规整,堆砌紧密,分子间相互作用力很强,以致溶剂分子渗入高聚物内部非常困难,因此晶态高聚物的溶解要困难得多。

非极性的晶态高聚物(如PE)在室温很难溶解,往往要升温至其熔点附近,待晶态转变为非晶态后才可溶;而极性的晶态高聚物在室温就能溶解在极性溶剂中。

例3-2.用热力学原理解释溶解和溶胀。

解:(1)溶解:若高聚物自发地溶于溶剂中,则必须符合:上式表明溶解的可能性取决于两个因素:焓的因素()和熵的因素()。

焓的因素取决于溶剂对高聚物溶剂化作用,熵的因素决定于高聚物与溶剂体系的无序度。

对于极性高聚物前者说影响较大,对于非极性高聚物后者影响较大。

但一般来说,高聚物的溶解过程都是增加的,即>0。

显然,要使<0,则要求越小越好,最好为负值或较小的正值。

极性高聚物溶于极性溶剂,常因溶剂化作用而放热。

因此,总小于零,即<0,溶解过程自发进行。

根据晶格理论得=(3-1)式中称为Huggins参数,它反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。

的物理意义表示当一个溶剂分子放到高聚物中去时所引起的能量变化(因为)。

而非极性高聚物溶于非极性溶剂,假定溶解过程没有体积的变化(即),其的计算可用Hildebrand的溶度公式:=(3-2)式中是体积分数,是溶度参数,下标1和2分别表示溶剂和溶质,是溶液的总体积。

高分子物理学第三章课后答案

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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;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;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;②理想链没有考虑远程相互作用和近程相互作用,而真;高分子的稀溶液、亚浓溶液、浓溶液有哪些本质的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。

高分子物理习题参考答案

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高分子物理习题参考答案《高分子物理》标准化作业本参考答案沈阳化工学院材料科学与工程学院《高分子物理》课程组第一章高分子链的结构一、概念1、构型:分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。

2、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叫构象。

3、均方末端距:高分子链的两个末端的直线距离的平方的平均值。

4、链段:链段是由若干个键组成的一段链作为一个独立动动的单元,是高分子链中能够独立运动的最小单位。

5、全同立构:取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成。

6、无规立构:当取代基在主链平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构体单元完全无规键接而成。

二、选择答案1、高分子科学诺贝尔奖获得者中,( A )首先把“高分子”这个概念引进科学领域。

A 、H. Staudinger,B 、, ,C 、P. J. Flory,D 、H. Shirakawa2、下列聚合物中,( A )是聚异戊二烯(PI)。

A 、 CCH 2n CH CH 23B 、O C NH O C NH C 6H 4C 6H 4n C 、 CH Cl CH 2n D 、OC CH 2CH 2O O n O C3、下列聚合物中,不属于碳链高分子的是( D )。

A 、聚甲基丙烯酸甲酯,B 、聚氯乙烯,C 、聚乙烯,D 、聚酰胺4、下列四种聚合物中,不存在旋光异构和几何异构的为( B )。

A 、聚丙烯,B 、聚异丁烯,C 、聚丁二烯,D 、聚苯乙烯5、下列说法,表述正确的是( A )。

A 、工程塑料ABS 树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。

B 、ABS 树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀,可提高制品拉伸强度和硬度。

C 、ABS 树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性,可改善冲击强度。

D 、ABS 树脂中丙烯腈组分利于高温流动性,便于加工。

6、下列四种聚合物中,链柔顺性最好的是( C )。

A 、聚氯乙烯,B 、聚氯丁二烯,C 、顺式聚丁二烯,D 、反式聚丁二烯7、在下列四种聚合物的晶体结构中,其分子链构象为H31螺旋构象为( B )。

关于高分子物理习题答案

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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[?]=KM?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。

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第三章3.1 高分子的溶解3.1.1 溶解与溶胀例3-1 简述聚合物的溶解过程,并解释为什么大多聚合物的溶解速度很慢?解:因为聚合物分子与溶剂分子的大小相差悬殊,两者的分子运动速度差别很大,溶剂分子能比较快地渗透进入高聚物,而高分子向溶剂地扩散却非常慢。

这样,高聚物地溶解过程要经过两个阶段,先是溶剂分子渗入高聚物内部,使高聚物体积膨胀,称为“溶胀”,然后才是高分子均匀分散在溶剂中,形成完全溶解地分子分散的均相体系。

整个过程往往需要较长的时间。

高聚物的聚集态又有非晶态和晶态之分。

非晶态高聚物的分子堆砌比较松散,分子间的相互作用较弱,因而溶剂分子比较容易渗入高聚物内部使之溶胀和溶解。

晶态高聚物由于分子排列规整,堆砌紧密,分子间相互作用力很强,以致溶剂分子渗入高聚物内部非常困难,因此晶态高聚物的溶解要困难得多。

非极性的晶态高聚物(如PE)在室温很难溶解,往往要升温至其熔点附近,待晶态转变为非晶态后才可溶;而极性的晶态高聚物在室温就能溶解在极性溶剂中。

例3-2.用热力学原理解释溶解和溶胀。

解:(1)溶解:若高聚物自发地溶于溶剂中,则必须符合:上式表明溶解的可能性取决于两个因素:焓的因素()和熵的因素()。

焓的因素取决于溶剂对高聚物溶剂化作用,熵的因素决定于高聚物与溶剂体系的无序度。

对于极性高聚物前者说影响较大,对于非极性高聚物后者影响较大。

但一般来说,高聚物的溶解过程都是增加的,即>0。

显然,要使<0,则要求越小越好,最好为负值或较小的正值。

极性高聚物溶于极性溶剂,常因溶剂化作用而放热。

因此,总小于零,即<0,溶解过程自发进行。

根据晶格理论得=(3-1)式中称为Huggins参数,它反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。

的物理意义表示当一个溶剂分子放到高聚物中去时所引起的能量变化(因为)。

而非极性高聚物溶于非极性溶剂,假定溶解过程没有体积的变化(即),其的计算可用Hildebrand的溶度公式:=(3-2)式中是体积分数,是溶度参数,下标1和2分别表示溶剂和溶质,是溶液的总体积。

从式中可知总是正的,当时,。

一般要求与的差不超过1.7~2。

综上所述,便知选择溶剂时要求越小或和相差越小越好的道理。

注意:①Hildebrand公式中仅适用于非晶态、非极性的聚合物,仅考虑结构单元之间的色散力,因此用相近原则选择溶剂时有例外。

相近原则只是必要条件,充分条件还应有溶剂与溶质的极性和形成的氢键程度要大致相等,即当考虑结构单元间除有色散力外,还有偶极力和氢键作用时,则有式中、、分别代表色散力、偶极力和氢键的贡献,这样计算的就有广义性。

②对高度结晶的聚合物,应把熔化热和熔化熵包括到自由能中,即当>0.9时,溶度参数规则仍可用。

(2)溶胀:溶胀对线型和交联高聚物与溶剂的混合过程都存在,只是线型高聚物溶胀到一定程度而溶解,叫无限溶胀,交联高聚物因大分子链间由于化学键的存在不能溶解,只能溶胀到一定程度而达到平衡,称之为有限溶胀。

要使得交联高聚物的溶胀过程自发进行,必须<0。

同线型高聚物溶解过程一样,式(3-1)和(3-2)仍适用,即越小或与相差越小溶胀越能自发进行,且达到平衡时其溶胀比也越大。

所不同的是交联高聚物的溶胀过程中,自由能的变化应由两部分组成,一部分是高聚物与溶剂的混合自由能,另一部分是网链的弹性自由能,即=+。

溶胀使高聚物体积膨胀,从而引起三维分子网的伸展,使交联点间由于分子链的伸展而降低了构象熵值,引起了分子网的弹性收缩力,力图使分子网收缩。

当这两种相反作用相互抵消时,便达到了溶胀平衡。

例3-3橡皮能否溶解和熔化,为什么?解:橡皮是经过硫化的天然橡胶,是交联的高聚物,在与溶剂接触时会发生溶胀,但因有交联的化学键束缚,不能再进一步使交联的分子拆散,只能停留在最高的溶胀阶段,称为“溶胀平衡”,不会发生溶解。

同样也不能熔化。

例3-4高分子溶液的特征是什么? 把它与胶体溶液或低分子真溶液作一比较,如何证明它是一种真溶液.解从下表的比较项目中,可看出它们的不同以及高分子溶液的特征:比较项目高分子溶液胶体溶液真溶液分散质点的尺寸大分子10-10~10-8m胶团10-10~10-8m低分子<10-10m扩散与渗透性质扩散慢,不能透过半透膜扩散慢,不能透过半透膜扩散快,可以透过半透膜热力学性质平衡、稳定体系,服从相律不平衡、不稳定体系平衡、稳定体系,服从相律溶液依数性有,但偏高无规律有,正常光学现象Tyndall(丁达尔)效应较弱Tyndall效应明显无Tyndall效应溶解度有无有溶液黏度很大小很小主要从热力学性质上,可以判定高分子溶液为真溶液.例3-5.讨论并从推导溶胀平衡公式。

解:交联高聚物溶胀过程中的自由能为或而(3-3)设溶胀前为单位立方体,溶胀后为各向同性(见图3-1),则。

又因溶胀前,高聚物的体积=1,溶胀后的体积为+==,故,则式(3-3)可变为(∵1×1×1=1)溶胀平衡时,高聚物内部溶剂的化学位与高聚物外部溶剂的化学位相等,即=0当很小时,又溶胀比,得图3-1交联高聚物的溶胀示意图3.1.2溶度参数例3-6 什么是溶度参数δ? 聚合物的δ怎样测定? 根据热力学原理解释非极性聚合物为什么能够溶解在其δ相近的溶剂中?解:(1)溶度参数是内聚能密度的开方,它反映聚合物分子间作用力的大小。

(2)由于聚合物不能汽化,不能通过测汽化热来计算δ。

聚合物的δ常用溶胀度法,浊度法和黏度法测定。

(3)溶解自发进行的条件是混合自由能,对于非极性聚合物,一般(吸热),所以只有当时才能使。

∵,∴越小越好。

∴越小越好,即与越接近越好。

例3-7 完全非晶的PE的密度ρa=0.85g/cm3,如果其内聚能为2.05千卡/摩尔重复单元,试计算它的内聚能密度?解:摩尔体积∴例3-8 根据摩尔引力常数,用Small基团加和法,计算聚乙酸乙烯酯的溶度参数(该聚合物密度为1.18g/cm3)。

并与文献值比较。

解:基团-CH2-131.5又ρ=1.18 M0=86 ∴查文献值为9.4,结果基本一致。

例3-9 已知某聚合物的,溶剂1的,溶剂2的。

问将上述溶剂如何以最适合的比例混合,使该聚合物溶解。

解,∴例3-10 已知聚乙烯的溶度参数δPE=16.0,聚丙烯的δPP=l7.0,求乙丙橡胶(EPR)的δ (丙烯含量为35%).并与文献值16.3(J /cm3)1/2相比较. 解:由于乙丙橡胶是非晶态,而聚乙烯和聚丙烯的非晶的密度均为0.85,所以重量百分数等同于体积百分数。

计算结果与文献值相符。

例3-11 一个聚合物具有溶度参数δ=9.95(Cal /cm3)1/2 (δp=7.0,δa=5.0,δh =5.0),溶度球半径R=3.0,问一个δ=10(Cal /cm3)1/2 (δp =8,δa=6,δh =0)的溶剂能溶解它吗? 解:不能。

解法一:溶剂的三维溶度参数点躺在三维溶度参数图的δp -δd 平面上(即δh =0平面)。

这个平面距聚合物溶度球最近的地方也有5.0-3.0=2.0,所以尽管两者的总δ很相近,但此溶剂也不能溶解该聚合物。

解法二:设聚合物的点与溶剂的点之间的距离为d∴溶剂点在溶度球之外,不可溶。

3.1.3 溶剂的选择原则例3-12 (1)应用半经验的“相似相溶原则”,选择下列聚合物的适当溶剂:天然橡胶,醇酸树脂,有机玻璃,聚丙烯腈;(2)根据“溶剂化原则”选择下列聚合物的适当溶剂:硝化纤维,聚氯乙烯,尼龙6,聚碳酸酯;(3)根据溶度参数相近原则选择下列聚合物的适当溶剂:顺丁橡胶,聚丙烯,聚苯乙烯,涤纶树脂. 解 (1)相似相溶原则:-CH3 148.3 >CH - 86.0 -COO -326.6(2)溶剂化原则(3)溶度参数相近原则:δp=16.3 δ1=16.7δp=16.3 δ1=19.4 δ1=18.2δp=17.5 δ1=18.2δp=21.8C2H2Cl4 }例3-13 有两种苯溶液,一种是苯乙烯一苯,另一种是聚苯乙烯一苯,若两种溶液含有相同百分数的溶质,试预计哪一种溶液具有较高的(1)蒸气压,(2)凝固点,(3)渗透压,(4)黏度?解:苯乙烯-苯溶液有较高的蒸气压和凝固点;聚苯乙烯-苯溶液有较高的渗透压和黏度。

例3-14 试指出下列结构的聚合物,其溶解过程各有何特征:(1)非晶态聚合物,(2)非极性晶态聚合物,(3)极性晶态聚合物,(4)低交联度的聚合物.解:(1)非极性非晶态聚合物易溶于溶度参数相近的溶剂;极性非晶态聚合物要考虑溶剂化原则,即易溶于亲核(或亲电)性相反的溶剂。

(2)非极性晶态聚合物难溶,选择溶度参数相近的溶剂,且升温至熔点附近才可溶解。

(3)极性晶态聚合物,易溶,考虑溶剂化原则。

(4)低交联度聚合物只能溶胀而不能溶解。

例3-15 根据溶剂选择的几个原则,试判断下列聚合物一溶剂体系在常温下哪些可以溶解?哪些容易溶解? 哪些难溶或不溶? 并简述理由(括号内的数字为其溶度参数)。

(1)有机玻璃(18.8)一苯(18.8)(2)涤纶树脂(21.8)一二氧六环(20.8)(3)聚氯乙烯(19.4)一氯仿(19.2)(4)聚四氟乙烯(12.6)一正癸烷(13.1)(5)聚碳酸酯(19.4)一环己酮(20.2)(6)聚乙酸乙烯酯(19.2)一丙酮(20.2)解:(1)不溶。

因为有机玻璃是极性的,而苯是非极性溶剂。

(2)不溶。

因为亲核聚合物对亲核溶剂。

(3)不溶。

因为亲电聚合物对亲电溶剂。

(4)不溶。

因为非极性结晶聚合物很难溶,除非加热到接近聚四氟乙烯的熔点327℃,而此时溶剂早已气化了。

(5)易溶。

因为虽然为亲核聚合物和亲核溶剂,但它们都在亲核能力顺序的尾部,即亲核作用不强,可以互溶。

(6)易溶。

原因同(5)。

例3-16 解释产生下列现象的原因:(1)聚四氟乙烯至今找不到合适的溶剂.(2)硝化纤维素难溶于乙醇或乙醚,却溶于乙醇和乙醚的混合溶剂中.(3)纤维素不能溶于水,却能溶于铜铵溶液中.解:(1)原因有二,一是其,很难找到δ这么小的溶剂;二是其熔点高达327℃,熔点以上体系具有高黏度,对于非晶结晶性高分子要求升温到接近熔点,没有适当溶剂即能δ相近又能有高沸点。

从热力学上分析,PTFE的溶解必须包括结晶部分的熔融和高分子与溶剂混和的两个过程,两者都是吸热过程,ΔHm比较大,即使δ与高聚物相近的液体也很难满足ΔHm<TΔSm的条件,所以它至今还没找到合适的溶剂。

(2)硝化纤维素的δ=8.5~11.5,乙醇(δ=12.7)和乙醚(δ=7.4)按适当比例混和能得到δ与硝化纤维素相当的混和溶剂,而且混和溶剂的极性也与硝化纤维素相似。

(3)由于铜与葡萄糖残基形成了铜的配合物而使纤维素溶剂化而溶解。

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