高分子物理第四版课后题答案

5. 结构型导电聚合物的分子结构与导电性关系如何？举例说明。
答：（ 1）具有共轭双键的高聚物：聚乙炔，聚苯乙炔等，可用作半 导体或导体；
（2）电荷转移络合物和自由基 -离子化合物：聚 2-乙烯吡啶 -碘，
tcnq 为电子接受体的聚合物等，导电率不高，但拉伸形变达到 时，导电性仍能不受破坏；
80%
（ 3）金属有机共轭结构高聚物：将金属引入高聚物主链即得到金属 有机高聚物。如聚铜钛菁。
（ 2 ）温度的影响：温度过低和都很小；升高温度，和都增大；进一
步升高温度，又变得很小，而介电常数通过一个峰值后缓慢的随温
度升高而下降。
（ 3）增塑剂的影响：介电损耗随增塑剂含量的增加而移向低温。
（ 4）杂质的影响：对于非极性高聚物来说，杂质是引起介电损耗的 主要原因。
4. 什么叫聚合物的驻极体？什么叫热释电流法 效的研究聚合物的分子运动？
增溶剂可以是与 a、b 两种高分子化学组成相同的嵌段或接枝共聚物， 也可以是与 a、b 的化学组成不同但能分别与之相容的嵌段或接枝共
聚物。
11. 某一聚合物完全结晶时的密度为 0.936g/cm3, 完全非晶态的密度
为 0.854g/cm3, 现知该聚合物的实际密度为 0.900g/cm3, 试问其体积
（2）提高聚合物耐热性的方法 :a. 增加高分子链的刚性； b. 提高聚合
结晶度应为多少？
（体积结晶度为 0.561 ）
12. 已知聚乙烯晶体属斜方晶系，其晶胞参数 a=0.738nm,b=0.495nm,c=0.254nm.
(1) 根据晶胞参数 ,验证聚乙烯分子链在晶体中为平面锯齿形构象 ;
13. 用声波传播测定拉伸涤纶纤维的取向度。若试验得到分子链在纤 维轴方向的平均取向角为 30 。，试问该试样的取向度为多少？
答：（ 1）内聚能密度： ced 定义为单位体积凝聚体汽化时所需要的
能量，单位：
（2）内聚能密度在 300 以上的聚合物，以下的聚合物，分子间作 用力主要是色散力；内聚能密度在 400
分子链上有强的极性基团或者分子间能形成氢键；内聚能密度在
300-400 之间的聚合物，分子间相互作用居中。
3.பைடு நூலகம்聚合物在不同条件下结晶时，可能得到哪几种主要的结晶形态？
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。
7. 比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。
解：
极性取代基在主链分布，有对称性的比不对称的柔性好
失的部分能量，将使被撞击的高分子链发生电离，产生新的载流子，
如此继续，就会发生所谓的 “雪崩 ”现象，以致电流急剧上升，聚合
物发生击穿。这类击穿叫做电击穿。
介电松弛谱：完成取向极化所需的时间范围很宽，与力学松弛时间 谱类似的一个时间谱。
cole-cole 图：根据公式 以对作图，得到圆心在（
， 0）、半径为
构特点：
1. 分子主干部分是棒状（筷形），平面状（碟形）或曲面片状（碗 形）的刚性结构，以细长棒状最为常见； b. 分子中含有对位苯撑，强极性基团，可高度极化或可形成氢键的 基团，因而在液态下具有维持分子作某种有序排列所需要的凝聚力； c. 分子上可能含有一定的柔性结构。 （2）液晶晶型： a. 完全没有平移有序 —向列相即 n 相，用单位矢量 表示； b. 一维平移有序（层状液晶） — 近晶 a（）和近晶 c() ；c. 手 征性液晶，包括胆甾相（ ch ）和手征性近晶相； d. 盘状液晶相。 （3）液晶态的表征一般为： a.偏光显微镜下用平行光系统观察； b. 热分析法； c.x 射线衍射； d. 电子衍射； e. 核磁共振； f. 电子自旋共振； g. 流变学； h. 流变光学。 6. 简述液晶高分子的研究现状，举例说明其应用价值。 答：液晶高分子被用于制造防弹衣，缆绳及航空航天器大型结构部 件，可用于新型的分子及原子复合材料，适用于光导纤维的被覆， 微波炉件，显示器件信息传递变电检测 7. 取向度的测定方法有哪几种？举例说明聚合物取向的实际意义。 （1）用光学显微镜测定双折射来计算 ;(2) 用声速法测定；（ 3）广角 x 射线衍射法；（ 4）红外二向色性；（ 5）偏正荧光法。 8. 某结晶聚合物的注射制品中，靠近模具的皮层具有双折射现象， 而制品内部用偏光显微镜观察发现有 maltese 黑十字，并且越靠近 制品芯部， maltese 黑十字越大。试解释产生上述现象的原因。如果 降低模具的温度，皮层厚度将如何变化？ 答：（ 1）由于形成球晶，球晶具有双折射现象，自然光经过偏振片 变为偏振光，通过球晶发生双折射，分成两束振动方向垂直的偏振 光，两束偏振光在与检偏镜平行方向上存在分量，分量速度不同， 产生相位差而干涉，使呈现黑十字消光图像，制品外部与模具接触， 冷却速度快，球晶来不及生长而成多层片晶或小球晶，而制品芯部 温度高，结晶时间充分，生长为大球晶，因此消光图像更大。 （ 2）降低温度会增加过冷度，缩短结晶时间，因而皮层厚度增加。 9. 采用 “共聚 ”和 “共混 ”方法进行聚合物改性有何异同点？ 解：略。 10. 简述提高高分子合金相容性的手段 答：提高高分子合金的相容性一般用加入第三组分增溶剂的方法。
第 2 章聚合物的凝聚态结构
1. 名词解释
凝聚态，内聚能密度，晶系，结晶度，取向，高分子合金的相容性。
凝聚态：为物质的物理状态，是根据物质的分子运动在宏观力学性
能上的表现来区分的，通常包括固体、液体和气体。
内聚能密度： ced 定义为单位体积凝聚体汽化时所需要的能量，单
位：
晶系：根据晶体的特征对称元素所进行的分类。
结晶度：试样中的
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）。
取向：聚合物的取向是指在某种外力作用下，分子链或其他结构单
元沿着外力作用方向的择优排列。
高分子合金的相容性：两种或两种以上高分子，通过共混形成微观 结构均一程度不等的共混物所具有的亲和性。
2. 什么叫内聚能密度？它与分子间作用力的关系如何？如何测定聚 合物的内聚能密度？
各种结晶形态的特征是什么？
答：（ 1）可能得到的结晶形态：单晶、树枝晶、球晶、纤维状晶、 串晶、柱晶、伸直链晶体；
（ 2）形态特征：
单晶：分子链垂直于片晶平面排列，晶片厚度一般只有
10nm 左右；
树枝晶：许多单晶片在特定方向上的择优生长与堆积形成树枝状；
球晶：呈圆球状，在正交偏光显微镜下呈现特有的黑十字消光，有 些出现同心环；
的依据：总的相干散射强度等于晶区和非晶区相干散射强度之和；
量热法的依据：根据聚合物熔融过程中的热效应来测定结晶度的方
法。（ 3）不同，因为结晶度的概念缺乏明确的物理意义，晶区和非
晶区的界限很不明确，无法准确测定结晶部分的量，所以其数值随
测定方法不同而不同。
5. 高分子液晶的分子结构有何特点？根据分子排列有序性的不同， 液晶可以分为哪几种晶型？如何表征？ 答：（ 1）高分子液晶分子结
第 3 章高分子溶液
1. 溶度参数的含义是什么？ “溶度参数相近原理 ”判断溶剂对聚合物 溶解能力的依据是什么？
答：（ 1）溶度参数：是指内聚能密度的平方根；
（2）依据是：，因为溶解过程 0，要使 0，越小越好，又因为 高分子物理课后答案
/p> 1. 名词解释：
取向极化；介电损耗；电击穿；介电松弛谱； 光学性质；全反射
的半圆，称为 cole-cole 图。
非线性光学性质：光波作为一种电磁波，在很高的电场强度下，极 化强度与电场强度之间呈现非线性关系的性质。
全反射：折射光消失，入射光全部反射。
2. 比较聚合物介电松弛和力学松弛的异同点。
3. 讨论影响聚合物介电常数和介电损耗的因素。
答：影响因素（ 1）电场频率的影响：在低频区，介电常数达到最大 值，而介电损耗最小；在光频区，介电常数很小，介电损耗也小。
高分子物理第四版答案
【篇一：高分子物理课后习题答案 (详解 )】
txt> 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；
8. 某单烯类聚合物的聚合度为 104 ，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？（假定该分子链为自由旋转链。）
答： 81.6 倍
解： b=1.17nm
10. 某聚苯乙烯试样的分子量为 416000 ，试估算其无扰链的均方末
端距（已知特征比 cn=12 ）。
答：均方末端距为 2276.8nm2 。
6. 简述导电聚合物的研究意义。
答：高性能导电聚合物即新一代的有机电子功能材料的研制，将为 高密度信息处理、高效能量转换等高科技的发展作出贡献。
7. 什么叫聚合物的耐热性和热稳定性？如何提高聚合物的耐热性和 热稳定性？
答：（ 1）耐热性：聚合物材料抵抗热变形和热分解的能力。
热稳定性：聚合物耐热降解或老化的性能。
（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
cole-cole 图；非线性
取向极化：又称偶极极化，是具有永久偶极矩的极性分子沿外场方 向排列的现象。
介电损耗：在外电场作用下，由于分子极化引起的电能的损耗，用 介电损耗角正切 tan 表示。
电击穿：当电场强度达到某些临界数值（这对不同材料是不同的）
时，载流子从外部电场所获得的能量大大超过它们与周围碰撞所损
纤维状晶：晶体呈纤维状，长度大大超过高分子链的长度；
串晶：在电子显微镜下，串晶形如串珠；
柱晶：中心贯穿有伸直链晶体的扁球晶，呈柱状；
伸直链晶体：高分子链伸展排列晶片厚度与分子链长度相当。
4. 测定聚合物的结晶度的方法有哪几种？简述其基本原理。不同方
法测得的结晶度是否相同？为什么？
答：（ 1）密度法， x 射线衍射法，量热法；（ 2）密度法的依据： 分子链在晶区规整堆砌，故晶区密度大于非晶区密度； x 射线衍射法
(tsc)? 该法为什么能有
答：（ 1）驻极体是具有被冻结的长寿命（相对于观察时间而言）非
平衡偶极矩的电介质。
（ 2）将驻极体在无外电场作用下加热，驻极体内原先被冻结的取向 偶极矩会解取向（退极化）；被俘获在陷阱内的真实电荷会解俘获，
电极极板上的感应电荷会释放出来，从而产生电流，这种方法就热
释电流法（ tsc ）。