高分子物理问题解答

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1、第一章13、同样都是高分子材料，在具体用途分类中为什么有的是纤维， 有的是塑料，有的是橡胶？同样是纯的塑料薄膜，为什么有的是 全透明的，有的是半透明的？答：（1）塑料橡胶的分类主要是取决于使用温度和弹性大小。塑 料的使用温度要控制在玻璃化温度以下且比Tg室温低很多，而橡 胶的使用温度控制在玻璃化温度以上且Tg比室温高很多，否则的 话，塑料就软化了，或者橡胶硬化变脆了，都无法正常使用。玻 璃化温度你可以理解为高分子材料由软变硬的一个临界温度。塑 料拉伸率很小，而有的橡胶可以拉伸10倍以上。纤维是指长径比大于100以上的高分子材料，纤维常用PA（聚 酰胺）等材料，这类材料有分子间和分子内氢键，结品

2、度大，所 以模量和拉伸强度都很高，不容易拉断。（2）结品的高聚物常不透明，非结品高聚物通常透明。不同的塑 料其结品性是不同的。加工条件不同对大分空间构型有影响，对 结品有影响，这些都能导致透明性不同。大多数聚合物是品区和 非品区并存的，因而是半透明的。*第一章6、（1）根据C-C链化学键的键角109.5，求自由旋转链的Kuhn链段长度和等效链段数以及其他 柔顺性参数。（2）实验测得聚乙烯在溶剂十氢化萘中的无扰尺寸为A=0.1070nm，键长为0.154nm，求聚乙烯链 的Kuhn链段长度和等效链段数和其他柔顺性参数。（3）从题（1）和题（3）的计算结果的比较说明了一些什么问题。（4）解释某些高

3、分子材料在外力作用下可以产生很大形变的原因。解：（1）h 2 ） = nl 2 co，八-2 nl 2 G为键角的补角，/ 0L = nl1 + cos 0cos（cos1 + cos 0）和 cos 0 D 12302 1得 cos（ 一）= （一）2 ,23故 L = （3）12 nl并且 Lmax = Zb ,（h2所以 Z = max_R、- oC = _= 2nl 2（2）=Zb 2 0,b = _= 2.45 lLmax,其中Mn=28 x = 14 n 可得2(、h 2= A 2 M = (0.107 )2 M = 0.16n1 cos 0即/h 2 = nl 2= 0.1 6n

4、/ 01 + cos 0，一 c0得 cos 0 = 0.7 44, cos _ = 0.9 332L2 nl cos( )(0.933 nl )2Z = max = = = 0.1 46 n0.16n0.9 33 nl=1.1 1(h 2h20.16nC = fl = 6.75 nl 2(4)略第三章附加题1、两种苯溶液，一种是苯乙烯-苯，另一种是聚苯乙烯-苯，若两种溶液含有相同百分数的溶质，预计哪一种溶液具有较高的（1）蒸汽压（2）凝固点（3）渗透压（4）粘度 解：苯乙烯-苯具有较高的蒸汽压和渗透压；聚苯乙烯-苯具有较高的凝固点和粘度。3、出三个判别溶剂优劣的参数；并讨论它们分别取何值时，

5、该溶剂分别为聚合物的良溶剂、不良 溶剂、。溶剂；高分子在上述三种溶液中的热力学特征以及形态又如何？4 八1解：A2 0, Z 1为良溶剂，此时皿m 0 m 。，溶液发生相分离，高分子在溶液中紧缩沉淀;A2 =。，z=1为。溶剂，此时与理想溶液的偏差消失，高分子链不胀不缩，处于一种自然状态。第四章1、什么事两种聚合物共混的先决条件？在什么情况下共混聚合物会分相？分相时为什么会出现亚 稳分相区？答：（1）两聚合物共混的先决条件是其混合自由能AF必须小于零。M（2）在下列情况下，共混聚合物会分相：两聚合物之间没有特殊相互作用（离子键、氢键等）； 温度低于高临界共溶温度或高于低临界共溶温度；共聚物组分

6、初始浓度偏离共溶是组分浓度。（3）因为共混组分是热力学不相容的时候，它们只能形成非均相体系，但相分离体系的相区尺寸 很小，是亚微观水平上的分相，只有通过电镜才能观察到两相结构的存在。从外观上看则是均匀的。 但由于高分子/高分子混合物的本体黏度很大，分子链段的运动非常困难，相当于处于冻结状态， 因此，它们处于相对稳定的状态，即“亚稳分相区”。3、如何理解p92中尽管 FmV0，但两种聚合物不是在任何比例下都互溶。答：因为聚合物只有在玻璃化温度T和分解温Td之间才具有液体可流动的性质，而这个温度范围并 不宽，往往很难再这个温度范围内使Z调节到小于z c，所以两种聚合物之间，没有特殊相互作用 而能完

7、全互溶的体系很少，即尽管 Fm 0，*11为良溶剂，此时吃，气 0溶解能自发进行，高分子链在溶液中扩张伸展；A2 2, a ，溶液发生相分离，高分子在溶液中紧缩沉淀；_ 12 * 一 2,a一1为。溶剂，此时与理想溶液的偏差消失，高分子链不胀不缩，处于一种自然状态。第五章f= f +第六题假定聚合物的自由体积分数（f）的分子量依赖性为： f f m n式中A为常数；下标M或8分别指分子量为M或极大值时的自由体积分数。由上式试导出玻璃化温t 一 T = T - K度（g）与分子量的经验关系式Tg Tg（8） M解：据自由体积理论，温度T时的自由体积分数为:fT= fg +、（T - Tg）设fg

8、（二时的自由体积分数）和a f（二转变前后体积膨胀系数差）均与分子量无关。同理，对 于分子量分别为M和8的则有：g +a f （T - Tg （M）g f （T 一 Tg （8 J代回原式：f +a (T -T) = f +a (T -T ) + =g fg (M)g fg (8)矿n=常数，并令A/a f =k（常数），则得出:经整理后得:对于确定的聚合物，在一定温度下，fEEKg = g （8）-矿n 补充题1,指出下列高分子材料的使用温度范围：非晶态热塑性塑料，晶态热塑性塑料，热固性塑 料，硫化橡胶，涂料。-I T T解：非晶态热塑性塑料：bg工 l T T晶态热塑性塑料：b 7 mL

9、T T热固性塑料：b 7 dT T7 T硫化橡胶：dg、 T涂料：V g弟六早第八题有两种乙烯和丙烯的共聚物，其组成相同，但其中一种室温时是皮革状的，一直到温度降 到至约-70C时才变硬，另一种室温时却是硬而不透明的材料。试推测并解释它们内在结构上的差 别。答：前者是无规共聚物，丙烯上的甲基在分子链上是无规排列的，这样在晶格中分子链难以堆砌整 齐，所以得到一个无定形的聚合物。后者是乙烯和有规立构聚丙烯的嵌段共聚物，乙烯的长嵌段堆 砌入聚乙烯晶格，而丙烯嵌段堆砌入聚丙烯晶格。由于能结晶从而是硬而韧的塑料，且不透明。错误分析“前者是交替共聚物”。交替共聚物的结构规整性也很好，也易结晶。第十三题聚对苯二甲酸乙二醇酯的平衡熔点T m =280 C，摩尔单元融化热 涌广269kJ - ml-i重复单元，试预计分子量从10000增大到20000时，其熔点升高 u多少？解：大分子链长对结晶聚合物熔点的影响，可用下式表示：112 RM一 =+0T T聚对苯二甲酸乙二醇酯的重复单元为OCH2CH2O-g2C0利用关系式112 x 8.31 x 192=+厂 553 26900 x 10000m (1) T = 549.4K112 x 8.31 x 192=+T553 26900 x 20000 m (2)T = 551.2Km (2).T = 1.8K可见随着分子量增大，广刀增高，但增高得不多。