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
1CH22CCH33CH4CH2
（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。
CHCH2nCHCCH2
CH2CH3nCH2CCH3CHCH2nCH2CCH31,4-加成
1，2-加成3，4-加成
（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
CH3CCH2CHCH2CH2CCH3CHCH2CH
CH2②反式1，4-加成
CH3CCH2CHCH2CH3CCH2③1，2-加成全同立构
CHCH2HCHCCH3HCHCHCH2CCH3HCHCHCH2CCH3
④1，2-加成间同立构
RHCHCCH3HCHCH3CHCHRCCH3
R=CHCH2R⑤3，4-加成全同立构
CH2CH2CCH3HCCHHCCH3CHHCHCH2CCH3CHHCH
⑥3，4-加成间同立构
RHCH
HHCHCHCRCHHR=CCH3
CHCH2R
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；
PVC是极性分子，其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力； 尼龙-66是极性分子，结构为
HO H
NCH26NCCH24OCn其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键； 聚丙烯酸是极性分子，结构为
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。
CH2 1 O
C 4
CH2OCOHCHn其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键。
CH2n2CH2CCH3CHCH2n3CH2CHClnOCOCH22On5CHCNCH2n答：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。
这些大分子链的柔顺性排序（按柔顺性依次减小排列）：(2)>(1)>(3) > (4) > (5) 理由：聚异戊二烯分子中含有孤立双键，孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较小，分子柔顺性最好，因为键角较大（120o）且双键上只有一个取代基或一个H。 聚乙烯是结构规整的分子，氢原子体积小，分子柔顺性也较好 聚氯乙烯含有极性侧基—Cl，分子间相互作用力较大，分子柔顺性变差 聚对苯二甲酸乙二醇酯主链中含有苯环，使分子链柔顺性更差
聚丙烯腈含有强极性侧基，分子间作用力非常大，内旋转位垒高，分子链柔顺性最差。
13．假定聚丙烯中键长为0.154nm，键角109.5o，无扰尺寸A=835?10?4nm，刚性因子（空间位阻参数）??1.76，求其等效自由结合链的链段长度b。 答：已知聚丙烯的无扰尺寸A，且 A?835?10nm? 所以，聚丙烯的分子量
?4h02M
h02h02M?2?A(835?10?4)2.设聚丙烯的键数为n，则
所以，聚丙烯的等效自由结合链的链段长度b
h02nh02M?42??2?2A(835?10?4)2h02h02n??221A21(835?10?4)2h02h02h02b????1 Lmax2?222?2nl ?nl?3?3?
h02?22h0l2321A21A2?1.164nm2?0.1543所以，聚丙烯的等效自由结合链长度b=1.164nm。
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。
答：题中条件提示：键角一定，内旋转不受位垒限制，那么可以按自由旋转链来处理。所以，有公式（N—键数，L—键长）
hfr2θ=180°－109°28′=70°32′ cosθ=1/3
(1+cosθ)/(1-cosθ)=2
??21?cos????LiLj?NL1?cos?ijnn 有 所以
N?hfr2?2NL2h2fr2L2??10.2?222?0.15?2312S段的聚合度
Xn?N
苯乙烯St 的化学式量为104；甲基丙烯酸甲酯 MMA 的化学式量为100 CH3CH2CHn
CH2CC6H5n
'若设M段的聚合度为 Xn2?2312?11562COOCH3
有
'M段的聚合度 Xn?601'1156?104?2Xn?100
第二章 高分子溶液
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
答：A．聚乙烯，结晶聚合物，非极性，在室温下无溶剂可溶 B．聚丙烯，同上
C．聚酰胺（尼龙-6），结晶聚合物，极性，在室温下有溶剂可溶 D．聚苯乙烯，非晶聚合物，非极性，在室温下有溶剂可溶 E．聚对苯二甲酸乙二酯，同C
F．硫化橡胶，分子间交联，无溶剂可溶，可溶胀 ?11．用磷酸三苯酯（1=19.6）作PVC（?PVC＝19.4）的增塑剂，为了增加相溶
?性，尚需加入一种稀释剂（2=16.3，分子量M=350），试问这种稀释剂的最适量是多少？ 答：?混
??1?1??2?2??1?1??（） 21-?1?PVC??混?19.4