高分子物理習(xí)題答案學(xué)習(xí)資料

1、高分子物理習(xí)題答案高分子物理習(xí)題集-答案第一章高聚物的結(jié)構(gòu)4、高分子的構(gòu)型和構(gòu)象有何區(qū)別？如果聚丙烯的規(guī)整度不高,是否可以通過單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)提升它的規(guī)整度？答：構(gòu)型：分子中由化學(xué)鍵所固定的原子或基團(tuán)在空間的幾何排列.這種排列是穩(wěn)定的,要改變構(gòu)型必須經(jīng)過化學(xué)鍵的斷裂和重組.構(gòu)象：由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子在空間的不同形態(tài).構(gòu)象的改變速率很快,構(gòu)象時(shí)刻在變,很不穩(wěn)定,一般不能用化學(xué)方法來別離.不能.提升聚丙烯的等規(guī)度須改變構(gòu)型,而改變構(gòu)型與改變構(gòu)象的方法根本不同.構(gòu)象是圍繞單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)所引起的排列變化,改變構(gòu)象只需克服單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘即可實(shí)現(xiàn),而且分子中的單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)是隨時(shí)發(fā)生的,構(gòu)象瞬息萬變,不會(huì)出現(xiàn)因

2、構(gòu)象改變而使問同PP全同PP變成全同PP問同PP;而改變構(gòu)型必須經(jīng)過化學(xué)鍵的斷裂才能實(shí)現(xiàn).5、試寫出線型聚異戊二烯加聚產(chǎn)物可能有那些不同的構(gòu)型.答：根據(jù)IUPAC有機(jī)命名法中的最小原那么,CH3在2位上,而不是3位上,即異戊二烯應(yīng)寫成1234CH2=C一CH=CH2CH3王一"二Cch3ch2一鍵接異構(gòu)：主要包括1,4-加成、1,2-加成、3,4-加成三種鍵接異構(gòu)體._ch=ch2kH2C=CHCH2十三CH2CmCH3CH31,4-加成1,2-加成3,4-加成二不同的鍵接異構(gòu)體可能還存在以下6中有規(guī)立構(gòu)體順式1,4-加成反式1,4-加成1,2-加成全同立構(gòu)chch2CHKH2ch=

3、ch2小!/、"CH3wCCHCH2-加成問同立構(gòu)CH33,4-加成全同立構(gòu)ch2II3,4-加成問同立構(gòu)CH3ch2IIC-CH3CH2C-CH3R=-CH=CH2)iR=C=CH2.)CH36.分子間作用力的本質(zhì)是什么？影響分子間作用力的因素有哪些？試比擬聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺尼龍-66、聚丙烯酸各有那些分子問作用力？答：分子間作用力的本質(zhì)是：非鍵合力、次價(jià)力、物理力.影響因素有：化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)、分子量、溫度、分子間距離.PE、PP是非極性聚合物,其分子間作用力為：色散力；PVC是極性分子,其分子間作用力為：靜電力、誘導(dǎo)力、色散力；尼龍-66是極性分子,結(jié)構(gòu)為HHO

4、OrlzIII,lln-nTh?ncCh24c,n其分子間作用力為：靜電力、誘導(dǎo)力、色散力,氫鍵；聚丙烯酸是極性分子,結(jié)構(gòu)為OIIC-OH-pCH2Cn-1nH其分子間作用力為：靜電力、誘導(dǎo)力、色散力,氫鍵.7,以下那些聚合物沒有旋光異構(gòu),并解釋原因.A.聚乙烯B,聚丙烯C.1,4-聚異戊二烯D.3,4-聚丁二烯E.聚甲基丙烯酸甲酯F.硫化橡膠答：A聚乙烯,"EcH2C3±C原子上對(duì)稱取代兩個(gè)氫原子,分子內(nèi)無手性碳原子或稱不對(duì)稱碳原子.所以聚乙烯沒有旋光異構(gòu)體存在.B聚丙烯,結(jié)構(gòu)單元為-CH2-CHCH3-,每個(gè)結(jié)構(gòu)單元存在一個(gè)手性碳原子,所以聚丙烯具有旋光異構(gòu).C） 1,

5、4-聚異戊二烯,分子中存在孤立雙鍵,有順反異構(gòu),無旋光異構(gòu).D） 3,4-聚丁二烯,有旋光異構(gòu)性.E聚甲基丙烯酸甲酯,有旋光異構(gòu)性.F硫化橡膠,無手性碳原子,無旋光異構(gòu).8.何謂大分子鏈的柔順性？試比擬以下高聚物大分子鏈的柔順性,并簡(jiǎn)要說明理由(1)02:CH2生壬CH2f=CH(4)工C-(-Co-CH春3答：高分子鏈能夠改變其構(gòu)象的性質(zhì)稱為柔順性.這些大分子鏈的柔順性排序按柔順性依次減小排列：2>1>3>4>5理由：聚異戊二烯分子中含有孤立雙鍵,孤立雙鍵相鄰的單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘較小,分子柔順性最好,由于鍵角較大120.且雙鍵上只有一個(gè)取代基或一個(gè)Ho聚乙烯是結(jié)構(gòu)規(guī)整的

6、分子,氫原子體積小,分子柔順性也較好聚氯乙烯含有極性側(cè)基一Cl,分子間相互作用力較大,分子柔順性變差聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯主鏈中含有苯環(huán),使分子鏈柔順性更差聚丙烯月青含有強(qiáng)極性側(cè)基,分子間作用力非常大,內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘高,分子鏈柔順性最差.9、寫出以下各組高聚物的結(jié)構(gòu)單元,比擬各組內(nèi)幾種高分子鏈的柔性大小,并說明原因.1聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯2聚乙烯,聚乙快,順式1,4聚丁二烯3聚丙烯,聚氯乙烯,聚丙烯月青4聚丙烯,聚異丁烯5聚氯乙烯,聚偏氯乙烯6聚乙烯,聚乙烯咔唾,聚乙烯基叔丁烷7聚丙烯酸甲酯,聚丙烯酸丙酯,聚丙烯酸戊酯8聚酰胺66,聚對(duì)苯二甲酸對(duì)苯二胺9聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯,聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯

7、1結(jié)構(gòu)單元分別為:柔順性比擬如下：柔性由大到小：聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯原因：三種高聚物主鏈結(jié)構(gòu)相同,側(cè)基取代基體積越大,分子鏈柔性越小.2結(jié)構(gòu)單元分別為：?jiǎn)徇畯?qiáng)=嗎柔順性比擬如下：柔性由大到?。喉樖?,4聚丁二烯聚乙烯聚乙快原因：順式1,4聚丁二烯主鏈中含有孤立雙鍵,柔性較大,而聚乙快分子主鏈上那么是共腕雙鍵,分子剛性很大.3結(jié)構(gòu)單元分別為：柔順性比擬如下：柔性由大到?。壕郾┚勐纫蚁┚郾┰虑嘣颍褐麈溄Y(jié)構(gòu)相同,側(cè)基取代基極性-CN-Cl-CH3,取代基極性越大,分子間相互作用力越大,分子鏈柔順性越差,剛性越大.4結(jié)構(gòu)單元分別為：C1LClljEiIlC吐土Cib柔順性比擬：柔性由大到?。壕郛?/p>

8、丁烯聚丙烯原因：聚異丁烯兩個(gè)甲基對(duì)稱雙取代,使分子鏈柔性增加.結(jié)構(gòu)單元分別為:5)柔性：聚氯乙烯聚偏氯乙烯原因同上.6結(jié)構(gòu)單元分別為:柔順性：聚乙烯聚乙烯基叔丁烷聚乙烯咔唾原因：主鏈結(jié)構(gòu)相同,側(cè)基取代基的體積大的分子鏈柔性差.7結(jié)構(gòu)單元分別為：IOOnII?y-O-CHif一0一皿評(píng)出CHa占一二CHlgt-cHlCH±七如-1土柔順性：聚丙烯酸甲酯聚丙烯酸丙酯聚丙烯酸戊酯原因：側(cè)鏈為脂肪族時(shí),側(cè)鏈越長(zhǎng),分子總的構(gòu)象數(shù)就越多,分子鏈越柔順8結(jié)構(gòu)單元分別為:HH.rlIIIh-NCH也一W匚H如一CL瘋?cè)犴樞裕壕埘０?6聚對(duì)苯二甲酸對(duì)苯二胺原因：PPTA主鏈中含有苯環(huán),分子鏈剛性大.9

9、結(jié)構(gòu)單元分別為：柔順性：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯原因：PBT主鏈中含有4個(gè)亞甲基,使其分子鏈柔性較大.21cosNl21cos14、一個(gè)高分子鏈的聚合度增大100倍,其鏈的尺寸擴(kuò)大了多少倍？答：鏈的尺寸用根均方末端距表示以自由連接鏈為例：了其中N為鍵數(shù),l為鍵長(zhǎng),為鍵角的補(bǔ)角.當(dāng)分子鏈的聚合的增大100倍,也就意味著分子鏈中鍵數(shù)增大100倍所以鏈的根均方末端距增大了10倍.15.假定聚丙烯中鍵長(zhǎng)為0.154nm,鍵角109.5°,無擾尺寸A=835104nm,剛性因子空間位阻參數(shù)1.76,求其等效自由結(jié)合中鏈段長(zhǎng)度b答：聚丙烯的無擾尺寸A,且a835104nm所以,聚

10、丙烯的分子量'M22h：h2.設(shè)聚丙烯的鍵數(shù)為n,那么n區(qū)h02萬(835104)2n旦21A221(835104)2h0所以,聚丙烯的等效自由結(jié)合鏈的鏈段長(zhǎng)度bh2Lmax1l1.164nm所以,聚丙烯的等效自由結(jié)合鏈長(zhǎng)度b=1.164nm.16.聚乙烯是塑料,全同立構(gòu)的聚丙烯也是塑料,為什么乙烯和少量丙烯的共聚物卻是乙丙橡膠？答案：聚乙烯分子鏈柔順且規(guī)整性好,因此容易結(jié)晶,得到的是結(jié)晶態(tài)的PE,雖然其玻璃化溫度低于室溫,卻可以作為塑料使用.全同立構(gòu)聚丙烯分子柔順性也較好,而且分子鏈規(guī)整性好,也是容易結(jié)晶的高聚物,常溫下作為塑料使用.而乙丙橡膠由于是無規(guī)共聚,分子鏈上甲基的位置是完全

11、無規(guī)的,因此分子整體規(guī)整性被破壞,難以形成結(jié)晶結(jié)構(gòu),其Tg低于室溫,常作為橡膠使用.20.今有三種嵌段共聚物M-S-M,實(shí)驗(yàn)中測(cè)定,當(dāng)聚苯乙烯嵌段S的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%時(shí),在苯溶劑中S段的均方根長(zhǎng)度為10.2nm.當(dāng)C-C鍵角為109°28'鍵長(zhǎng)為0.15nm,假定內(nèi)旋轉(zhuǎn)不受位壘限制時(shí),求出共聚物中S段和M段PMMA的聚合度.答：題中條件提示：鍵角一定,內(nèi)旋轉(zhuǎn)不受位壘限制,那么可以按自由旋轉(zhuǎn)鏈來處理.所以,有公式N一鍵數(shù),L鍵長(zhǎng)hfr2nnvVLiLjNL21coscos8480109°28'=70°32'cos8=1/3(1+cos0)/

12、cos0)=2hfr22NL2所以2L210.2220.1522312S段的聚合度XnN2等1156苯乙烯St的化學(xué)式量為104;甲基丙烯酸甲酯MMA的化學(xué)式量為100CLCHnC6H5CH3*CnCOOCH3(假設(shè)設(shè)M段的聚合度為Xn11561042Xn100n(M段的聚合度Xn60126、某單烯類聚合物的聚合度為104,試計(jì)算分子鏈完全伸展時(shí)的長(zhǎng)度是其均方根末端距的多少倍？(假定該分子鏈為自由旋轉(zhuǎn)鏈.)并由分子運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)解釋某些高分子材料在外力作用下可以產(chǎn)生很大形變的原因.答：?jiǎn)蜗╊惥酆衔?主鏈為C鏈,聚合度為104時(shí),主鏈中鍵數(shù)N=208-1=207.122分子鏈完全伸展時(shí)的長(zhǎng)度LmaxN

13、l312均方根末端距h2r即分子鏈完全伸展時(shí)的長(zhǎng)度是其均方根末端距的8.31倍第二章高分子溶液8.在室溫下,有無溶劑可以使以下各高聚物溶解？為什么?A.聚乙烯B.聚丙烯C.聚丙烯月青D.聚酰胺尼龍-6E.聚苯乙烯F.PMMAG.聚對(duì)苯二甲酸乙二酯H,硫化橡膠I.固化的環(huán)氧樹脂答：A.聚乙烯,結(jié)晶聚合物,非極性,在室溫下無溶劑可溶B.聚丙烯,同上C.聚丙烯月青：極性結(jié)晶高聚物,室溫下可溶于極性溶劑D.聚酰胺尼龍-6,結(jié)晶聚合物,極性,在室溫下有溶劑可溶E,聚苯乙烯,非晶聚合物,非極性,分子堆砌松散,在室溫下有溶劑可F.PMMA,極性非晶聚合物,分子堆砌松散,室溫下可溶于極性溶劑G.聚對(duì)苯二甲酸乙

14、二酯,同CH.硫化橡膠,分子間交聯(lián),無溶劑可溶,可溶脹I.固化的環(huán)氧樹脂,分子間交聯(lián),無溶劑可溶,可溶脹11.用磷酸三苯酯1=19.6彳PVCpvc=19.4的增塑劑,為了增加相溶性,尚需參加一種稀釋劑2=16.3,分子量M=350,試問這種稀釋劑的最2(1-適量是多少?答：混PVC混19.419.6116.316.3119.4131332%30.061所以,可參加的這種稀釋劑的體積分?jǐn)?shù)為0.06112.由于乙烯醇單體不穩(wěn)定,聚乙烯醇由聚醋酸乙烯酯水解制得.純的聚醋酸乙烯酯0%水解是不溶于水的,然而隨著水解度的增加直至87%水解度聚合物變得更易溶于水.但是,進(jìn)一步提升水解度卻減少了室溫下的水溶

15、性.簡(jiǎn)要解釋之.并對(duì)以下三種物質(zhì)的耐水性進(jìn)行排序：聚醋酸乙烯酯,PVA,維尼綸.答：純的聚醋酸乙烯酯是不溶于水的,可以在酸或堿催化時(shí)發(fā)生醇水解.隨著水解的進(jìn)行,分子鏈上的醋酸根逐漸轉(zhuǎn)變成羥基,羥基的親水性使聚合物變得更易溶于水.但是水解度增加到87%以后,大量的羥基易形成分子間氫鍵,使分子間作用力大于水與聚合物之間的相互作用力,此時(shí)聚合物在室溫下的水溶性下降.耐水性：聚醋酸乙烯酯>維尼綸>PVA要進(jìn)行PVA縮甲醛反響：是將水解制備的PVA溶解于熱水中,經(jīng)過紡絲、拉伸形成局部結(jié)晶的纖維晶區(qū)不溶于水,但是無定型區(qū)親水,且能溶脹,在酸做催化劑,使纖維與甲醛縮合反響.由于幾率效應(yīng),縮醛化并

16、不完全,尚有孤立的羥基存在.第三章高聚物的分子量及其分子量分布4.今有分子量為1X104和5X104的兩種高聚物,試計(jì)算：A,在分子數(shù)相同的情況下共混時(shí)的Jnw.B.在重量相同的情況下共混時(shí)的Mw和Mn.答案：A:在分子數(shù)相同的的情況下共混時(shí)N(11045104)2N4310422nM2NM"nMNMi211045104_4_4110451044.33104B:在重量相同的情況下共混時(shí)2w1.67104ww11045104收集于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系治理員刪除2n,MWiM4411.iiw110w5104Mw3104niMiw2w注：式中N指分子數(shù)；ni指i分子的摩爾數(shù)；w指重量；口n

17、iMii分子的質(zhì)量i分子的摩爾數(shù)i分子的分子量5.在25c的溶液中測(cè)得濃度為7.36kg/m3的聚氯乙烯溶液滲透壓數(shù)據(jù)為270Pa,求此試樣的分子量和第二維利系數(shù)A2(R=8.314J/Kmol),并指出所得分子量是何種統(tǒng)計(jì)平均值.答案：對(duì)于高分子溶液,膜滲透壓、分子量及溶液濃度之間有如下關(guān)系:1-RT(A2C)CM由于是溶液,所以A2=0(攝氏溫度換算成開爾文溫度為：25+273.15=298.15K)3-46.7510(g/mol)因此,分子量為iRTPm8.1314),298幽勻務(wù)36串.02708.今有聚甲基丙烯酸甲酯的苯溶液,初始濃度C0=0.1190g/100ml,在25c測(cè)出溶劑

18、的平均流出的時(shí)間t0=271.7秒,溶液的流出時(shí)間測(cè)定如下：1C勾,31c,21c,31C4453.1385.5354.1325.1311.0453.2385.8354.2325.3311.3453.1385.7354.2325.3311.1試求特性黏度川,然后用下面公式計(jì)算平均分子量4.68105M0.774c,答案：將條件列表：1C'利用表中數(shù)據(jù)作圖,將上圖兩條直線推至C=0處,得出截距465.0mL/g根據(jù)公式：4.68105M0.77所以:4654.68105M0.77因此,粘均分子量Mv1.22109453.1385.5354.1325.1311.0453.2385.8354

19、.2325.3311.3453.1385.7354.2325.3311.1t平均453.1385.7354.2325.2311.1t1.6681.4201.3041.1971.145rt010.6680.4200.3040.1970.145sprC0.001190.0007930.0005950.0003970.0002975(g/ml)lnr429.9442.2446.1452.9455.1Csp561.3529.6510.9496.2487.411 .從高分子溶液的光散射、滲透壓和黏度的測(cè)定中,分別可以獲得哪些有關(guān)高分子結(jié)構(gòu)的信息？答案：光散射法測(cè)重均分子量方法可以得到以下參數(shù)：記、A2、

20、1、3、子膜滲透壓法測(cè)數(shù)均分子量方法可以得到以下參數(shù)：M；、A2、1、黏度法測(cè)黏均分子量方法可以得到以下參數(shù)：M>、M、12 .試舉出三種熱力學(xué)參數(shù),用它們對(duì)聚合物溶解性能進(jìn)行判斷,在什么情況下溶劑是良溶劑、一般溶劑、溶劑、非溶劑.答案：良溶劑溶劑溶劑非溶劑1<<1/2<1/2=1/2>1/2A>>0>0=0<0T>>T>T=T<(擴(kuò)張因子)>>1>1=1<1注：擴(kuò)張因子是沒講的內(nèi)容!第四章非晶態(tài)高聚物4.按要求繪制示意圖(1)兩個(gè)不同分子量的線型非晶高聚物的形變一溫度曲線和模量一溫度曲線(試

21、樣Ma>Mb)(2)體型酚醛樹脂和低硫化度丁二烯橡膠的模量一溫度曲線(3)增塑和未增塑高聚物的模量一溫度曲線流m粘耗笄杏后tll琳?qǐng)?1溫度(D體型酚醛樹脂低硫化度丁二烯檬胺模a未增矍高聚物b增塑高聚物A、聚偏一軟冷烯聚氯方烯CPUC聚異烯?PIBPVDF,CI£丹土CIT(3)9 .寫出以下高聚物的結(jié)構(gòu)單元,并比擬其玻璃化溫度的大小；A,聚氯乙烯聚異丁烯聚偏二氯乙烯聚碳酸酯B.聚丙烯酸聚丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酸乙酯答案:所以A組高聚物的玻璃化溫度大小比擬如下：PC>PVC>PVDF>PIBB、聚丙烯酸mon聚丙端酸甲酯COCCH.聚甲基丙烯酸甲酯產(chǎn)

22、七跳一吐士二清除聚內(nèi)母酸乙酯廣瑪對(duì)加一注H所以B組高聚物的玻璃化溫度大小比擬如下：聚丙烯酸聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯聚丙烯酸乙酯10 .天然橡膠的松弛活化能近似為1.05KJ/mol(結(jié)構(gòu)單元),試估計(jì)一塊天然橡膠由27c升溫到127c時(shí),其松弛時(shí)間縮短了幾倍?或者:0eERT3001.114003004000.13000eERT4000.93004000.9300所以,其松弛時(shí)間縮短了0.1倍.流動(dòng)活化338K和11 .增塑聚氯乙烯的玻璃化溫度為338K,黏流溫度Tf為418K,能Er=8.31KJ/mol,433K時(shí)的黏度為5PaS,求此增塑聚氯乙烯在473K時(shí)的黏度各為多少？答案：根據(jù)

23、WLF方程433Klg一(Tg)17.44(433Tg)51.6(433Tg)17.44(433338)51.6(433338)11.30151g(Tg)1g(433K)11.301551g511.301512.0005所以此聚氯乙烯在338K(Tg)時(shí)的黏度為:由于473K高于338+100K(Tg+100)Tg1012Pags所以要求473K溫度下聚氯乙烯的黏度,要使用阿累尼烏斯公式EAexp一RT473K433Kexp一R473R433e0.19530.8226所以此聚氯乙烯在473K時(shí)的黏度為:4730.82264330.822654.11Pags第五章晶態(tài)高聚物1.試?yán)L出高聚物熔體冷

24、卻至很低溫度時(shí)的比容一溫度曲線,標(biāo)出結(jié)晶和非晶過程的特征溫度熔點(diǎn)Tm及玻璃化溫度Tg,說明高聚物的結(jié)晶過程和玻璃化轉(zhuǎn)變過程有何本質(zhì)的區(qū)別.TgTmT答案：高聚物的結(jié)晶過程的本質(zhì)是熱力學(xué)相變過程,而高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變過程的本質(zhì)上是體積松弛過程,因此兩者有本質(zhì)上的不同.注意：題中要求畫出高聚物熔體冷卻到很低溫度時(shí)的比容溫度曲線,意思是要經(jīng)歷結(jié)晶過程和玻璃化轉(zhuǎn)變過程,而且玻璃化轉(zhuǎn)變過程完成完全.12.比擬以下高聚物熔點(diǎn)之上下：A.聚乙烯、聚氧化乙烯、聚氧化甲烯B.聚己二酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯C.尼龍1010、尼龍610D.尼龍6、尼龍7答案：熔點(diǎn)從高到低排序?yàn)锳組：聚氧化甲

25、烯聚甲醛聚乙烯聚氧化乙烯B組：聚對(duì)苯二甲酸乙二酯聚對(duì)苯二甲酸丁二酯聚己二酸乙二酯C組：尼龍610尼龍1010D組：尼龍7尼龍614.在注射成型聚碳酸酯時(shí),假設(shè)模具溫度較低,那么制品很快冷卻到100c以下,試分析所得制品能否結(jié)晶,為什么？答案：所得制品通常為非晶態(tài),由于從分子結(jié)構(gòu)上考慮,聚碳酸酯分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱規(guī)整,具有結(jié)晶水平,但是由于分子中含有較大的苯環(huán)結(jié)構(gòu)及較大的側(cè)基,分子運(yùn)動(dòng)水平較差,結(jié)晶條件非?？量?所以制品快速冷卻的情況下,常得到非晶態(tài)結(jié)構(gòu)不能光從冷卻到100c低于其玻璃化溫度,而不利于結(jié)晶,同時(shí)也要考慮分子運(yùn)動(dòng)水平對(duì)結(jié)晶條件的要求,由于對(duì)于一些容易結(jié)晶的高聚物,如PE等,即使是快速冷卻

26、,也常常得到結(jié)晶結(jié)構(gòu).16.試從結(jié)構(gòu)上說明片晶是如何堆砌成球晶的？球晶有何實(shí)驗(yàn)特征？判斷結(jié)晶對(duì)高聚物以下性能的影響：相對(duì)密度,拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度、硬度、彈性、耐熱性、耐化學(xué)介質(zhì)性.答：高物書P185,表6-14.22.(1)指出以下高聚物中哪些具有結(jié)晶水平：聚甲醛；乙烯-丙烯交替共聚物；聚碳酸酯；間同立構(gòu)聚苯乙烯；ABS;聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；尼龍6;已固化環(huán)氧樹脂；聚乙烯；聚醴醴酮.(2)是否容易結(jié)晶和結(jié)晶度高的聚合物其熔點(diǎn)就一定是高的？以下幾種高聚物哪種容易結(jié)晶？哪種熔點(diǎn)高？C1L,聚乙烯聚丙烯聚碳酸酯尼龍一66(1)具有結(jié)晶水平的聚合物有：聚甲醛、乙烯-丙烯交替共聚物(單從結(jié)構(gòu)上

27、來說,這種物質(zhì)可以結(jié)晶,但是通常很難通過鏈增長(zhǎng)反響制備乙烯-丙烯交替共聚物)、間同立構(gòu)聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、尼龍6、聚乙烯.(2)答案：容易結(jié)晶的聚合物其熔點(diǎn)并不一定高.一般來說,鏈的剛性增加,排列進(jìn)入晶格的水平下降,結(jié)晶水平下降,但是鏈剛性增加,熔融嫡減小,聚合物的熔點(diǎn)增大.所以容易結(jié)晶的聚合物熔點(diǎn)并不一定高.例如,以下幾種高聚物中,聚乙烯很容易結(jié)晶、聚碳酸酯那么不容易結(jié)晶,而聚乙烯熔點(diǎn)那么遠(yuǎn)低于聚碳酸酯的熔點(diǎn).這些高聚物中,熔點(diǎn)的比擬(由高到低排序)聚碳酸酯尼龍66聚丙烯聚乙烯.23.將無規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯(Tg=100C,Tf=180C)和等規(guī)立構(gòu)聚丙烯(Tg=-10C,

28、Tm=176C)分別注射成型為如以下圖所示的長(zhǎng)條試樣(成型中,模具溫度均為20C),試分析兩種試樣密度、取向度和熔點(diǎn)沿厚度方向的變化.答復(fù)：注射成型聚合物時(shí),聚合物熔體在模腔中的冷卻是不均勻的.因此會(huì)造成相應(yīng)的取向、結(jié)晶及收縮的不均勻性.(1)無規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯,任何成型條件下都不能結(jié)晶.因此注塑過程中,熔體進(jìn)入模腔產(chǎn)生剪切流動(dòng),由于摸壁的摩擦阻力,速度分布是中間的芯層處較大,靠近模壁處的皮層速度小,而剪切速率分布那么是中間小,兩邊大.高分子在模腔壁上受到的剪切力大,沿作用方向取向顯著,同時(shí)模腔壁上溫度低(熔體迅速冷卻至20C,遠(yuǎn)低于PS的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度),即該處聚合物分子被迅速冷卻固化,所以密

29、度較低,取向被保存下來；相對(duì)而言,制品芯層受力較小,同時(shí)溫度較高,冷卻緩慢,分子能夠通過布朗運(yùn)動(dòng)進(jìn)行規(guī)整排列,密度較高,而取向不明顯.因此從芯層到皮層會(huì)出現(xiàn)：密度由高到低,取向程度由低到高(從芯層到皮層取向度先增加再減小,即取向度最高的點(diǎn)出現(xiàn)在皮層和芯層的中間某個(gè)位置,也是對(duì)的)(因是非晶高聚物,也就無熔點(diǎn),就無熔點(diǎn)的變化).(2)等規(guī)立構(gòu)聚丙烯,結(jié)晶高聚物,注塑成型時(shí),因此注塑過程中,熔體進(jìn)入模腔后,模壁處的熔體迅速冷卻,分子來不及規(guī)整的排列進(jìn)入晶格,結(jié)晶完善程度低,密度低,而芯層熔體冷卻速率慢,分子有充分的時(shí)間和溫度條件排列進(jìn)入晶格,晶體完善程度大,密度高.所以試樣從芯層到皮層會(huì)出現(xiàn)：密度

30、由大到小,熔點(diǎn)由大到小(球晶尺寸由大到小)分布.第六章高聚物的力學(xué)性能7,由聚異丁烯的時(shí)一溫等效組合曲線可知,在298K時(shí),其應(yīng)力松弛到105N/m2約需10小時(shí),試計(jì)算在253K到達(dá)同一數(shù)值所需的時(shí)間.(聚異丁烯的玻璃化溫度為203K)答案：根據(jù)題中條件,可以使用WLF方程計(jì)算tt17.44(TTg)lgtTg51.6(TTg)Tg=203K,分別將T=298K和T=253K帶入WLF方程,得出t298lgt20311.3015Igt-253-8.5827t203上述兩式相減得：t298lgfl532.7188t29810hrt2535234hr所以：聚異丁橡膠在253K到達(dá)同樣的力學(xué)松弛需

31、要的時(shí)間為：(室溫等效原理補(bǔ)充題：課件作業(yè))以0.1C/分的升溫速度測(cè)得Tg=100C,試問在升溫速度改為10C/分時(shí),PS的Tg=?5324h.PS的igaaT17.44(TTg)51.6(TTg)0010.0110代入上式解得：T106.50C即升溫速度為100C/分的Tg106.50Cg25oC時(shí)聚異戊二烯的應(yīng)力松弛模量-時(shí)間曲線,求測(cè)量時(shí)間為1小時(shí),-80oC時(shí)的應(yīng)力松弛模量答案：這個(gè)題要轉(zhuǎn)換思考角度,即在25°C時(shí),測(cè)定時(shí)間為多少時(shí),測(cè)得的模量與-80°C、測(cè)量時(shí)間為1小時(shí)所得到的模量值相同！聚異戊二烯的Tg=-73°C,應(yīng)用WLF方程和題意t(80C)117.44(193200)loglog2.74t(Tg)t(Tg)51.6(193200)tTg0.01820(hr)假定25oC時(shí),測(cè)定時(shí)間為t(25°C),繼續(xù)應(yīng)用WLF方程10gt10gt優(yōu)秋298200)1142t(Tg)0.0182051.6(298200)t25C收集1崎2女他秘情窗再理員夕除1013酚醛塑料對(duì)應(yīng)材料I在25oC時(shí),測(cè)定時(shí)間為1.3510-13.5時(shí),測(cè)得的模量與-80°C、測(cè)量時(shí)間為1小時(shí)所得到的模量值