聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)

第二章聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)—、概念1、內(nèi)聚能密度（cohesiveenergydensity,CED）：單位體積凝聚體汽化時所需要的能量。CED=—*式中：Vm-摩爾體積，△￡一內(nèi)聚能。2、大分子鏈、鏈段或微晶在某些外場（如拉伸應(yīng)力或剪切應(yīng)力）作用下，可以沿著外場方向有序排列，這種有序的平行排列稱為取向，所形成的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，稱為取向態(tài)結(jié)構(gòu)。3、液晶：兼具晶體的光學(xué)性質(zhì)和液晶流動性質(zhì)，是某些物質(zhì)在熔融態(tài)或在溶液狀態(tài)下所形成的有序流體的總稱。4、高分子合金：指二種或多種聚合物組分通過物理或化學(xué)方法形成的混合物，有時也稱為多組分聚合物二、選擇答案1、 下列四種聚合物中，內(nèi)聚能密度最大的為（D）。A、聚丙烯，B、聚異丁烯，。、聚丁二烯，D、聚氯乙烯2、 關(guān)于聚合物球晶描述錯誤的是（B）。A、 球晶是聚合結(jié)晶的一種常見的結(jié)晶形態(tài)。B、 當(dāng)從濃溶液析出或由熔體冷結(jié)晶時，在存在應(yīng)力或流動的情況下形成球晶。C、 球晶外形呈圓球形，直徑0.5?100微米數(shù)量級。D、 球晶在正交偏光顯微鏡下可呈現(xiàn)特有的黑十字消光圖像和消光同心環(huán)現(xiàn)象。3、 若聚合度增加一倍，則自由連接鏈的均方末端距變?yōu)樵档模–）倍。A、0.5B、1.414 C、2 D、44、 （A）是有序性最低的液晶晶型。A、向列型，B、近晶A型，C、近晶C型，D、膽甾型5、 關(guān)于聚合物片晶描述錯誤的是（D）。A、 在極稀（濃度約0.01%）的聚合物溶液中，極緩慢冷卻生成B、 具有規(guī)則外形的、在電鏡下可觀察到的片晶，并呈現(xiàn)出單晶特有的電子衍射圖C、 聚合物單晶的橫向尺寸幾微米到幾十微米，厚度10nm左右D、 高分子鏈規(guī)則地近鄰折疊形成片晶，高分子鏈平行于晶面6、 下列四種研究方法中，最適合鑒別球晶的為（C）。

A、DSCA、DSC,B、X-射線衍射，C、偏光顯微鏡，D、電子顯微鏡7、 紋影織構(gòu)是（A）液晶高分子的典型織構(gòu)。A、向列型，B、近晶A型，C、近晶C型，D、膽甾型8、 聚合物可以取向的結(jié)構(gòu)單元（D）。A、只有分子鏈B、只有鏈段C、只有分子鏈和鏈段D、有分子鏈、鏈段、微晶9、 結(jié)晶度對聚合物性能的影響，錯誤的描述為（C）。A、 隨結(jié)晶度的提高，拉伸強度增加，而伸長率及沖擊強度趨于降低；B、 隨結(jié)晶度的提高，相對密度、熔點、硬度等物理性能也有提高。C、 球晶尺寸大，材料的沖擊強度要高一些。D、 結(jié)晶聚合物通常呈乳白色，不透明，如聚乙烯、尼龍。10、 下列四種實驗方法中，除了（D），其余方法能測定聚合物的結(jié)晶度。A、密度法，B、廣角X射線衍射法，C、DSC法，D、偏光顯微鏡法11、 下列模型中，（D）是描述聚合物非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的局部有序模型。A、 40年代Bryant提出纓狀膠束模型B、 50年代英籍猶太人Keller提出的折疊鏈結(jié)構(gòu)模型C、 50年代Flory提出無規(guī)線團模型D、 70年代美籍華人Yeh提出兩相球粒模型12、 （B）是聚合物最常見的結(jié)晶形態(tài)。A、折疊鏈片晶，B、球晶，C、纖維狀晶，D、伸直鏈晶體13、 （D）是手性分子的典型液晶晶型。A、向列型，B、近晶A型，C、近晶C型，D、膽甾型14、高分子合金的制備方法中，成本最低且較常用的共混方法是（A）。A、機械共混B、溶液共混C、接枝共聚D、嵌段共聚15、 下列四種研究方法中，不能測定聚合物結(jié)晶度的是（D）。A、DSC，B、廣角X-射線衍射，C、密度法，D、小角X-射線衍射16、 下列聚合物的結(jié)晶能力最強的為（A）。A、高密度聚乙烯，B、等規(guī)聚丙烯，C、無規(guī)聚丙烯，D、等規(guī)聚苯乙烯17、 聚對苯二甲酰對苯二胺（PPTA）是一種（B）液晶。A、熱致向列型，B、溶致向列型，C、熱致膽甾型，D、溶致膽甾型18、 液晶紡絲技術(shù)是利用（B）液晶的流變特性進行的。A、熱致向列相，B、溶致向列相，C、熱致膽甾相，D、溶致膽甾相三、填空題1、 測定結(jié)晶聚合物的結(jié)晶度較為常用的測定方法有密度法、廣角X射線衍射法和DSC法等。2、 高分子液晶的晶型有向列相N相、近晶相和膽甾相等。按液晶的形成條件可分為液晶高分子和溶致液晶高分子。3、研究聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的常用方法有― 、DSC 、電子衍射（ED）、原子力顯微鏡（AFM）和偏光顯微鏡（PLM）等。4、聚合物隨取向條件的不同，取向單元也不同，取向結(jié)構(gòu)單元包括鏈段 和分子鏈取向，對于結(jié)晶聚合物還可能有微晶 的取向。

四、 回答下列I問題1、 述聚合物片狀單晶和球晶的形成條件及結(jié)構(gòu)特點。答：單晶：在極稀(濃度約0.01%)的聚合物溶液中，極緩慢冷卻時生成具有規(guī)則外形的、在電鏡下可觀察到的片狀晶體，并呈現(xiàn)出單晶特有的電子衍射圖。聚合物單晶的橫向尺寸幾微米到幾十微米，厚度10nm左右。單晶中高分子鏈規(guī)則地近鄰折疊形成片晶。球晶：當(dāng)結(jié)晶聚合物從濃溶液析出或從熔體冷結(jié)晶時，在不存在應(yīng)力或流動的情況下形成球晶。外形呈圓球形，直徑0.5?100微米數(shù)量級。在正交偏光顯微鏡下可呈現(xiàn)特有的黑十字消光圖像和消光同心環(huán)現(xiàn)象。2、 何謂聚合物合金，包括哪些類型？聚合物共混需要完全相容嗎？為什么？高分子合金又稱多組分聚合物，該體系是二種或多種聚合物組分形成的混合物。高分子合金體系：①塑料連續(xù)相，橡膠分散相；②塑料分散相，橡膠連續(xù)相；③兩種塑料共混；④兩種橡膠共混。由于高分子混合時的熵變值△S很小，而大多數(shù)高分子一高分子間的混合是吸熱過程，即乙H為正值，要滿足△G小于零的條件較困難，也就是說，絕大多數(shù)共混聚合物不能達到分子水平的混合，而形成非均相的“兩相結(jié)構(gòu)”。這種兩相結(jié)構(gòu)賦予高分子合金不同于均聚物的優(yōu)異的綜合性能，正是實際應(yīng)用中所需要。五、 計算題1、由文獻查得滌綸樹脂的密度Pc=1.50x103(kg-m-3)和pa=1.335x103知?m-3)，內(nèi)聚能AE=66.67kJ-molt(單元)。今有一塊的滌綸試樣1.42x2.96x0.51x10-6m3，重量為2.92x10-3kg，試由以上數(shù)據(jù)計算:滌綸樹脂試樣的密度和結(jié)晶度;滌綸樹脂的內(nèi)聚能密度。解：(1)密度解：(1)密度P=y=2.92x10-3(1.42x2.96x0.51x10-6)=1.362x103(kg-m-3) a

pc-pP-P L362T.335=16.36%1.50-1.335或Xw= .—=18%(2)內(nèi)聚能密.度CED=AEM0/p66.67x(2)內(nèi)聚能密.度CED=AEM0/p66.67x103192x(1/1.362x103)=473(J?cm-3)文獻值CED=476(J-cm-3)2、由X射線衍射法測得規(guī)整聚丙烯的晶胞參數(shù)為a=6.666A,b=20.87A,c=6.488A，交角P=98.12，為單斜晶系，每個晶胞含有四條H31螺旋鏈(如圖所示)。b規(guī)整聚丙烯的一個晶胞試根據(jù)以上數(shù)據(jù)，預(yù)測完全結(jié)晶的規(guī)整聚丙烯的比容和密度。解：比容abc>解：比容abc>i邱

(3x4)M0/Na=1.067(cm3g-1)6.666x20.87x6.488xsin98.12-~(3x4)x42/(6.02x1023=1.067(cm3g-1)103密