高分子物理簡(jiǎn)答題

1、第二章高分子的鏈結(jié)構(gòu)1.聚合物的層次結(jié)構(gòu)聚合物的結(jié)構(gòu)包括高分子的鏈結(jié)構(gòu)和聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)，高分子的鏈結(jié)構(gòu)包括近程結(jié)構(gòu)（一級(jí)結(jié)構(gòu)）和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)（二級(jí)結(jié)構(gòu)）。一級(jí)結(jié)構(gòu)包括化學(xué)組成，結(jié)構(gòu)單元連接方式，構(gòu)型，支化于交聯(lián)。二級(jí)結(jié)構(gòu)包括高分子鏈大?。ㄏ鄬?duì)分子質(zhì)量，均方末端距，均方半徑）和分子鏈形態(tài)（構(gòu)象，柔順性）。三級(jí)結(jié)構(gòu)屬于凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)，包括晶態(tài)結(jié)構(gòu)，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，取向態(tài)結(jié)構(gòu)，液晶態(tài)結(jié)構(gòu)和織態(tài)結(jié)構(gòu)。2結(jié)構(gòu)單元的鍵接方式，許多實(shí)驗(yàn)證明自由基或離子型聚合

2、產(chǎn)物中大多數(shù)是頭—尾鍵接的，鏈接方式對(duì)聚合物的性能有比較明顯的影響。例1：纖維要求分子鏈中單體單元排列規(guī)整，結(jié)晶性能好，強(qiáng)度高，便于抽絲和拉伸例2：維尼綸纖維縮水性較大的根本原因：聚乙烯醇PVA做維尼綸只有頭—尾鍵接才能使之與甲醛縮合生成聚乙烯醇縮甲醛。如果是頭—頭鍵接額，羥基就不易縮醛化，是產(chǎn)物中保留一部分羥基，羥基的數(shù)量太多會(huì)使纖維的強(qiáng)度下降。3聚合物的空間構(gòu)型概念：結(jié)構(gòu)單元為—CH2—CHR—型的高分子，在每一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中都有一個(gè)

3、手性碳原子，這樣，每一個(gè)鏈節(jié)就有兩種旋光異構(gòu)體，高分子全部由一種旋光異構(gòu)體鍵接而成稱(chēng)為全同立構(gòu)，由兩種旋光異構(gòu)單元交替鍵接，稱(chēng)為間同立構(gòu)，兩種旋光異構(gòu)單元完全無(wú)規(guī)鍵接時(shí)，則稱(chēng)為無(wú)規(guī)立構(gòu)全同立構(gòu)和間同立構(gòu)的高聚物有時(shí)統(tǒng)稱(chēng)為等規(guī)高聚物高聚物中含有全同立構(gòu)和間同立構(gòu)的總的百分?jǐn)?shù)是指等規(guī)度由于內(nèi)雙鍵的基團(tuán)在雙鍵兩側(cè)排列的方向不同而有順式構(gòu)型與反式構(gòu)型之分，他們稱(chēng)為幾何異構(gòu)體例：幾何構(gòu)型對(duì)聚合物的影響聚丁二烯12加成的全同立構(gòu)或間同立構(gòu)的聚丁二烯

4、PB，由于結(jié)構(gòu)規(guī)整，容易結(jié)晶，彈性很差，只能作為塑料使用；順式14聚丁二烯鏈的結(jié)構(gòu)也比較規(guī)整，容易結(jié)晶，在室溫下是一種彈性很好的橡膠，反式14聚丁二烯分子鏈的結(jié)構(gòu)也比較規(guī)整，容易結(jié)晶，在室溫下是彈性很差的塑料。4.高分子共聚物共聚物的序列結(jié)構(gòu)常用參數(shù)平均序列長(zhǎng)度L和嵌段數(shù)R。當(dāng)R=100時(shí)表明是交替共聚，R=0時(shí)表明是嵌段共聚物例1：聚甲基丙烯酸甲酯PMMA分子帶有極性酯基是分子間作用力比聚苯乙稀PS大，因此在高溫的流動(dòng)性差，不宜采取注

5、塑成型法加工。需將PMMA和少量PS共聚可以改善樹(shù)脂的高溫流動(dòng)性，適用于注塑成型ps.和少量的丙烯晴AN共聚后，其沖擊強(qiáng)度，耐熱性，耐化學(xué)腐蝕性都有所提高，可供制造耐油的機(jī)械零件例2：ABS樹(shù)脂在結(jié)構(gòu)組成制備工藝上可提高產(chǎn)品的力學(xué)性能的方法ABS樹(shù)脂是丙烯晴，丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。其中丙烯晴有CN基，能使聚合物耐化學(xué)腐蝕，提高制品的抗張強(qiáng)度和硬度；丁二烯使聚合物呈現(xiàn)橡膠狀韌性，這是材料抗沖擊強(qiáng)度增高的主要因素；苯乙烯的高分流動(dòng)性能

6、好，便與加工成型，而且可以改善制品表面光潔度.，ps.ABS是一類(lèi)性能優(yōu)良的熱塑性塑料例3：SBS在結(jié)構(gòu)和組成上的特點(diǎn)及加工方法概述２）高斯鏈可以產(chǎn)生鏈段的回轉(zhuǎn)和取向，自有鏈接連不能產(chǎn)生化學(xué)鏈的旋轉(zhuǎn)和取向３）高斯鏈?zhǔn)菍?shí)際存在的，自有鏈接連是不存在的４）高斯鏈研究高分子鏈的共性，自有鏈接鏈?zhǔn)抢硐牖?。例２聚丙烯是否可以通過(guò)單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)由全同立構(gòu)變成間同立構(gòu)，為什么？答：不可以。因?yàn)槿?gòu)和間同立構(gòu)是屬于構(gòu)型的范疇，構(gòu)型是指分子中有化學(xué)鍵

7、所固定的原子在空間的排列。單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)只會(huì)改變構(gòu)象，而改變構(gòu)型必須經(jīng)過(guò)化學(xué)鍵的斷裂才能實(shí)現(xiàn)。例３.為什么只有柔性高分子鏈才適合做橡膠答：橡膠具有高彈性，彈性模量很小，形變量很大的特點(diǎn)。只有處于蜷曲狀態(tài)的長(zhǎng)鏈分子才能在外力的作用下產(chǎn)生大形變，才能作為橡膠。蜷曲程度與柔性是相對(duì)應(yīng)的，蜷曲程度越高，柔性越好，所以適合做香蕉的高分子必須具備相當(dāng)程度的柔性。例４試述近程相互作用和遠(yuǎn)程相互作用的含義以及它們對(duì)高分子鏈構(gòu)象以及柔性的影響答：所謂“近程

8、”和“遠(yuǎn)程”是根據(jù)沿大分子鏈的走向來(lái)區(qū)分的，并非為三維空間上的遠(yuǎn)和近。事實(shí)上，即使是沿高分子長(zhǎng)鏈很遠(yuǎn)的枝節(jié)也會(huì)由于主鏈單間內(nèi)旋轉(zhuǎn)而在三維空間上相互靠的很近。近程相互排斥作用的存在使得實(shí)際高分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)受阻，是指在空間可能有的構(gòu)象數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于自由內(nèi)旋轉(zhuǎn)的情況，受阻程度越大構(gòu)象數(shù)就越少，高分子鏈的柔性就越小。遠(yuǎn)程相互作用可為斥力，也可稱(chēng)為引力。當(dāng)大分子鏈中相距較遠(yuǎn)的原子或原子團(tuán)由于單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，可是其間的距離小于范德瓦爾斯半徑而表現(xiàn)為斥力，大

9、于范德瓦爾斯半徑為引力，五輪哪種力都使單間內(nèi)旋轉(zhuǎn)受阻構(gòu)象數(shù)減小，柔性下降，末端距變大。例5.分子鏈柔順性大小順序聚乙烯PE，聚丙烯PP，聚丙烯晴PAN，聚氯乙烯PVC取代基極性越大，取代基之間的相互作用就越強(qiáng)，高分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)越困難，柔性越小。取代基的極性順序?yàn)椤狢N—CL—CH3—H所以PEPPPVCPAN例6.請(qǐng)排出分子間作用力的大小聚苯乙烯，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯和尼龍66，聚乙烯尼龍66據(jù)對(duì)苯甲酸乙二酯聚苯乙烯聚乙烯尼龍66分子間能形

10、成氫鍵，因此分子間作用力最大；聚對(duì)苯二甲酸乙二酯含有強(qiáng)極性基團(tuán)，分子間作用力比較大，聚苯乙烯含有側(cè)基，連段運(yùn)動(dòng)較困難，分子間作用力較小，聚乙烯是非極性分子，又不含側(cè)基，分子間作用力最小。例7.請(qǐng)排出結(jié)晶難易程度的排序1）聚對(duì)苯二甲酸乙二酯和聚間苯二甲酸乙二酯，聚乙二酸乙二酯2）尼龍66，尼龍1010聚己二酸乙二酯聚對(duì)苯二甲酸乙二酯聚間苯二甲酸乙二酯，這是由于聚己二酸乙二酯的柔順性好，聚間苯二甲酸乙二酯對(duì)稱(chēng)性不高，尼龍66尼龍1010尼龍