《高分子物理习题集及答案》 表2-1线形高聚物的内聚能密度 高聚物 内聚能密度 高聚物 内聚能密度 聚乙烯 259 聚甲基丙烯酸甲酯 347 聚异丁烯 22 聚醋酸乙烯酯 368 天然橡胶 280 聚氯乙烯 381 聚丁二烯 276 聚对苯二甲酸乙二酯 477 丁苯橡胶 276 尼龙66 774 聚苯乙烯 305 聚丙烯腈 992 例2-2由文献查得涤纶树脂的密度p=1.50×10kgm3,和p=1.335×10kgm3,内 聚能△E=66.67 kJ-mol"(单元)。今有一块1.42×2.96×0.51×10m3的涤纶试样，重量为 2.92×10kg,试由以上数据计算： ()涤纶树脂试样的密度和结晶度： (2)涤纶树脂的内聚能密度： 例2-3试从等规聚丙烯结晶（α型）的晶胞参数出发，计算完全结晶聚丙烯的比容 和密度。 例2-4已知聚丙烯熔点Tm=176C,结构单元熔化热△H=8.36kJmo,试计算： (1)平均聚合度分别为DP=6、10、30、1000的情况下，由于端链效应引起的Tm 下降为多大？ (2)若用第二组分和它共聚，且第二组分不进入晶格，试估计第二组分占10%摩尔 分数时共聚物的熔点为多少？ 例2-5有全同立构聚丙烯试样一块，体积为1.42×2.96×0.51cm3,重量为1.94g,试 计算其比容和结晶度。己知非晶态PP的比容V。=1.174cm/g,完全结晶态PP的比容V。 用上题的结果。 例2-6由大量高聚物的p,和p.数据归纳得到p./p。=113,如果晶区与非晶区的 密度存在加和性，试证明可用来粗略估计高聚物结晶度的关系式plP。=1+0.13X! 例2.7试推导用密度法求结晶度的公式：-县，PD pP。-Pa 式中：p为样品密度，P为结晶部分密度，P为非晶部分密度 例2-8证明xmP,=xvP。,式中xm、Xv分别为质量结晶度和体积结晶度。 例2-9证明xm=A(1-P。/p,)其中A取决于聚合物的种类，但与结晶度无关。如 果某种聚合物的两个样品的密度为1346和1392Kgm3,通过X光衍射测得xm为10%和 50%,计算P。和P。,以及密度为1357Kgm3的第三个样品的质量结晶度。 .12
《高分子物理习题集及答案》 - 12 - 表 2-1 线形高聚物的内聚能密度 高聚物 内聚能密度 高聚物 内聚能密度 聚乙烯 259 聚甲基丙烯酸甲酯 347 聚异丁烯 272 聚醋酸乙烯酯 368 天然橡胶 280 聚氯乙烯 381 聚丁二烯 276 聚对苯二甲酸乙二酯 477 丁苯橡胶 276 尼龙 66 774 聚苯乙烯 305 聚丙烯腈 992 例 2-2 由文献查得涤纶树脂的密度 ρc=1.50×103 kg·m-3，和 ρa=1.335×103 kg·m-3，内 聚能 ΔΕ=66.67kJ·mol-1 (单元)。今有一块 1.42×2.96×0.51×10-6m 3 的涤纶试样，重量为 2.92×10-3 kg，试由以上数据计算： (1) 涤纶树脂试样的密度和结晶度； (2) 涤纶树脂的内聚能密度； 例 2-3 试从等规聚丙烯结晶（α 型）的晶胞参数出发，计算完全结晶聚丙烯的比容 和密度。 例 2-4 已知聚丙烯熔点 Tm=176℃，结构单元熔化热 ΔHu=8.36kJ·mol-1，试计算： (1) 平均聚合度分别为 DP 6、10、30、1000 的情况下，由于端链效应引起的 Tm 下降为多大? (2) 若用第二组分和它共聚，且第二组分不进入晶格，试估计第二组分占 10％摩尔 分数时共聚物的熔点为多少? 例 2-5 有全同立构聚丙烯试样一块，体积为 1.42×2.96×0.51cm3，重量为 1.94g，试 计算其比容和结晶度。已知非晶态 PP 的比容 Va cm g 3 1.174 ，完全结晶态 PP 的比容 Vc 用上题的结果。 例 2-6 由大量高聚物的 a 和 c 数据归纳得到 c a 1.13 ，如果晶区与非晶区的 密度存在加和性，试证明可用来粗略估计高聚物结晶度的关系式 V a 13Xc 1 0. 例 2-7 试推导用密度法求结晶度的公式: 式中: ρ 为样品密度，ρc 为结晶部分密度，ρa为非晶部分密度 例 2-8 证明 xm s =xv c ，式中 xm、xv分别为质量结晶度和体积结晶度。 例 2-9 证明 xm＝A(1- a / s )，其中 A 取决于聚合物的种类，但与结晶度无关。如 果某种聚合物的两个样品的密度为 1346 和 1392Kgm-3，通过 X 光衍射测得 xm 为 10％和 50％，计算 a 和 c ，以及密度为 1357Kgm-3 的第三个样品的质量结晶度。 c a W c a c f
《高分子物理习题集及答案》 例2-10回答密度梯度管法测定聚合物结晶度实验中的以下几个问题 1)如何选择轻液和重液？ 2)如何保证梯度分布好并且稳定？ 3)如何提高梯度管的灵敏度？ 4)为什么试样要用轻液浸润？不浸润会有什么后果？ 5)标准玻璃小球的密度是在20℃时标定的，能否在30℃时使用？ 例2-11将下列三组聚合物的结晶难易程度排列成序： 1)PE,PP,PVC,PS,PAN: 2)聚对苯二甲酸乙二酯，聚间苯二甲酸乙二酯，聚己二酸乙二酯： 3)PA66,PA1010: 例2-12有两种乙烯和丙烯的共聚物，其组成相同（均为65%乙烯和35%丙烯）， 但其中一种室温时是橡胶状的，一直到稳定降至约70℃时才变硬，另一种室温时却是硬 而韧又不透明的材料。试解释它们内在结构上的差别。 例213判断正误：“分子在晶体中是规整排列的，所以只有全同立构或间同立构的 高分子才能结晶，无规立构的高分子不能结晶”。 例2-14为什么聚对苯二甲酸乙二酯从熔体淬火时得到透明体？为什么PMMA是 不透明的？ 例2-15试分析聚三氟氯乙烯是否结晶性聚合物？要制成透明薄板制品，问成型过程 中要注意什么条件的控制？ 例2-16聚合物在结晶过程中会发生体积收缩现象，为什么？图是含硫量不同的橡 皮在结晶过程中体积改变与时间的关系，从这些曲线关系能得出什么结论？试讨论之。 体 积 含硫量增加 收 100 200 时间（天） 图2-1含硫量不同的橡皮在结晶过程中体积改变与时间的关系 例217透明的聚酯薄膜在室温二氧六环中浸泡数分钟就变为不透明，这为什么？ 例2-18已知PE的结晶密度为1000KgM3,无定形PE的密度为865KgM3,计算 -13-
《高分子物理习题集及答案》 - 13 - 例 2-10 回答密度梯度管法测定聚合物结晶度实验中的以下几个问题： 1）如何选择轻液和重液？ 2）如何保证梯度分布好并且稳定？ 3）如何提高梯度管的灵敏度？ 4）为什么试样要用轻液浸润？不浸润会有什么后果？ 5）标准玻璃小球的密度是在 20℃时标定的，能否在 30℃时使用？ 例 2-11 将下列三组聚合物的结晶难易程度排列成序： 1） PE，PP，PVC，PS，PAN； 2）聚对苯二甲酸乙二酯，聚间苯二甲酸乙二酯，聚己二酸乙二酯； 3） PA 66，PA 1010； 例 2-12 有两种乙烯和丙烯的共聚物，其组成相同（均为 65％乙烯和 35％丙烯）， 但其中一种室温时是橡胶状的，一直到稳定降至约-70℃时才变硬，另一种室温时却是硬 而韧又不透明的材料。试解释它们内在结构上的差别。 例 2-13 判断正误：“分子在晶体中是规整排列的，所以只有全同立构或间同立构的 高分子才能结晶，无规立构的高分子不能结晶”。 例 2-14 为什么聚对苯二甲酸乙二酯从熔体淬火时得到透明体？为什么 IPMMA 是 不透明的？ 例 2-15 试分析聚三氟氯乙烯是否结晶性聚合物?要制成透明薄板制品，问成型过程 中要注意什么条件的控制? 例 2-16 聚合物在结晶过程中会发生体积收缩现象，为什么? 图是含硫量不同的橡 皮在结晶过程中体积改变与时间的关系，从这些曲线关系能得出什么结论?试讨论之。 图 2-1 含硫量不同的橡皮在结晶过程中体积改变与时间的关系 例 2-17 透明的聚酯薄膜在室温二氧六环中浸泡数分钟就变为不透明，这为什么? 例 2-18 已知 PE 的结晶密度为 1000KgM-3，无定形 PE 的密度为 865KgM-3，计算
《高分子物理习题集及答案》 密度为970KgM3的线形PE和密度为917KgM3的支化PE的f".并解释为什么两者的 结晶度相差这么大？ 例2-19(1)将熔融态的聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚苯乙 烯(PS)淬冷到室温，PE是半透明的，而PET和PS是透明的。为什么？(2)将上述 的PET透明试样，在接近玻璃化温度T,下进行拉伸，发现试样外观由透明变为混浊， 试从热力学观点来解释这一现象。 例2-20三类线形脂肪族聚合物（给定的n值）的熔点顺序如下所示，解释原因 fo-&-N阳fe士<f8-NHtc〈fNH-怎-Ntc社 聚氨酯 聚酰胺 聚脲 例2-21指出高聚物结晶形态的主要类型，并简要叙述其形成条件 例2-22某一结晶性聚合物分别用注射和模塑两种方法成型，冷却水温都是20℃， 比较制品的结晶形态和结晶度。 例2-23某注射成型制品截面内核芯区和皮层的结构示意图如图2-2，它们的广角 x射线衍射图的主要差别是什么？ 田田田 (回球晶核芯区 )串晶皮层 3 图2-2某注射成型制品截面内核芯区和皮层的结构示意图 例2-24让聚乙烯在下列条件下缓慢结晶，各生成什么样的晶体？ (1)从极稀溶液中缓慢结晶： (2)从熔体中结晶： (3)极高压力下固体挤出： (4)在溶液中强烈搅拌下结晶， 例2-25聚乙烯的典型晶片的厚度约为12.5m。计算分子链垂直穿过晶片时碳原子 的数目。 例2-26如果上题中聚乙烯的相对分子质量为160000gmo,而且晶片中分子链 近邻来回折叠，问分子链折叠多少次？ 例2-27由什么事实可证明结晶高聚物中有非晶态结构？ 例2-28试用两种方法证明PS本体符合F1oy无规线团模型。 -14-
《高分子物理习题集及答案》 - 14 - 密度为 970KgM-3 的线形 PE 和密度为 917KgM-3 的支化 PE 的 W c f .并解释为什么两者的 结晶度相差这么大? 例 2-19 （1）将熔融态的聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚苯乙 烯（PS）淬冷到室温，PE 是半透明的，而 PET 和 PS 是透明的。为什么？（2）将上述 的 PET 透明试样，在接近玻璃化温度 Tg 下进行拉伸，发现试样外观由透明变为混浊， 试从热力学观点来解释这一现象。 例 2-20 三类线形脂肪族聚合物（给定的 n 值）的熔点顺序如下所示，解释原因。 聚氨酯 聚酰胺 聚脲 例 2-21 指出高聚物结晶形态的主要类型，并简要叙述其形成条件。 例 2-22 某一结晶性聚合物分别用注射和模塑两种方法成型，冷却水温都是 20℃， 比较制品的结晶形态和结晶度。 例 2-23 某注射成型制品截面内核芯区和皮层的结构示意图如图 2-2，它们的广角 x 射线衍射图的主要差别是什么? 图 2-2 某注射成型制品截面内核芯区和皮层的结构示意图 例 2-24 让聚乙烯在下列条件下缓慢结晶，各生成什么样的晶体？ （1）从极稀溶液中缓慢结晶； （2）从熔体中结晶； （3）极高压力下固体挤出； （4）在溶液中强烈搅拌下结晶。 例 2-25 聚乙烯的典型晶片的厚度约为 12.5nm。计算分子链垂直穿过晶片时碳原子 的数目。 例 2-26 如果上题中聚乙烯的相对分子质量为 160000 g∙mol-1，而且晶片中分子链 近邻来回折叠，问分子链折叠多少次？ 例 2-27 由什么事实可证明结晶高聚物中有非晶态结构？ 例 2-28 试用两种方法证明 PS 本体符合 Flory 无规线团模型
《高分子物理习题集及答案》 例2-29试简述高分子结晶的特点。 例2-30列出下列聚合物的熔点顺序，并用热力学观点及关系式说明其理由。聚对 苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乙烯、顺1,4聚丁二烯、聚四氟乙烯 例231列出下列单体所组成的高聚物熔点顺序，并说明理由。 CH;-CH=CH2: CH;-CH2-CH=CH2: CH2=CH2 CH3CH2CH2CH=CH2: chach-Ch-CH-Ch-CH=Ch2 例2-32解释为什么PE和聚四氟乙烯的内聚能相差不多，而熔点相差很大。PET 和尼龙66的内聚能相差很大，而熔点却基本相同。 表22几种聚合物内聚能与熔点的比较 聚合物 内聚能 T(C) PE 1.3 137 聚四氟乙烯 1.6 327 PET 1.9 265 尼龙66 3.4 264 例2-33讨论尼龙n结晶的熔点随n如何变化？其他还有主要的性质发生变化吗？ -15-
《高分子物理习题集及答案》 - 15 - 例 2-29 试简述高分子结晶的特点。 例 2-30 列出下列聚合物的熔点顺序，并用热力学观点及关系式说明其理由。聚对 苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乙烯、顺 1,4 聚丁二烯、聚四氟乙烯 例 2-31 列出下列单体所组成的高聚物熔点顺序，并说明理由。 CH3—CH＝CH2； CH3—CH2—CH＝CH2； CH2＝CH2 CH3CH2CH2CH=CH2； CH3CH2CH2CH2CH2CH=CH2 例 2-32 解释为什么 PE 和聚四氟乙烯的内聚能相差不多，而熔点相差很大。PET 和尼龙 66 的内聚能相差很大，而熔点却基本相同。 表 2-2 几种聚合物内聚能与熔点的比较 聚合物 内聚能 Tm(℃) PE 1.3 137 聚四氟乙烯 1.6 327 PET 1.9 265 尼龙 66 3.4 264 例 2-33 讨论尼龙 n 结晶的熔点随 n 如何变化？其他还有主要的性质发生变化吗？
《高分子物理习题集及答案》 第三章聚合物溶液 一、选择题 1.当mark公式中a位以下何值时，高分子溶液处于0状态() A)a=0.5 B)a=0.8 C)a=2 2.以下哪个是0溶剂( A)X=0.1 B)X=0.5 C)X=0.9 3.对极性高分子，选择溶剂应采用那一原则更为准确( A)极性相似 B)溶剂化 C)8相近原则 4.在什么温度下高分子线团较大( A)日温度 B)高于日温度 C)低于日温度 5.avrami方程中，n=3意味着() A)三维生长，均相成核 B)二维生长，均相成核C) 二维生长，异相成核 6.一定相对分子质量的某一聚合物，在何时溶液黏度最大( A)线性分子链于良溶剂中B)支化分子链溶于良溶剂中 C)线性分子链溶于不良溶剂中 7.在高分子一良溶剂的稀溶液中，第二维里系数是( A)负值 B)正值 C)零 8.要使熔融纺丝时不易断裂，应选用的原料为( A)相对分子质量较低 B)相对分子质量较高 C)相对分子质量分布较宽 9.在下列溶剂中，可溶解尼龙一66的是( A)甲酸 B)甲苯 C)乙酸乙酯 10.PVC的沉淀剂是( A)环己酮 B)氯仿 C)四氢呋喃 11.以下哪种聚合物只能溶胀不能溶解() A)橡皮 B)聚丙烯纤维 C)聚苯乙烯塑料 12.以下哪种是良溶剂( A)X=1 B)A2=2 C)a=1 13.聚苯乙烯一苯溶液比苯乙烯一苯溶液，以下哪一条正确（ A)比较高的蒸汽压 B)较低的黏度 C)较低的混合熵 14.聚合物熔体的爬竿效应是因为( A)普弹性变 B)高弹性变 C)粘流 二、填空题 1.当温度T=( )时，第二维里系数A2=( ),此时高分子溶液符合理想溶液 性质。 -16-
《高分子物理习题集及答案》 - 16 - 第三章 聚合物溶液 一、选择题 1．当 mark 公式中 a 位以下何值时，高分子溶液处于 θ 状态（ ） A）a＝0.5 B）a=0.8 C）a＝2 2. 以下哪个是 θ 溶剂（ ） A）X＝0.1 B） X＝0.5 C）X＝0.9 3. 对极性高分子，选择溶剂应采用那一原则更为准确（ ） A）极性相似 B）溶剂化 C）δ 相近原则 4. 在什么温度下高分子线团较大（ ） A）θ 温度 B）高于 θ 温度 C）低于 θ 温度 5. avrami 方程中，n＝3 意味着（ ） A）三维生长，均相成核 B）二维生长，均相成核 C）二维生长，异相成核 6. 一定相对分子质量的某一聚合物，在何时溶液黏度最大（ ） A）线性分子链于良溶剂中 B）支化分子链溶于良溶剂中 C）线性分子链溶于不良溶剂中 7. 在高分子－良溶剂的稀溶液中，第二维里系数是（ ） A）负值 B）正值 C）零 8. 要使熔融纺丝时不易断裂，应选用的原料为（ ） A）相对分子质量较低 B）相对分子质量较高 C）相对分子质量分布较宽 9. 在下列溶剂中，可溶解尼龙－66 的是（ ） A）甲酸 B）甲苯 C）乙酸乙酯 10. PVC 的沉淀剂是 （ ） A）环己酮 B）氯仿 C）四氢呋喃 11. 以下哪种聚合物只能溶胀不能溶解 （ ） A）橡皮 B）聚丙烯纤维 C）聚苯乙烯塑料 12．以下哪种是良溶剂（ ） A）x＝1 B）A2＝2 C）a＝1 13．聚苯乙烯－苯溶液比苯乙烯－苯溶液，以下哪一条正确（ ） A）比较高的蒸汽压 B）较低的黏度 C）较低的混合熵 14．聚合物熔体的爬竿效应是因为（ ） A）普弹性变 B）高弹性变 C）粘流 二、填空题 1．当温度 T＝（ ）时，第二维里系数 A2＝（ ），此时高分子溶液符合理想溶液 性质