南昌大學(xué)高分子物理期末考試終極解碼.doc
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1.比較下列四組高分子鏈的柔順性并簡要加以解釋。2.某單烯類聚合物的聚合度為104,試估算分子鏈完全伸展時的長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。)3.無規(guī)聚丙烯在環(huán)己烷或甲苯中、30時測得的空間位阻參數(shù)(即剛性因子)=1.76,試計算其等效自由連接鏈長度b(已知碳碳鍵長為0.154nm,鍵角為109.5)。答:b=0.953nm4. 某聚苯乙烯試樣的分子量為416000,試估算其無擾鏈的均方末端距(已知特征比cn=12)。答:均方末端距為2276.8nm2。聚苯乙烯的重復(fù)單元的M=104,Mn=416000,則n=2Xn=Mn/M=8000,l=0.154nm,則 第二章1. 某結(jié)晶聚合物的注射制品中,靠近模具的皮層具有雙折射現(xiàn)象,而制品內(nèi)部用偏光顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)有Maltese黑十字,并且越靠近制品芯部,Maltese黑十字越大。試解釋產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因。如果降低模具的溫度,皮層厚度將如何變化?答:(1)由于形成球晶,球晶具有雙折射現(xiàn)象,自然光經(jīng)過偏振片變?yōu)槠窆?,通過球晶發(fā)生雙折射,分成兩束振動方向垂直的偏振光,兩束偏振光在與檢偏鏡平行方向上存在分量,分量速度不同,產(chǎn)生相位差而干涉,使呈現(xiàn)黑十字消光圖像,制品外部與模具接觸,冷卻速度快,球晶來不及生長而成多層片晶或小球晶,而制品芯部溫度高,結(jié)晶時間充分,生長為大球晶,因此消光圖像更大。(2)降低溫度會增加過冷度,縮短結(jié)晶時間,因而皮層厚度增加。2. 某一聚合物完全結(jié)晶時的密度為0.936 g/cm3,現(xiàn)知該聚合物的實際密度為0.900 g/cm3,試問其體積結(jié)晶度應(yīng)為多少?解:P49公式(2-9)3. 用聲波傳播法測定拉伸滌綸纖維的取向度。若實驗得到分子鏈在纖維軸方向的平均取向角為30,試問該試樣的取向度為多少?解:P63公式(2-14), 第三章1. 苯乙烯-丁二烯共聚物(=16.7)難溶于戊烷(=14.4)和乙酸乙酯(=17.8)。若選用上述兩種溶劑的混合物,什么配比使對共聚物的溶解能力最佳?2. 計算下列三種情況下溶液的混合熵,討論所得結(jié)果的意義。(1) 991012個小分子A與108個小分子B相混合(假定為理想溶液);(2) 991012個小分子A與108個大分子B相混合(設(shè)每個大分子“鏈段”數(shù)x=104);(3) 991012個小分子A與1012個小分子相混合(假定為理想溶液)。3. 在20C將10-5mol的聚甲基丙烯酸甲酯(105,r=1.20 g/cm3)溶于179 g氯仿(r=1.49 g/cm3)中,計算溶液的混合熵、混合熱和混合自由能(已知=0.377)。 第四章1. 用滲透壓法測得試樣A和B的摩爾質(zhì)量分別為4.20105 g/mol和1.25105g/mol,試計算A、B兩種試樣等質(zhì)量混合物的數(shù)均分子量和重均分子量。解:數(shù)均分子量重均分子量2. 35 時,環(huán)己烷為聚苯乙烯(無規(guī)立構(gòu))的溶劑。現(xiàn)講300 mg聚苯乙烯(=1.05 g/cm3, =1.5105)于35 溶于150 mL環(huán)己烷中,試計算:(1)第二維利系數(shù)A2;(2)溶液的滲透壓。答:(1)因為35時,環(huán)己烷為聚苯乙烯(無規(guī)立構(gòu))的溶劑。而且反應(yīng)溫度為35,所以(2)其中.3.某聚苯乙烯試樣,經(jīng)過分級后,得到5組分,用光散射法測定了各級分的重均分子量,用黏度法(22 、二氯乙烷溶劑)測定了各級分的特性粘數(shù),結(jié)果列于下表:0.3081.5548.056.8157h (dL/g)0.04050.1221.381.422.78根據(jù)上述數(shù)據(jù)求出粘度公式中的兩個常數(shù)K和a值。解:由KM得:lglgKlgM,以lg對lgM作圖,斜率即為,截距為lgK。 第五章1. 比較下列各組聚合物的Tg高低并說明理由:(1) 聚二甲基硅氧烷,順式聚1,4-丁二烯;(2) 聚己二酸乙二酯,聚對苯二甲酸乙二酯;(3) 聚丙烯,聚4-甲基-1-戊烯;(4) 聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯。解:(1)Tg:聚二甲基硅氧烷 順式聚1,4丁二烯,聚二甲基硅氧烷主鏈為飽和單鍵,取代基為非極性對稱取代基,鏈柔性較大,故Tg較低;(2)聚已二酸乙二醇酯 聚4甲基1戊烯,聚4甲基1戊烯碳鏈較長,鏈的柔順性較大,故Tg較低;(4)聚氯乙烯 聚偏二氯乙烯,聚偏二氯乙烯中極性取代基為對稱雙取代,偶極矩抵消一部分,整個分子極性減小,內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘降低,柔性增加,故Tg較低。2. 均聚物A的熔點為200 ,熔融熱為8374 J/mol重復(fù)單元。如果在結(jié)晶的AB無規(guī)共聚物中,單體B不能進(jìn)入晶格,試預(yù)測含單體B 10%摩爾分?jǐn)?shù)的共聚物的熔點。解:即解得3. 現(xiàn)有某種聚丙烯試樣,將其熔體10 mL于150 在膨脹計中進(jìn)行等溫結(jié)晶,不同時間測得聚合物的體積值如下:t/min3.24.77.112.620V/mL9.99819.99249.97659.84189.5752已知聚丙烯晶胞密度為0.96 g/cm3,完全非晶態(tài)時密度為0.84 g/cm3,結(jié)晶完全時體積結(jié)晶度為50%。試用Avrami方程計算該試樣的結(jié)晶速度常數(shù)K和Avrami指數(shù)n。 或:t3.24.77.112.620lgt0.5050.67210.85121.10041.301V9.99819.99249.97659.84189.57520.996960.987840.96240.746880.32032-2.51647-1.91241-1.41652-0.534840.05631所以:n=3.2303 lgK= - 4.1266 K=7.4710-5 17.84. 為什么滌綸采用熔融紡絲方法,而腈綸卻用濕法紡絲?答:由于聚丙烯腈的熔點很高(318),分解溫度(220)低于熔點,所以不能用熔融紡絲。由于聚對苯二甲酸乙二酯的熔點為260270,低于分解溫度(約為350),可用熔融紡絲。5. 某一聚苯乙烯試樣,已知160 時黏度為103PaS,試估算Tg(100 )時及120 時的黏度。解:由WLF方程:lgaT= aT=-9.38 =2.41012 (Pas)lg=-4.87 =3.2107 (Pas)6. 一種聚合物在加工中劣化,其重均分子量從1106下降到8105。問加工前后熔融黏度之比是多少?答:2.14. 過程請君自己算。 后續(xù)資料1.分別畫出牛頓流體、理想彈性體、線性和交聯(lián)聚合物的蠕變曲線及回復(fù)曲線。Huggings參數(shù):自己翻一下書。2. 在同一坐標(biāo)上畫出牛頓流體、假塑性流體、膨脹性流體的表觀粘度和剪切速率的關(guān)系曲線。答:自己書上找3. 根據(jù)自由體積理論,畫出自由體積隨溫度變化的變化情況,并標(biāo)明玻璃花溫度。4.均方旋轉(zhuǎn)半徑:假定高分子中包含許多鏈單元,每個鏈單元的質(zhì)量為mi,設(shè) 從高分子鏈的質(zhì)心到第i個鏈單元的距離為ri,它是一個矢量,取全部鏈單元的r i 2對質(zhì)量mi的平均,就是鏈的均方回轉(zhuǎn)半徑?;蛘咝D(zhuǎn)半徑的平方值的平均。是標(biāo)量,越小越柔順。5.剛性因子:(又稱空間位阻參數(shù),剛性比值):為實測的無擾均方末端距與自由旋轉(zhuǎn)鏈的均方末端距之比。6.泊松比(英語:Poissons ratio),又譯蒲松比,是材料力學(xué)和彈性力學(xué)中的名詞,定義為材料受拉伸或壓縮力時,材料會發(fā)生變形,而其橫向變形量與縱向變形量的比值,是一無量綱(無因次)的物理量。當(dāng)材料在一個方向被壓縮,它會在與該方向垂直的另外兩個方向伸長,這就是泊松現(xiàn)象,泊松比是用來反映柏松現(xiàn)象的無量綱的物理量。在均勻各向同性材料中,剪切模量G、楊氏模量E和泊松比三個量中只有兩個是獨立的。 思考題1. 假定聚乙烯的聚合度為2000,鍵角為109.5,求伸長鏈的長度L與自由旋轉(zhuǎn)鏈的根均方末端之比值。并由分子運動觀點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.解:對于聚乙烯鏈 n220004000(嚴(yán)格地說應(yīng)為3999) 所以 可見高分子鏈在一般情況下是相當(dāng)卷曲的,在外力作用下鏈段運動的結(jié)果是使分子趨于伸展。于是某些高分子材料在外力作用下可以產(chǎn)生很大形變,理論上,聚合度2000的聚乙烯完全伸展可形變36.5倍。 注意:公式中的n為鍵數(shù),而不是聚合度,本題中n為4000,而不是2000。 2. 聚對苯二甲酸乙二酯的平衡熔點,熔融熱千焦/摩爾重復(fù)單元,試預(yù)計相對分子質(zhì)量從10,000增大到20,000時,熔點將升高多少度?解: (對M110000) (對M220000)熔點升高1.8。3.4.已知聚苯乙烯-環(huán)己烷體系()的溫度為34,聚苯乙烯-甲苯體系()的溫度低于34,假定于40在此兩種溶劑中分別測定同一聚苯乙烯試樣的滲透壓與黏度,問兩種體系的,和,(Mark-Houwink方程中的常數(shù))的大小順序如何?并問兩種體系兩種方法所得得試樣的相對分子質(zhì)量之間又有什么關(guān)系?解:由于PS甲苯體系的溫度更低,可見甲苯是較良的溶劑。根據(jù)以下原理: (1)良溶劑中,高分子鏈由于溶劑化作用而擴(kuò)張,高分子線團(tuán)伸展,A2是正值,隨著溫度的降低或不良溶劑的加入,值逐漸增大。(2)在良溶劑中,線團(tuán)較為伸展,自然,均方末端距比狀態(tài)下的數(shù)值要大一些。(3)在良溶劑中,線團(tuán)發(fā)生溶脹,而且溶脹程度隨M增大而增大所以在良溶劑中,,a,和均增大。(4)由于線團(tuán)在不良溶劑中較緊縮,體積較小,從而小相對分子質(zhì)量部分較多地滲透過膜,使減小,偏低。歸納起來有以下關(guān)系:體系溫度溶劑性能A2aPS環(huán)己烷34較劣小大小小小小偏低PS甲苯M比較兩種方法:5.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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