《高分子物理》课程习题思考题 (王经武执笔,第六次修订) 第一章高分子链的结构() 解释名词、概念 1.高分子的构型2全同立构高分子3间同立构高分子4等规度5平均(数均)序列长 度6高分子的构象7高分子的柔顺性8链段9静态柔顺性10.动态柔顺性11Hp 线型聚异戊二烯可能有哪些构型? 三.聚合物有哪些层次的结构?哪些属于化学结构?哪些属于物理结构? 四.为什么说柔顺性是高分子材料独具的特性? 五.通常情况下PS是一种刚性很好的塑料,而丁二烯与苯乙烯的无规共聚物(B:S=75:25) 和三嵌段共聚物SBS(B:S=75:25)是相当好的橡胶材料,从结构上分析其原因。 六.若聚丙烯的等规度不高,能否用改变构象的方法提高其等规度?为什么? 七.天然橡胶和古塔玻胶在结构上有何不同?画出示性结构式。 八.有些维尼纶的湿强度低、缩水性大,根本原因是什么? 九.高分子最基本的构象有哪些?在不同条件下可能呈现的典型的构象有哪些? 十.链段的组成、大小有什么特点? 第一章高分子链的结构(Ⅱ) 解释名词、概念 1等效自由连接链2高斯链3高分子末端距分布函数 已知两种聚合物都是PE,如何鉴别哪一种是HDPE,哪一种是LDPE?举出三种方法并 说明其依据。 假设一种线型聚乙烯高分子链的聚合度为2000,键角为1095°,C-C键长为1.54A,求: (1)若按自由连接链处理,=?(2)若按自由旋转链处理,了=?(3)若在 无扰条件下的溶液中测得高分子链的=6.76n2,该高分子链中含有多少个链段?链段 的平均长度是多少?(4)计算 2分, ,“了J,并说明三个比值的物 理意义 四.求:(1)聚合度为5×104的线型聚乙烯的均方末端距(作为自由旋转链),用两种方 法计算:(2)求这种聚乙烯的最可几末端距:(3)末端距为10A、100A的几率。 五.试分析纤维素的分子链为什么是刚性的。 六.一块交联度比较小的橡皮,是软的还是硬的?为什么? 七.说说你用过、见过的高分子制品,各是用什么高分子材料制成的?
《高分子物理》课程习题思考题 （王经武执笔，第六次修订） 第一章 高分子链的结构（Ⅰ） 一．解释名词、概念 1．高分子的构型 2.全同立构高分子 3.间同立构高分子 4.等规度 5.平均（数均）序列长 度 6.高分子的构象 7.高分子的柔顺性 8.链段 9.静态柔顺性 10.动态柔顺性 11.Hpq 二．线型聚异戊二烯可能有哪些构型? 三．聚合物有哪些层次的结构?哪些属于化学结构？哪些属于物理结构？ 四．为什么说柔顺性是高分子材料独具的特性？ 五．通常情况下 PS 是一种刚性很好的塑料，而丁二烯与苯乙烯的无规共聚物（B:S=75:25） 和三嵌段共聚物 SBS（B:S=75:25）是相当好的橡胶材料，从结构上分析其原因。 六．若聚丙烯的等规度不高，能否用改变构象的方法提高其等规度？为什么？ 七．天然橡胶和古塔玻胶在结构上有何不同？ 画出示性结构式。 八．有些维尼纶的湿强度低、缩水性大，根本原因是什么？ 九．高分子最基本的构象有哪些？在不同条件下可能呈现的典型的构象有哪些? 十．链段的组成、大小有什么特点？ 第一章 高分子链的结构（Ⅱ） 一．解释名词、概念 1.等效自由连接链 2.高斯链 3.高分子末端距分布函数 二．已知两种聚合物都是 PE，如何鉴别哪一种是 HDPE，哪一种是 LDPE？举出三种方法并 说明其依据。 三．假设一种线型聚乙烯高分子链的聚合度为 2000，键角为 109.5º，C-C 键长为 1.54Å，求： （1）若按自由连接链处理， ＝？（2）若按自由旋转链处理， ＝？（3）若在 无扰条件下的溶液中测得高分子链的 =6.76nl2，该高分子链中含有多少个链段？链段 的平均长度是多少？（4）计算 / ， / ， / ，并说明三个比值的物 理意义。 四．求：（1）聚合度为 5×104 的线型聚乙烯的均方末端距（作为自由旋转链），用两种方 法计算；（2）求这种聚乙烯的最可几末端距；（3）末端距为 10 Å、100 Å 的几率。 五．试分析纤维素的分子链为什么是刚性的。 六．一块交联度比较小的橡皮，是软的还是硬的？为什么？ 七．说说你用过、见过的高分子制品，各是用什么高分子材料制成的？
第二章高分子聚集态结构 解释名词、概念 1.高分子的聚集态结构2结晶性聚合物3.液晶性聚合物4球晶5高分子液晶6.液晶原 (介原)7内聚能密度8半结晶期9结晶度10.结晶聚合物的熔点11取向聚合物12 晶面指数13.胆甾型液晶的螺距 高分子聚集态结构包括哪些内容?试述高分子聚集态结构有哪些特点及与成型加工条 件、性能的关系 三.列举5种用于聚合物结构研究的近代物理方法。 四.如何从结构上分析某种聚合物属于结晶性聚合物? 五.以聚乙烯为例,说明在什么条件下可以形成单晶、球晶、串晶、伸直链片晶,这些形态 的晶体特征是什么?为什么在聚合物不易形成100%结晶的宏观单晶体? 六.在正交偏光显微镜上观察球晶时,可以看到消光黑十字、明暗相间的同心圆环(消光环, 对某些球晶),解释这些现象 七.选择题 通常条件下,本体聚合物的结晶温度为:(1)高于Tm;(2)低于Tg;(3)在T~Tm之 间 2.熔点最高的聚合物是:(1)聚偏二氯乙烯;(2)聚二氟氯乙烯;(3)聚四氟乙 烯 3.结晶能力最小的聚合物是:(1)PE:(2)PET:(3)PC 4.熔点最低的是:(1)PA66:(2)PA610:(3)PA1010 八.试述 Avrami方程在本体聚合物结晶动力学研究中的意义 九.最大结晶速度温度Tmx和Tm的关系如何? 十.如何制得尺寸稳定性好、韧性好、透明性也比较好的均聚聚丙烯注塑制品? 十一.温度对本体聚合物结晶速度影响的规律是什么?解释其原因 十二.均聚物A是一种结晶聚合物,若加入10%体积分数的增塑剂(x1=0.1)或者用10% 摩尔的单体B与单体A进行无规共聚(单体B的均聚物为非结晶性聚合物),增塑 均聚物A的熔点与AB无规共聚物的熔点何者高?能从中得到什么规律? 十三.今有两种HDPE,其平均分子量分别为41=8×10,M2=4×105(Tm为137℃,T 为-68℃)。(1)选择一种实验方法,做HDPE结晶速度与温度T关系曲线,简要说 明实验方法及作图步骤:(2)两种HDPE的~r曲线的异同点是什么? 十四.两种聚丙烯丝,在纺丝过程中,牵伸比相同,而分别采用冰水冷却和90℃热水冷却 将这两种丝加热到90℃,何者收缩率大?为什么? 十五.有两种乙烯和丙稀的共聚物,其组成相同,其中一种在室温时是橡胶状的,一直到温 度降低到-70℃时才变硬:另一种在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 十六.在聚合物纺丝工艺中,都有牵伸和热定型两道工序,为什么?热定型温度如何选择? 十七.高分子液晶的结构有几种类型?特征如何?液晶性聚合物溶液的7C、7T、z的 关系如何?这些关系的意义如何? 十八. Flory的结晶聚合物、非结晶聚合物结枃模型的要点是什么?有什么实验事实支持他 的模型? 十九.将氯纶、涤纶同时泡入90℃左右的热水中,现象如何?为什么? 二十.有常用的聚丙烯试样一块,体积为2.14cm3,重量为194g。求这一试样的比容、结 晶度(a=0.85g/cm,P=0.95 pe 二十一.如何求得一种结晶聚合物的P、P2?=1,求证2=1+013
第二章 高分子聚集态结构 一．解释名词、概念 1.高分子的聚集态结构 2.结晶性聚合物 3.液晶性聚合物 4.球晶 5.高分子液晶 6.液晶原 （介原） 7.内聚能密度 8.半结晶期 9.结晶度 10.结晶聚合物的熔点 11.取向聚合物 12. 晶面指数 13.胆甾型液晶的螺距 二．高分子聚集态结构包括哪些内容？试述高分子聚集态结构有哪些特点及与成型加工条 件、性能的关系。 三．列举 5 种用于聚合物结构研究的近代物理方法。 四．如何从结构上分析某种聚合物属于结晶性聚合物？ 五．以聚乙烯为例，说明在什么条件下可以形成单晶、球晶、串晶、伸直链片晶，这些形态 的晶体特征是什么？为什么在聚合物不易形成 100％结晶的宏观单晶体？ 六．在正交偏光显微镜上观察球晶时，可以看到消光黒十字、明暗相间的同心圆环（消光环， 对某些球晶），解释这些现象。 七．选择题 1．通常条件下，本体聚合物的结晶温度为：(1)高于 Tm；(2)低于 Tg；(3)在 Tg～Tm 之 间 2．熔点最高的聚合物是：（1）聚偏二氯乙烯；（2）聚二氟氯乙烯；（3）聚四氟乙 烯 3．结晶能力最小的聚合物是：（1）PE；（2）PET；（3）PC 4．熔点最低的是：（1）PA66；（2）PA610；（3）PA1010 八．试述 Avrami 方程在本体聚合物结晶动力学研究中的意义。 九．最大结晶速度温度 Tmax 和 Tm的关系如何？ 十．如何制得尺寸稳定性好、韧性好、透明性也比较好的均聚聚丙烯注塑制品？ 十一．温度对本体聚合物结晶速度影响的规律是什么？解释其原因。 十二．均聚物 A 是一种结晶聚合物，若加入 10％体积分数的增塑剂（x1=-0.1）或者用 10％ 摩尔的单体 B 与单体 A 进行无规共聚（单体 B 的均聚物为非结晶性聚合物），增塑 均聚物 A 的熔点与 AB 无规共聚物的熔点何者高？能从中得到什么规律？ 十三．今有两种 HDPE，其平均分子量分别为 =8×104， =4×106（Tm为 137℃，Tg 为-68℃）。（1）选择一种实验方法，做 HDPE 结晶速度与温度 T 关系曲线，简要说 明实验方法及作图步骤；（2）两种 HDPE 的 ～T 曲线的异同点是什么？ 十四．两种聚丙烯丝，在纺丝过程中，牵伸比相同，而分别采用冰水冷却和 90℃热水冷却。 将这两种丝加热到 90℃，何者收缩率大？为什么？ 十五．有两种乙烯和丙稀的共聚物，其组成相同，其中一种在室温时是橡胶状的，一直到温 度降低到-70℃时才变硬；另一种在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。 十六．在聚合物纺丝工艺中，都有牵伸和热定型两道工序，为什么？热定型温度如何选择？ 十七．高分子液晶的结构有几种类型？特征如何？液晶性聚合物溶液的 -C、 -T、 - 的 关系如何？这些关系的意义如何？ 十八．Flory 的结晶聚合物、非结晶聚合物结构模型的要点是什么？有什么实验事实支持他 的模型？ 十九．将氯纶、涤纶同时泡入 90℃左右的热水中，现象如何？为什么？ 二十．有常用的聚丙烯试样一块，体积为 2.14cm3，重量为 1.94g。求这一试样的比容、结 晶度（ =0.85g/cm3， =0.95g/cm3）。 二十一．如何求得一种结晶聚合物的 、 ？ =1.13，求证 =1+0.13
第三章聚合物的分子运动、力学状态和转变 解释名词、概念 1.聚合物的转变2聚合物的力学状态3高分子运动的时一温等效原理4玻璃化转 变5剪切流动6拉伸流动7.假塑性流体8WLF方程9离模膨胀10.韦森堡效 应11内应力 二.聚合物分子运动有哪些特点? 聚合物的玻璃化转变在工艺上、科学上的意义是什么?不同方法测得的Tg值可以互相 比较吗?为什么? 四.画出线型非结晶、线型结晶、线型非结晶的结晶性聚合物及交联聚合物的温度一形变曲 线,说明这些聚合物有哪些力学状态、转变,并说明相应的分子运动机理(考虑分子量、 结晶度、交联度)。 五,线型结晶聚合物在T温度附近时,链段都能进行重排运动:处于Tm温度时,链段和整 个高分子都能进行重排运动。这些说法对吗?为什么? 六.塑料都是在Tg以下温度使用,纤维的最高使用温度为Tm,这些说法对吗?为什么? 七.玻璃化转变的自由体积理论的内容是什么?玻璃化转变时聚合物的自由体积分数是多 八.表征聚合物流体剪切流动时剪切应力与剪切速率关系的幂律方程是什么?如何利用这一 方程判断流体的类型?聚合物熔体、浓溶液剪切流动时,于一般条件下属于什么流体? 九.聚合物熔体粘性流动的特征是什么? 十.何谓聚合物熔体流动速率指数?它与熔体的粘度、分子量有什么关系? 十一.聚合物熔体的粘度与T、τ或的关系如何?有什么实际意义?
第三章 聚合物的分子运动、力学状态和转变 一．解释名词、概念 1.聚合物的转变 2.聚合物的力学状态 3.高分子运动的时－温等效原理 4.玻璃化转 变 5.剪切流动 6.拉伸流动 7.假塑性流体 8.WLF 方程 9.离模膨胀 10.韦森堡效 应 11.内应力 二．聚合物分子运动有哪些特点？ 三．聚合物的玻璃化转变在工艺上、科学上的意义是什么？不同方法测得的 Tg 值可以互相 比较吗?为什么? 四．画出线型非结晶、线型结晶、线型非结晶的结晶性聚合物及交联聚合物的温度－形变曲 线，说明这些聚合物有哪些力学状态、转变，并说明相应的分子运动机理（考虑分子量、 结晶度、交联度）。 五．线型结晶聚合物在 Tg温度附近时，链段都能进行重排运动；处于 Tm温度时，链段和整 个高分子都能进行重排运动。这些说法对吗？为什么？ 六．塑料都是在 Tg以下温度使用，纤维的最高使用温度为 Tm，这些说法对吗？为什么？ 七．玻璃化转变的自由体积理论的内容是什么？玻璃化转变时聚合物的自由体积分数是多 少？ 八．表征聚合物流体剪切流动时剪切应力与剪切速率关系的幂律方程是什么？如何利用这一 方程判断流体的类型？聚合物熔体、浓溶液剪切流动时，于一般条件下属于什么流体？ 九．聚合物熔体粘性流动的特征是什么？ 十．何谓聚合物熔体流动速率指数？它与熔体的粘度、分子量有什么关系？ 十一．聚合物熔体的粘度与 T、 或 的关系如何？有什么实际意义？
第四章聚合物溶液的性质 解释名词、概念 1.溶度参数2 Huggins参数3.临界 Huggins参数4平衡溶胀度5第二维利系数60溶 剂、θ温度7沉淀点8过量的溶剂混合化学势9相对粘度10增比粘度11.比浓粘度 12.特性粘度13支化因子14Mark- Houwink方程15冻胶16.凝胶17亚浓溶液 二.什么是溶胀?什么是溶解?试从分子运动的观点说明线型聚合物和交联聚合物溶胀的最 终状态的区别 三. Huggins参数的物理意义是什么?其值与哪些因素有关? 四.如何选择PVC的良溶剂? 五.如何制备常用聚丙烯的溶液? 六.如何测求出聚合物的溶度参数? 七.A2的物理意义如何?A2的大小与哪些因素有关? 八.一交联丁苯橡胶试样,25℃于溶剂苯中达到溶胀平衡时,溶胀体重2.116g。已知:干胶 重0.1273g,干胶密度0941gcm,苯的分子量为78,苯的密度为08685g/cm3,1=0.398 求试样网链的平均分子量 九.说明聚合物稀溶液热力学性质偏离理想溶液性质的原因。举出一个表示偏离程度大小的 热力学函数,从这一函数分析在什么条件下聚合物稀溶液具有“理想溶液”的性质。 十.由聚合物稀溶液的哪些参数、这些参数等于什么数值时可判定聚合物稀溶液是θ溶液? 十一.当T等于θ、高于θ、低于θ时,A2的数值如何?高分子在稀溶液中的形态如何? 十二.详细说明聚合物溶液[”的测求。[的大小与哪些因素有关? 十三,通过测求[可以得到哪些重要的物理量? 十四.已知PS一环己烷体系的θ温度为34℃,PS-甲苯体系的θ温度低于34℃,假如于40℃ 测定同一种PS试样溶于此两种溶剂的溶液的渗透压和粘度,问:两种溶液的 0、x1、A2、[、2、a、以值的大小顺序如何?两种体系两种方法测得 的试样的平均分子量之间有什么关系? 十五.有哪些物理量可以表征高分子在稀溶液中的形态? 十六.若用不良溶剂,聚合物溶液的”随温度升高而,是什么原因?若用良溶剂,聚 合物溶液的随温度升高而_。在θ温度以上不太高的温度范围内,聚合物溶液 的[门随温度升高而_,为什么? 十七.通过研究聚合物稀溶液中高分子散射光强度,可以得到哪些重要物理量?用什么公式 计算的?高分子散射光强度包含在这些公式的哪一个物理量中? 十八.某P试样,经精细分级后,得到7个级分,用渗透压法测定了各级分的分子量,并 在30℃的苯溶液中测定了各级分溶液的刀,结果如下 43.2531.7726.182307158912.62483 10+(g/mol) 147 求出公式[刀=kM中的、a值。 十九.聚合物增塑的类型有哪些?举例说明聚合物加增塑剂后物理机械性能的变化 二十.有哪些实验方法可以测求出聚合物溶液的θ温度
第四章 聚合物溶液的性质 一．解释名词、概念 1.溶度参数 2.Huggins 参数 3.临界 Huggins 参数 4.平衡溶胀度 5.第二维利系数 6.θ 溶 剂、θ 温度 7.沉淀点 8.过量的溶剂混合化学势 9.相对粘度 10.增比粘度 11.比浓粘度 12.特性粘度 13.支化因子 14.Mark-Houwink 方程 15.冻胶 16.凝胶 17.亚浓溶液 二．什么是溶胀？什么是溶解？试从分子运动的观点说明线型聚合物和交联聚合物溶胀的最 终状态的区别。 三．Huggins 参数的物理意义是什么？其值与哪些因素有关？ 四．如何选择 PVC 的良溶剂？ 五．如何制备常用聚丙烯的溶液？ 六．如何测求出聚合物的溶度参数？ 七．A2 的物理意义如何？A2 的大小与哪些因素有关？ 八．一交联丁苯橡胶试样，25℃于溶剂苯中达到溶胀平衡时，溶胀体重 2.116g。已知：干胶 重 0.1273g，干胶密度 0.941g/cm3，苯的分子量为 78，苯的密度为 0.8685g/cm3， =0.398， 求试样网链的平均分子量。 九．说明聚合物稀溶液热力学性质偏离理想溶液性质的原因。举出一个表示偏离程度大小的 热力学函数，从这一函数分析在什么条件下聚合物稀溶液具有“理想溶液”的性质。 十．由聚合物稀溶液的哪些参数、这些参数等于什么数值时可判定聚合物稀溶液是 θ 溶液？ 十一．当 T 等于 θ、高于 θ、低于 θ 时，A2 的数值如何？高分子在稀溶液中的形态如何？ 十二．详细说明聚合物溶液[ ]的测求。[ ]的大小与哪些因素有关？ 十三．通过测求[ ]可以得到哪些重要的物理量？ 十四．已知 PS－环己烷体系的 θ 温度为 34℃，PS-甲苯体系的 θ 温度低于 34℃，假如于 40℃ 测定同一种 PS 试样溶于此两种溶剂的溶液的渗透压和粘度，问：两种溶液的 、 、A2、[ ]、 、 、 值的大小顺序如何？两种体系两种方法测得 的试样的平均分子量之间有什么关系？ 十五．有哪些物理量可以表征高分子在稀溶液中的形态？ 十六．若用不良溶剂，聚合物溶液的[ ]随温度升高而 ，是什么原因？若用良溶剂，聚 合物溶液的[ ]随温度升高而 。在 θ 温度以上不太高的温度范围内，聚合物溶液 的[ ]随温度升高而 ，为什么？ 十七．通过研究聚合物稀溶液中高分子散射光强度，可以得到哪些重要物理量？用什么公式 计算的？高分子散射光强度包含在这些公式的哪一个物理量中？ 十八．某 PS 试样，经精细分级后，得到 7 个级分，用渗透压法测定了各级分的分子量，并 在 30℃的苯溶液中测定了各级分溶液的[ ]，结果如下： × 10-4 (g/mol) 43.25 31.77 26.18 23.07 15.89 12.62 4.83 [ ](ml/g) 147 117 101 92 70 59 29 求出公式[ ]= 中的 、 值。 十九．聚合物增塑的类型有哪些？举例说明聚合物加增塑剂后物理机械性能的变化。 二十．有哪些实验方法可以测求出聚合物溶液的 θ 温度？
第五章聚合物的分子量及分子量分布(I 解释名词、概念 写出 2 Mn、M,、Mx的定义式2VPO法 测定聚合物平均分子量的方法有哪些?得到的是何种统计平均分子量? 三.可以用哪些实验方法测求出聚合物稀溶液的A2、z1? 四.在25℃的θ溶剂中,测得的浓度为7.36×103g/ml的聚氯乙稀溶液的渗透压为 0.248g(cm)2,求此试样的分子量及溶液的第二维利系数,得到的是何种平均分子量? 五.用粘度法测定一PS的分子量,查出PS苯体系在30℃时的=099×102,a=074。称 取0.1375g试样,配制成25mlPS-苯溶液,用移液管移取10m此溶液注入乌氏粘度计 中,于30℃测出流出时间t1=2416秒:然后依次加入苯5ml、5ml、10ml、10ml稀释 分别测出流出时间为t=1897秒、t=1660秒、t=1444秒、t=1342秒,又测得纯苯流 出时间t=1068秒,求出此试样的分子量 六.用光散射法测求聚合物的分子量时,如何测求出9?如何进行数据处理可得到w ()、A2(21)? 七.100g重的分子量为105的试样加入1g重的分子量为103的组分;100g重的分子量为105 的试样加入1g重的分子量为107的组分。就此两种体系分别计算出 M、M 其结 果能说明什么?
第五章 聚合物的分子量及分子量分布（Ⅰ） 一．解释名词、概念 1.写出 、 、 、 的定义式 2.VPO 法 二．测定聚合物平均分子量的方法有哪些？得到的是何种统计平均分子量？ 三．可以用哪些实验方法测求出聚合物稀溶液的 A2、 ？ 四．在 25℃的 θ 溶剂中，测得的浓度为 7.36×10-3g/ml 的聚氯乙稀溶液的渗透压为 0.248g/(cm)2，求此试样的分子量及溶液的第二维利系数，得到的是何种平均分子量？ 五．用粘度法测定一 PS 的分子量，查出 PS-苯体系在 30℃时的 =0.99×10-2， =0.74。称 取 0.1375g 试样，配制成 25ml PS-苯溶液，用移液管移取 10ml 此溶液注入乌氏粘度计 中，于 30℃测出流出时间 t1=241.6 秒；然后依次加入苯 5ml、5ml、10ml、10ml 稀释， 分别测出流出时间为 t2=189.7 秒、t3=166.0 秒、t4=144.4 秒、t5=134.2 秒，又测得纯苯流 出时间 t0=106.8 秒，求出此试样的分子量。 六．用光散射法测求聚合物的分子量时，如何测求出 ?如何进行数据处理可得到 、 ( )、A2( )？ 七．100g 重的分子量为 105 的试样加入 1g 重的分子量为 103 的组分；100g 重的分子量为 105 的试样加入 1g 重的分子量为 107 的组分。就此两种体系分别计算出 、 ，其结 果能说明什么？