高分子物理习题集-答案
第一章高聚物的结构
4、高分子的构型和构象有何区别？如果聚丙烯的规整度不高，是否可以通过单键的内旋转提高它的规整度？
答：构型：分子中由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排列。这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。
构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。构象的改变速率很快，构象时刻在变，很不稳定，一般不能用化学方法来分离。
不能。提高聚丙烯的等规度须改变构型，而改变构型与改变构象的方法根本不同。构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化，改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现，而且分子中的单键内旋转是随时发生的，构象瞬息万变，不会出现因构象改变而使间同PP（全同PP）变成全同PP（间同PP）；而改变构型必须经过化学键的断裂才能实现。
5、试写出线型聚异戊二烯加聚产物可能有那些不同的构型。
答：按照IUPAC有机命名法中的最小原则，CH3在2位上，而不是3位上，即异戊二烯应写成
CH2C
3CH CH2
1234
（一）键接异构：主要包括1，4-加成、1，2-加成、3，4-加成三种键接异构体。
CH2
n
C
CH3
CH CH2
1,4-加成CH2
n
C
CH3
CH CH2
1，2-加成
2
n
C CH3
CH CH2
3，4-加成
（二）不同的键接异构体可能还存在下列6中有规立构体。
①顺式1，4-加成
CH 2
CH CH 2
CH 2
C CH 3
C H
CH 3
C C
H
②反式1，4-加成
CH 2
CH 22
CH 2C CH 3
C H
CH 3
C C
H
③
1，2-加成全同立构
CH 2
C C CH 3
C C H
H
H H
CH CH 2CH CH 3
C C H CH 2CH CH
3
④1，2-加成间同立构
C C CH 3
C
C H
H H
CH 3
C C H CH 3
R
R
R
R=CH
CH 2
⑤3，
4-加成全同立构
CH 2C CH
3C C
C C H H H
C C H H
CH 2C CH 3CH 2
C CH
3
H
H
H
⑥3，4-
加成间同立构
C C C
C
H H H
C C H H
R
R
R
R=CH 2
H
H C 3
6．分子间作用力的本质是什么？影响分子间作用力的因素有哪些？试比较聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龙-66）、聚丙烯酸各有那些分子间作用力？ 答：分子间作用力的本质是：非键合力、次价力、物理力。 影响因素有：化学组成、分子结构、分子量、温度、分子间距离。 PE 、PP 是非极性聚合物，其分子间作用力为：色散力；
PVC 是极性分子，其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力； 尼龙-66是极性分子，结构为
其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键； 聚丙烯酸是极性分子，结构为 其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键。
8．何谓大分子链的柔顺性？试比较下列高聚物大分子链的柔顺性，并简要说明理由。
答：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。
这些大分子链的柔顺性排序（按柔顺性依次减小排列）：(2)>(1)>(3) > (4) > (5) 理由：聚异戊二烯分子中含有孤立双键，孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较小，分子柔顺性最好，因为键角较大（120o ）且双键上只有一个取代基或一个H 。 聚乙烯是结构规整的分子，氢原子体积小，分子柔顺性也较好 聚氯乙烯含有极性侧基—Cl ，分子间相互作用力较大，分子柔顺性变差 聚对苯二甲酸乙二醇酯主链中含有苯环，使分子链柔顺性更差
CH 2C H Cl
n
3
C CH CH 2
n
N
5
CH 2
n
C 3
CH CH 2
2
CH 2
n
CH 2
1CH 2
C
O
O O
n
C
O 2
4N
N
H
CH 26CH 24C
C
O O
n
H CH 2
n
C O OH C
聚丙烯腈含有强极性侧基，分子间作用力非常大，内旋转位垒高，分子链柔顺性最差。
13．假定聚丙烯中键长为0.154nm ，键角109.5o ，无扰尺寸A=483510nm -⨯，刚性因子（空间位阻参数） 1.76σ=
b 。
答：已知聚丙烯的无扰尺寸A ，且 所以，聚丙烯的分子量
.设聚丙烯的键数为n ，则
所以，聚丙烯的等效自由结合链的链段长度b
所以，聚丙烯的等效自由结合链长度b=1.164nm 。
18．今有三种嵌段共聚物M-S-M ，实验中测定，当聚苯乙烯嵌段（S ）的质量百分数为50%时，在苯溶剂中S 段的均方根长度为10.2nm 。当C-C 键角为109°28′、键长为0.15nm ，假定内旋转不受位垒限制时，求出共聚物中
S 段和M 段（PMMA ）的聚合度。
答：题中条件提示：键角一定，内旋转不受位垒限制，那么可以按自由旋转链来处理。所以，有公式（N —键数，L
—键长）
θ=180°－109°28′=70°32′ cosθ=1/3
(1+cosθ)/(1-cosθ)=2
2
2
1cos 1cos n
n
fr i j
h LiLj NL θ
θ+==-∑∑ 4
A 83510nm -=⨯=22
00
242
(83510)h h M A -==
⨯22
0242
422(83510)h h n M A -=⨯==
⨯2200
2
42
2121(83510)h h n A -==⨯22222
001max 222 1.16423h h b nm L n l ======⎛⎫ ⎪⎝⎭
