习题与答案-ⅴ-polymer-(macromolecules)市公开课特等奖市赛课微课一等奖.pptx

单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,Chapter,Polymer（macromolecules）materials,Questions and Answers,第1页,1.高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分，请解释链结构和聚集态结构。,答：链结构是指单个高分子化合物分子结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包含链中原子种类和排列、取代基和端基种类、结构单元排列次序、支链类型和长度等。远程结构是指分子尺寸、形态，链柔顺性以及分子在环境中构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体内部结构，包含晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等相关高聚物材料中分子堆积情况，统称为三级结构。,第2页,2.简述近程相互作用和远程相互作用含义及它们对高分子链构象有何影响。,答：所谓“近程”和“远程”是依据沿大分子链走向来区分，并非为三维空间上远和近。实际上，即使是沿高分子长链相距很远链节，也会因为主链单键内旋转而会在三维空间上相互靠得很近。,高分子链节中非键合原子间相互作用近程相互作用，主要表现为斥力，如CH2CH2中两个C上两个H范德华半径之和为0.240nm，当两个H为反式构象时，其间距离为0.247nm，处于顺式构象时为0.226nm。所以，氢原子间相互作用主要表现为斥力，至于其它非键合原子更是如此。近程相互排斥作用存在，使得实际高分子内旋转受阻，使之在空间可能有构象数远远小于自由内旋转情况。受阻程度越大，构象数越少，高分子链柔性就越小。远程相互作用可为斥力，也可为引力。当大分子链中相距较远原子或原子团因为单键内旋转，可使其间相互作用在距离小于范德华半径时表现为斥力，大于范德华半径时为引力。不论哪种力都使内旋转受阻，构象数降低，柔性下降，末端距变大。,第3页,3.何为晶态高聚物？高聚物可形成哪些形态晶体？,答：晶态高聚物是由晶粒组成，晶粒内部含有三维远程有序结构，但呈周期性排列质点不是原子，整个分子或离子，而是结构单元。,因为结晶条件不一样，结晶性高聚物能够形成形态不一样宏观或亚微观晶体，单晶，树枝晶，伸直链晶体，纤维状晶体，串晶等。组成这些晶体晶片基本上有两类：折迭链晶片和伸直链晶片。,第4页,4.怎样了解高聚物分子量多分散性？高聚物平均分子量及分子量分布宽窄对高聚物物理性能有何影响？,答：高聚物是各种长度不一样、分子量不一样、化学组成相同同系高分子混合物，即高分子化合物总是由不一样大小分子组成。,平均分子量,M,平增大，高聚物机械强度提升，但分子量太大又会使其熔融黏度增大，流动性差，给加工成型带来困难，尤其是用于涂料高聚物，其分子量过大将给施工带来不便，更要进行严格控制。在,M,平基本相同情况下，,M,分布宽，高聚物熔融温度范围宽，有利于加工成型；,M,分布窄，其制品往往含有一些方面很好性能，比如抗开裂性很好等。,M,平大小及在,M,分布情况要由制备高聚物反应条件和反应机理来决定。,第5页,5.以下化合物，哪些是天然高分子化合物？哪些是合成高分子化合物？（1）、蛋白质，（2）PVC，（3）酚醛树脂，（4）淀粉，（5）纤维素，（6）石墨，（7）尼龙-66，（8）PVAc，（9）丝，（10）PS，（11）维尼纶，（12）天然橡胶，（13）聚氯丁二烯（14）纸浆，（15）环氧树脂。,解：,天然天然高分子化合物有（1）、（4）、（5）、（6）、（9）、（12）和（14）。,合成高分子化合物有（2）、（3）、（7）、（8）、（10）、（11）、（13）和（15）。,第6页,6.什么是大分子链柔性？影响大分子链柔性主要原因有哪些？,答：（1）键内旋使大分子链空间形状每时每刻都在改变，时而蜷曲时而伸展，因为内旋转缘故，大分子链总是要蜷曲成无规则线团状，不一样大分子链内旋转能力差异很大，故各种分子链蜷曲倾向差异也很大。用柔性表征大分子链蜷曲特征，大分子链内旋转阻力小称为柔性链，内旋转阻力大称为刚性链。,（2）影响大分子链柔性主要原因为主链结构和侧基性质。,第7页,7.比较以下三个聚合物柔顺性，从结构上简明说明原因。,解：（1）刚性最大，因为双键与苯环共轭；（2）柔性最大，因为双键是孤立双键；（3）介于二者之间。,第8页,8.比较以下两种聚合物柔顺性，并说明为何。,解：聚氯丁二烯柔顺性好于聚氯乙烯，所以前者用作橡胶而后者用作塑料。聚氯乙烯有极性侧基Cl，有一定刚性。聚氯丁二烯即使也极性取代基Cl，但Cl密度较小，极性较弱，另首先主链上存在孤立双键，孤立双键相邻单键内旋转位垒较小，因为：键角较大（120而不是109.5）；双键上只有一个H或取代基，而不是两个。,第9页,9.指出高聚物结晶形态主要类型，并简明叙述其形成条件。,答：单晶：只能从极稀高聚物溶液中迟缓结晶得到。球晶：从浓溶液或熔融体冷却时得到。纤维状晶（串晶）：在应力下得到。伸直链晶体：极高压力下迟缓结晶得到。,10.怎样了解晶态高聚物结构？,答：结晶高聚物由晶区和非晶区组成，每个高分子链能够贯通几个晶区和非晶区。在晶区中分子链整齐排列成晶体，在非晶区中分子链处于无序状态。,第10页,11.由什么事实可证实结晶高聚物中有非晶态结构？,答：（1）从结晶聚合物大角X射线图上衍射花样和弥散环同时出现能够得证。,（2）普通测得结晶聚合物密度总是低于由晶胞参数计算完全结晶密度。如PE实测0.930.96，而从晶胞参数计算出,c=1.014g/cm3，可见存在非晶态。,需注意,：“从材料不透明能够证实有非晶存在”是轻易出现错误分析。普通来说，有结晶存在时高聚物材料常为不透明，这是因为高聚物是结晶与非晶并存，在两相界面上会反射或散射光。但不能说不透明就一定有非晶或有结晶存在，因为填料、缺点等许多原因都会影响材料透明性。,第11页,12.为何高聚物流动活化能与相对分子质量无关？,答：依据自由体积理论，高分子流动不是简单整个分子迁移，而是经过链段相继跃迁来实现。形象地说，这种流动类似于蚯蚓蠕动。因而其流动活化能与分子长短无关。,=,A,exp(,Ea,/,RT,)，由试验结果可知当碳链不长时，,Ea,随碳数增加而增加，但当碳数大于30时，,Ea,不再增大。所以聚合物超出一定数值后，,Ea,与相对分子质量无关。,第12页,