高分子物理作業(yè)答案

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適用：高分子專業(yè)班級

其次章高分子溶液

4．什么是?溫度？如何測定?溫度？若溫度高于、等于和低于?溫度時，試

分別探討高分子溶液的熱力學(xué)性質(zhì)及高分子在溶液中的形態(tài)。答：（1）當(dāng)?1?12時，高分子溶液可以視為理想溶液，F(xiàn)lory導(dǎo)出

??1-1=?-?1-?2T?

當(dāng)T??時，?1?12，此時的溫度稱為?溫度。（0.4）（2）測定?溫度的方法有：滲透壓法和外推法。（0.3）

E（3）當(dāng)T＞θ時，??1＜0.說明高分子溶液比理想溶液更傾向于溶解，

也就是說，高分子鏈在T＞θ時的溶液中由于溶劑化作用而擴張。T=θ時，

??1E=0。即高分子溶液符合理想溶液的規(guī)律，高分子鏈此時是溶解的，但是

E鏈不溶脹也不緊縮。T＜θ時，??1＞0,。鏈會緊縮，溶液發(fā)生沉淀。（0.3）

6．在室溫下，有無溶劑可以使以下各高聚物溶解？為什么？

A．聚乙烯B．聚丙烯C．聚丙烯腈D．聚酰胺（尼龍-6）E．聚苯乙烯F．PMMAG．聚對苯二甲酸乙二酯H．硫化橡膠I．固化的環(huán)氧樹脂答：A．聚乙烯，結(jié)晶聚合物，非極性，在室溫下無溶劑可溶

B．聚丙烯，同上

C．聚丙烯腈，極性結(jié)晶高聚物，室溫下可溶于極性溶劑D．聚酰胺（尼龍-6），結(jié)晶聚合物，極性，在室溫下有溶劑可溶E．聚苯乙烯，非晶聚合物，非極性，在室溫下有溶劑可溶

F．PMMA，極性非晶聚合物，分子堆砌松散，室溫下可溶于極性溶劑G．聚對苯二甲酸乙二酯，同D

H．硫化橡膠，分子間交聯(lián)，無溶劑可溶，可溶脹I．固化的環(huán)氧樹脂，同H

7、35℃時，環(huán)己烷為聚苯乙烯（無規(guī)立構(gòu)）的θ溶劑。現(xiàn)將300mg聚苯乙烯（ρ=1.05g/cm3，Mn=1.5×105）于35℃溶于150ml環(huán)己烷中，試計算：（1）其次維利系數(shù)A2；（2）溶液的滲透壓。答：（1）θ溶液，所以A2=0

（2）θ溶液中

?1?RT，所以CM?300?8.314(J/K?mol)?308K???103(g/m3)?C?150???RT??34.2J/m3?34.2Pa5M1.5?10g/mol（1J=1N.m）

8、解釋產(chǎn)生以下現(xiàn)象的原因：(1)聚四氟乙烯至今找不到適合的溶劑．

(2)硝化纖維素難溶于乙醇或乙醚，卻溶于乙醇和乙醚的混合溶劑中．(3)纖維素不能溶于水，卻能溶于銅銨溶液中．

（1）原因有二，一是其??6.2（cal/cm3)1/2，很難找到δ這么小的溶劑；二是其熔點高達(dá)327℃，熔點以上體系具有高黏度，對于非極性結(jié)晶性高分子要求升溫到接近熔點，沒有適當(dāng)溶劑既能δ相近又能有高沸點。從熱力學(xué)上分析，PTFE的溶解必需包括結(jié)晶部分的熔融和高分子與溶劑混和的兩個過程，兩者都是吸熱過程，??m比較大，即使δ與高聚物相近的液體也很難滿足??m???Sm的條件，所以它至今還沒找到適合的溶劑。

（2））硝化纖維素的δ＝8.5～11.5，乙醇（δ＝12.7）和乙醚（δ＝7.4）按適當(dāng)比例混和能得到δ與硝化纖維素相當(dāng)?shù)幕旌腿軇?，而且混和溶劑的極性也與硝化纖維素相像。

（3）由于銅與葡萄糖殘基形成了銅的協(xié)同物而使纖維素溶劑化而溶解。銅氨溶液為20％CuSO4的氨水溶液，與纖維素的反應(yīng)示意如下：

9、由于乙烯醇單體不穩(wěn)定，聚乙烯醇由聚醋酸乙烯酯水解制得。純的聚醋酸乙烯酯（0%水解）是不溶于水的，然而隨著水解度的增加（直至87%水解度）聚合物變得更易溶于水。但是，進(jìn)一步提高水解度卻減少了室溫下的水溶性。簡要解釋之。并對以下三種物質(zhì)的耐水性進(jìn)行排序：聚醋酸乙烯酯，PVA，維尼綸。并說明你排序的理由。

回復(fù)：純的聚醋酸乙烯酯是不溶于水的，可以在酸或堿催化時發(fā)生醇（水）解。隨著水解的進(jìn)行，分子鏈上的醋酸根逐漸轉(zhuǎn)變成羥基，羥基的親水性使聚合物變得更簡單溶于水。但是水解度增加到87%以后，大量的羥基易形成分子間氫鍵，使分子間作用力大于水與聚合物之間的相互作用力，此時聚合物在室溫下的水溶性下降。

參考答案1：聚醋酸乙烯酯>維尼綸>聚乙烯醇

解釋如下：聚醋酸乙烯酯為非極性或弱極性，耐水性較好。維尼綸假使縮醛反

應(yīng)進(jìn)行的不夠完全，鏈中會含有少量羥基，有一定的吸水性，因此耐水性差，而聚乙烯醇，分子中大量的-OH，導(dǎo)致其極易吸水或溶于水中，耐水性最差。

參考答案2：維尼綸>聚醋酸乙烯酯>聚乙烯醇

以聚乙烯醇（PVA）為原料的維尼綸通過縮甲醛化、芐叉化等縮醛化處理，將羥基通過反應(yīng)保護(hù)起來，縮醛化率可達(dá)98%以上，具有很好的耐水性。聚醋酸乙烯酯為非極性或弱極性，耐水性較好。聚乙烯醇含有羥基，也能與水結(jié)合成氫鍵，部分溶于水。綜上所述，耐水性為：維尼綸>聚醋酸乙烯酯>聚乙烯醇。注：得分點：原因1分，結(jié)論1分。

若將化學(xué)結(jié)構(gòu)如鏈的柔順性、取代基、幾何異構(gòu)、離子鍵以及其他因素如共聚、交聯(lián)、分子量、增塑劑和稀釋劑等對高分子鏈柔順性的影響全部或部分寫出，但排序錯誤，給1分。。

10.說明溶劑的優(yōu)劣對以下諸條的影響：(1)溫度T時聚合物樣品的特性黏度(2)聚合反應(yīng)釜攪拌功率的高低．

(3)聚合物樣品用膜滲透計測定的相對分子質(zhì)量．

（1）溫度一定，溶液濃度一定的狀況下，溶劑越優(yōu)良，分子鏈越伸展，特性黏度越大；

（2）溶劑越優(yōu)良，反應(yīng)體系中單體及聚合物溶解性越好，體系黏度越小，反應(yīng)釜攪拌功率越低；

（3）答案1）膜滲透壓測定相對分子質(zhì)量時，由于是同種聚合物，使用溶劑的種類不影響測得的分子量，因此結(jié)果測試結(jié)果相等。

答案2）聚合物分子在不良溶劑中較緊縮，體積較小，從而較小相對分子質(zhì)量部分較多地滲透過膜，使?jié)B透壓減小，使(π/с)с→0偏低，從而使測得的分子量偏大。答案3）不良溶劑中較緊縮，體積較小，從而較小相對分子質(zhì)量部分較多地滲透過膜，使?jié)B透壓減小，但同時A2也在減小，可能外推時出現(xiàn)(π/с)с→0（Ⅰ）＞(π/с)с→0（Ⅱ）的狀況）

第三章高聚物的分子量及其分子量分布

4．某種聚合物溶解于兩種溶劑A和B中，滲透壓π和濃度c的關(guān)系如圖所示：

（1）當(dāng)濃度c→0時，從縱軸上的截距能得到什么？（2）從曲線A的初始直線段的斜率能得到什么？（3）B是良溶劑還是劣溶劑？答：（1）求得Mn（2）A2

（3）B為溶劑（劣溶劑）

5．在25℃的?溶液中測得濃度為7.36kg/m3的聚氯乙烯溶液滲透壓數(shù)據(jù)為270Pa，求此試樣的分子量和其次維利系數(shù)A2（R=8.314J/K·mol），并指出所得分子量是何種統(tǒng)計平均值。

答：對于高分子溶液，膜滲透壓、分子量及溶液濃度之間有如下關(guān)系：

?1?RT(?A2C)CM由于是?溶液，所以A2=0

（攝氏溫度換算成開爾文溫度為：25+273.15=298.15K）

3因此，分子量M?RTC?8.314?298.15?7.36?10?6.75?104(g/mol)?270因此，分子量為6.75×104(g/mol)，是數(shù)均分子量。

11．從高分子溶液的光散射、滲透壓和黏度的測定中，分別可以獲得哪些有關(guān)高分子結(jié)構(gòu)的信息？

答：光散射法測重均分子量方法可以得到以下參數(shù)：Mw、A2、?1、S2、h2膜滲透壓法測數(shù)均分子量方法可以得到以下參數(shù)：Mn、A2