比较聚异丁烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯、1,2-聚二氯乙烯分子链的柔顺性大小(排序);并解释原因。
比较聚异丁烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯、1,2-聚二氯乙烯分子链的柔顺性大小(排序);并解释原因。
题目解答
答案
解析
本题考查高分子材料分子链柔顺性的比较及影响因素的知识。解题思路是根据不同高分子材料主链结构以及取代基的种类、数量和位置对分子链内旋转的影响来判断其柔顺性大小。
1. 聚乙烯(PE)
聚乙烯的分子链结构为 $-[CH_2 - CH_2]_n-$ ,主链仅由碳原子组成,没有侧基。碳原子之间的键能较小,内旋转容易进行,分子链可以自由地卷曲和伸展,因此分子链的柔顺性最好。其玻璃化转变温度 $T_g$ 最低,为 -125°C,这也表明在较低温度下分子链仍能保持较好的柔性。
2. 聚异丁烯(PIB)
聚异丁烯的分子链结构为 $-[CH_2 - C(CH_3)_2]_n-$ ,主链同样是碳 - 碳单键,侧基为甲基。甲基的体积较小,对分子链内旋转的阻碍作用较小,所以聚异丁烯的分子链柔顺性仅次于聚乙烯。
3. 聚丙烯(PP)
聚丙烯的分子链结构为 $-[CH_2 - CH(CH_3)]_n-$ ,主链也是碳 - 碳单键,侧基为甲基。与聚异丁烯相比,聚丙烯的甲基分布不同,其甲基的存在会使分子链的空间位阻略有增加,从而使分子链的内旋转受到一定的限制,刚性略有增加,所以聚丙烯的分子链柔顺性不如聚异丁烯。
4. 聚偏二氯乙烯(PVDC)
聚偏二氯乙烯的分子链结构为 $-[CH_2 - CCl_2]_n-$ ,主链为碳 - 碳单键,侧基为氯原子。氯原子的体积比甲基大,且氯原子的电负性较强,会使分子链之间的作用力增强,同时也会限制分子链的内旋转,导致分子链的刚性增加,柔顺性降低。
5. 1,2 - 聚二氯乙烯(PVC - 1,2)
1,2 - 聚二氯乙烯的分子链结构中,两个氯原子相邻。这种相邻的氯原子会产生较大的空间位阻和电子云相互作用,极大地限制了分子链的内旋转,使分子链的刚性最强。其玻璃化转变温度 $T_g$ 为 87°C,表明在较高温度下分子链才开始具有一定的柔性。
综上,根据以上分析,分子链柔顺性顺序为:PE > PIB > PP > PVDC > PVC - 1,2。