聚合物的平均分了量有儿种表示方法,写出其数学表达式。答:(1)数均分子量=£瓦州(2)重均分子量ZWM以上两式中N、Wj、Mi分别代表体系中i聚体的分了数、质量和相对分了质量。£Nj、Cl>SOo-|||-WV^(CH ?N CH2^- a wxrcHCW+Cl--|||-HC1-|||-CH3-|||-Cl-|||-C Hooc CH^-0×-|||-ClCl-|||-CH3-|||-(H)_(2)-C=CHarrow CHEP-|||-CH3-|||-=CH-C(H)_(2)N'Cl>SOo-|||-WV^(CH ?N CH2^- a wxrcHCW+Cl--|||-HC1-|||-CH3-|||-Cl-|||-C Hooc CH^-0×-|||-ClCl-|||-CH3-|||-(H)_(2)-C=CHarrow CHEP-|||-CH3-|||-=CH-C(H)_(2)N'Cl>SOo-|||-WV^(CH ?N CH2^- a wxrcHCW+Cl--|||-HC1-|||-CH3-|||-Cl-|||-C Hooc CH^-0×-|||-ClCl-|||-CH3-|||-(H)_(2)-C=CHarrow CHEP-|||-CH3-|||-=CH-C(H)_(2)N'CH3 ch3^^H2C——C—CH2CH2—CH2C=CH—CH2^vv12、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了的结构和形态,所以链结构乂可分为近程和远程 结构。近程结构属于化学结构,也称一级结构,包括链中原子的种类和排列、取代基和端基 的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态,链的 柔顺性以及分子在环境中的构象,也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结 构,包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积 情况,统称为三级结构。13、 简述近程相互作用和远程相互作用的含义及它们对高分了链的构象有何影响。答:所谓“近程”和“远程"是根据沿大分了链的走向来区分的,并非为三维空间上的远和 近。事实上,即使是沿高分子长链相距很远的链节,也会由于主链单键的内旋转而会在三维 空间上相互靠得很近。高分了链节中非键合原了间的相互作用——近程相互作用,主要表现为斥力,如—CH2—CH2—中两个C上的两个H的范德华半径之和为0.240nm,当两个H为反式 构象时,其间的距离为0.247nm,处于顺式构象时为0.226nm。因此,氢原子间的相互作用 主要表现为斥力,至于其他非键合原子更是如此。近程相互排斥作用的存在,使得实际高分 了的内旋转受阻,使之在空间可能有的构象数远远小于日由内旋转的情况。受阻程度越大, 构象数越少,高分子链的柔性就越小。远程相互作用可为斥力,也可为引力。当大分了链中 相距较远的原了或原了团由于单键的内旋转,可使其间的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。无论哪种力都使内旋转受阻,构象数减少,柔性下 降,末端距变大。14、 如何理解高聚物分了量的多分散性?高聚物的平均分了量及分了量分布宽窄对高聚物物 理性能有何影响?答:高聚物是务种长度不同、分了量不同、化学组成相同的同系高分子混合物,即高分 了化合物总是由不同大小的分了组成。平均分子量M平增大,高聚物机械强度提高,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,特别是用于涂料的高聚物,其分子量过大将给施工带来不 便,更要进行严格的控制。在M平基本相同的情况下,M分布宽,高聚物的焰融温度范围 宽,有利于加工成型;M分布窄,其制品往往具有某些方面较好的性能,例如抗开裂性较 好等。M平大小及在M分布情况要由制备高聚物的反应条件和反应机理来决定。15、 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。
聚合物的平均分了量有儿种表示方法,写出其数学表达式。
答:(1)数均分子量
=£瓦州
(2)重均分子量
ZWM
以上两式中N、Wj、Mi分别代表体系中i聚体的分了数、质量和相对分了质量。£Nj、
CH3 ch3
^^H2C——C—CH2CH2—CH2C=CH—CH2^vv
12、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了的结构和形态,所以链结构乂可分为近程和远程 结构。近程结构属于化学结构,也称一级结构,包括链中原子的种类和排列、取代基和端基 的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态,链的 柔顺性以及分子在环境中的构象,也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结 构,包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积 情况,统称为三级结构。
13、 简述近程相互作用和远程相互作用的含义及它们对高分了链的构象有何影响。
答:所谓“近程”和“远程"是根据沿大分了链的走向来区分的,并非为三维空间上的远和 近。事实上,即使是沿高分子长链相距很远的链节,也会由于主链单键的内旋转而会在三维 空间上相互靠得很近。
高分了链节中非键合原了间的相互作用——近程相互作用,主要表现为斥力,如
—CH2—CH2—中两个C上的两个H的范德华半径之和为0.240nm,当两个H为反式 构象时,其间的距离为0.247nm,处于顺式构象时为0.226nm。因此,氢原子间的相互作用 主要表现为斥力,至于其他非键合原子更是如此。近程相互排斥作用的存在,使得实际高分 了的内旋转受阻,使之在空间可能有的构象数远远小于日由内旋转的情况。受阻程度越大, 构象数越少,高分子链的柔性就越小。远程相互作用可为斥力,也可为引力。当大分了链中 相距较远的原了或原了团由于单键的内旋转,可使其间的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。无论哪种力都使内旋转受阻,构象数减少,柔性下 降,末端距变大。
14、 如何理解高聚物分了量的多分散性?高聚物的平均分了量及分了量分布宽窄对高聚物物 理性能有何影响?
答:高聚物是务种长度不同、分了量不同、化学组成相同的同系高分子混合物,即高分 了化合物总是由不同大小的分了组成。
平均分子量M平增大,高聚物机械强度提高,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,特别是用于涂料的高聚物,其分子量过大将给施工带来不 便,更要进行严格的控制。在M平基本相同的情况下,M分布宽,高聚物的焰融温度范围 宽,有利于加工成型;M分布窄,其制品往往具有某些方面较好的性能,例如抗开裂性较 好等。M平大小及在M分布情况要由制备高聚物的反应条件和反应机理来决定。
15、 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。
题目解答
答案
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)
16、 什么是大分子链的柔性?影响大分子链柔性的主要因素有哪些?
答:(1)键的内旋使大分了链的空间形状每时每刻都在变化,时而蜷曲时而伸展,由于 内旋转的缘故,大分了链总是要蜷曲成无规则线团状,不同的大分子链的内旋转能力差别很 大,故各种分子链的蜷曲倾向差别也很大。用柔性表征大分了链的蜷曲特性,大分子链内旋 转阻力小的称为柔性链,内旋转阻力大的称为刚性链。
(2) 影响大分了链柔性的主要因素为主链结构和侧基性质。
17、 比较以下三个聚合物的柔顺性,从结构上简要说明原因。
(1) -f- ch—ch—ai <^-ch -i
(2) f CH-CH—CIG。
(3) 七 CH—CH - CH—^2^- 吐
解:(1)的刚性最大,因为双键与苯环共貌;(2)的柔性最大,因为双键是孤立双键;
(3) 介于二者之间。
18、 比较以下两神聚合物的柔顺性,并说明为什么。
(1) -Fat—CH-i (2) -f-aiz—CH—c- CHadL
a a
解:聚氯丁二烯的柔顺性好于聚氯乙烯,所以前者用作橡胶而后者用作架料。聚氯乙烯 有极性的侧基C1,有一定刚性。聚氯丁二烯虽然也有极性取代基C1,但C1的密度较小,极 性较弱,另一方面主链上存在孤立双键,孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较小,因为:① 键角较大(120°而不是109.5° );②双键上只有一个H或取代基,而不是两个。
£Wj和EMj分别代表对相对分了质量不等的所有分了,从i等于1到无穷的总和,瓦.和%
分别代表i聚体的分了分率和质量分率。
(3)黏均分子量
Mn : | /靠)jZT严或虹出心 |
(4)Z均分子量
—ZZ,M. £NjM? M ■ — — ~-
ZZ, £NjM i
式中,a是高分了稀溶液特性黏度一相对分了质量关系式中的指数,一般为0.5D.9.