题目
从结构出发,简述下列各组聚合物的性能差异: (1)聚丙烯腈与碳纤维; (2)无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯; (3)顺式聚1,4-异戊二烯(天然橡胶)与反式聚1,4-异戊二烯(杜仲橡胶);(4)高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。
从结构出发,简述下列各组聚合物的性能差异: (1)聚丙烯腈与碳纤维; (2)无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯; (3)顺式聚1,4-异戊二烯(天然橡胶)与反式聚1,4-异戊二烯(杜仲橡胶);(4)高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。
题目解答
答案
(1)聚丙烯腈与碳纤维 答:聚丙烯腈取代基的极性大,相互作用力大,分子链内旋转受阻严重,柔顺性很差,硬度和刚性较高;碳纤维是由PAN高温环化、芳构化制得,分子呈梯型结构,导致分子链刚性更大,可作为耐高温的聚合物的增强填料。 (2)无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯; 答:前者APP分子链结构不规整,不易结晶,用作弹性体;后者IPP分子链结构规整,容易结晶,作为塑料。 (3)顺式聚1,4-异戊二烯(天然橡胶)与反式聚1,4-异戊二烯(杜仲橡胶) 答:天然橡胶为顺式结构,分子链间距离较大,不易结晶,柔韧与弹性好,交联后做橡胶材料;杜仲橡胶为反式结构,分子链的结构规整性好,易结晶,是一种比较特殊塑料(比通用塑料软,比橡胶硬) (4)高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯 答:高密度聚乙烯是线性分子结构,易结晶,密度、熔点、结晶度和硬度等方面均低于低密度聚乙烯;低密度聚乙烯的分子结构的规整度破坏,支化度高,结晶度大大降低;交联聚乙烯是经适度交联,刚性增加,抗形变性好,耐温性和耐溶剂性相应提高。
解析
步骤 1：聚丙烯腈与碳纤维
聚丙烯腈（PAN）是一种极性聚合物，其分子链中存在大量的极性基团，导致分子链内旋转受阻，柔顺性差，硬度和刚性较高。碳纤维是由PAN经过高温环化、芳构化制得，分子链呈梯型结构，刚性更大，具有耐高温的特性，常作为增强填料使用。
步骤 2：无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯
无规立构聚丙烯（APP）分子链结构不规整，不易结晶，具有较好的弹性，可用作弹性体。等规立构聚丙烯（IPP）分子链结构规整，容易结晶，具有较高的硬度和刚性，可用作塑料。
步骤 3：顺式聚1,4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1,4-异戊二烯（杜仲橡胶）
顺式聚1,4-异戊二烯（天然橡胶）分子链间距离较大，不易结晶，柔韧性和弹性好，交联后可作为橡胶材料。反式聚1,4-异戊二烯（杜仲橡胶）分子链结构规整性好，易结晶，是一种特殊的塑料，比通用塑料软，比橡胶硬。
步骤 4：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯
高密度聚乙烯（HDPE）是线性分子结构，易结晶，密度、熔点、结晶度和硬度等方面均低于低密度聚乙烯（LDPE）。低密度聚乙烯（LDPE）的分子结构的规整度破坏，支化度高，结晶度大大降低。交联聚乙烯（XLPE）是经适度交联，刚性增加，抗形变性好，耐温性和耐溶剂性相应提高。
聚丙烯腈（PAN）是一种极性聚合物，其分子链中存在大量的极性基团，导致分子链内旋转受阻，柔顺性差，硬度和刚性较高。碳纤维是由PAN经过高温环化、芳构化制得，分子链呈梯型结构，刚性更大，具有耐高温的特性，常作为增强填料使用。
步骤 2：无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯
无规立构聚丙烯（APP）分子链结构不规整，不易结晶，具有较好的弹性，可用作弹性体。等规立构聚丙烯（IPP）分子链结构规整，容易结晶，具有较高的硬度和刚性，可用作塑料。
步骤 3：顺式聚1,4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1,4-异戊二烯（杜仲橡胶）
顺式聚1,4-异戊二烯（天然橡胶）分子链间距离较大，不易结晶，柔韧性和弹性好，交联后可作为橡胶材料。反式聚1,4-异戊二烯（杜仲橡胶）分子链结构规整性好，易结晶，是一种特殊的塑料，比通用塑料软，比橡胶硬。
步骤 4：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯
高密度聚乙烯（HDPE）是线性分子结构，易结晶，密度、熔点、结晶度和硬度等方面均低于低密度聚乙烯（LDPE）。低密度聚乙烯（LDPE）的分子结构的规整度破坏，支化度高，结晶度大大降低。交联聚乙烯（XLPE）是经适度交联，刚性增加，抗形变性好，耐温性和耐溶剂性相应提高。