1、高分子化学与物理模拟试卷 4 及答案与解析1 聚酯化反应2 乳液聚合3 阴离子型乳化剂的三相平衡点4 均相溶液聚合5 热引发聚合6 静态链柔性与动态链柔性7 结晶形态与同质多晶现象8 黏流转变与次级转变9 滞后与力学损耗10 银纹与裂纹11 何谓悬浮剂? 纤维用 PVA 和悬浮剂用的 PVA 有何差别?12 何谓缩聚反应中的反应程度 P?试推导反应程度 P 与 的关系式。13 何谓开环聚合? 以氢氧化钠为引发剂，水为链终止剂，写出环氧乙烷开环聚合合成端羟基聚氧化乙烯基醚有关的化学反应方程式。14 以偶氮二异庚腈为引发剂写出甲基丙烯酸甲酯自由基聚合时有关的基元反应方程式。15 在典型的乳液聚合体
2、系中，为什么增加乳胶粒的数目 N，可以同时提高聚合速率 Rp 和聚合物的平均聚合度 ?16 为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的密度低?聚合机理有何不同? 聚合物链结构有何差别?低密度聚乙烯的结构是怎样产生的?17 Huggins 参数 1 的物理意义是什么?当聚合物和温度选定以后， 1 值与溶剂性质有什么关系? 当聚合物和溶剂选定以后， 1 值与温度有什么关系 ?分子尺寸与温度又有什么关系?18 简述聚合物的分子运动特点。19 试述温度和剪切速率对聚合物剪切黏度的影响，并讨论不同柔性的聚合物的剪切黏度对温度和剪切速率的依赖性差异。20 试分析讨论分子结构、结晶、交联、取向对高聚物拉伸强度的影响。2
3、1 在一溶液聚合体系中，某单体浓度 c(M)=02molL，某过氧化物引发剂浓度c(I)=4010 -3molL，60进行自由基聚合。已知 kp=14510 2L(mol.s)，kt=7 0107L(mol.s)，f=1，引发剂半衰期 t1/2=44h。求： (1)初期聚合速率 Rp； (2)初期动力学链长 v； (3)当转化率达 50时所需的时间。22 在 30，于 Kelvin 力学模型上施加一恒定应力 0=107Nm 2。假设：(1)弹簧 E服从橡胶状态方程，已知小变形 1，弹性常数 G=033310 7Nm 2；(2)黏壶 服从 ELF 方程，已知 Tg=5时， 5=4910 16Pa
4、.s，试计算在 104s 后的总变形。高分子化学与物理模拟试卷 4 答案与解析1 【正确答案】 聚酯化反应：二元醇与二元羧酸缩聚，缩去小分子水形成聚酯的聚合反应。2 【正确答案】 乳液聚合：乳液聚合是指单体在乳化剂的作用下，分散在介质水中聚合为高聚物胶乳的过程。3 【正确答案】 阴离子型乳化剂的三相平衡点：阴离子型乳化剂在某一温度下，可能以单个分子状态、胶束状态和凝胶状态存在于水中，使三态共存的温度叫三相平衡点。4 【正确答案】 均相溶液聚合：单体溶于溶剂中，聚合物也溶于该溶剂中，该聚合体系为均相溶液聚合体系。5 【正确答案】 热引发聚合：不加引发剂，烯类单体在热的直接作用下，形成单体自由基而
5、聚合的过程称为热引发聚合，简称热聚合。6 【正确答案】 静态链柔性：高分子链处于热力学稳定状态时的卷曲程度。动态链柔性：高分子链从一种平衡构象状态转变到另一种平衡构象状态的难易程度。7 【正确答案】 结晶形态：由晶胞(结晶微观结构)排列堆砌形成的晶体的外观几何形状。同质多晶现象：结晶条件的变化会引起分子链构象的变化以及分子链堆砌方式的变化，从而使同一种聚合物在不同结晶条件下可能形成完全不同晶型的晶体。8 【正确答案】 黏流转变：高弹态向黏流态的转变。次级转变：在玻璃化温度下与小尺寸运动单元的运动所对应的松弛转变。9 【正确答案】 滞后：在交变应力作用下，应变的变化落后于应力的变化的现象。力学损
6、耗：聚合物在交变应力作用下，如果形变的变化落后于应力的变化，就发生滞后现象，则每一循环变化中就要消耗功，称为力学损耗(或内耗)。10 【正确答案】 银纹：聚合物受到张应力或环境作用后，由于应力集中，产生分子链局部取向和塑性变形，在材料表面垂直于应力方向上形成的长为 100m、宽为 10m 左右，厚约 1m 的微细裂纹。裂纹：由于分子链断裂而在材料内部形成的空隙，不具有强度，也不能恢复。裂纹内部是空的，等同于裂缝。11 【正确答案】 能降低水的表面张力，对单体液滴起保护作用，防止单体液滴聚集，使单体一水这一不稳定的分散体系变为较稳定的分散体系的这种作用称为悬浮作用或分散作用。具有悬浮作用的物质称
7、为悬浮剂或分散剂。 作为纤维用 PVA 必须是线形大分子，分子量较高且分子量分布较窄。作为悬浮剂有PVAXn=175050，醇解度为 855，要求比较严格。12 【正确答案】 缩聚反应中某一时刻已参加反应的官能团数目占起始官能团数目的百分比称为反应程度 P 反应程度 P 与 Xn 关系式的推导：13 【正确答案】 开环聚合：开环聚合是指具有环状结构的单体经引发聚合，将环打开形成高分子化合物的一类聚合反应。 合成端羟基聚氧化乙烯基醚有关的化学反应方程式：14 【正确答案】 以偶氮二异庚腈为引发剂，甲基丙烯酸甲酯自由基聚合时的基元反应方程式：15 【正确答案】 典型乳液聚合反应中，聚合是在乳胶粒中
8、进行的，而乳胶粒的体积很小，平均每个乳胶粒中在同一时刻只有一个活性链增长，若再扩散进入一个自由基活性链即终止。由于链自由基受乳化剂的保护，因而双基终止的概率小，乳液聚合体系链终止方式可认为是单基终止，链自由基的寿命长，链自由基浓度比一般自由基聚合要高得多，因此聚合反应速率快，产物分子量高。16 【正确答案】 由于高压聚乙烯是通过自由基聚合得到的，聚合物中有支链存在，不利于分子链的紧密堆砌，而低压聚乙烯是通过配位聚合得到的，聚合物中支链极少，有利于分子链紧密排列，因此，高压聚乙烯比低压聚乙烯的密度小。低密度聚乙烯的支链是由于向聚合物发生链转移反应造成的，短支链是由分子内的链转移，即回咬反应生成的
9、；长支链则是由分子间的链转移反应产生的。17 【正确答案】 Huggins 参数 1 的物理意义是高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。当聚合物和温度选定以后，当 112 时，为高分子的良溶剂；当112 时，为高分子的劣溶剂；当 1=12 时，为高分子的 溶剂。当聚合物和溶剂选定以后，T= 时， 1=12，为 溶剂，为无扰尺寸；T 时， 112，为良溶剂，高分子溶剂化程度大，高分子链伸展，尺寸大于无扰尺寸；T 时，112，高分子溶剂化程度小，为劣溶剂，高分子链收缩，尺寸小于无扰尺寸。18 【正确答案】 聚合物的分子运动的特点：(1)运动单元具有多重性。聚合物的运动单元可以是侧基、支链、链节、链段
10、和整个分子等。(2)高分子热运动是一个松弛过程。在一定的外界条件下，聚合物从一种平衡状态通过热运动达到与外界条件相适应的新的平衡态，这个过程不是瞬间完成的，需要一定的时间。(3)高分子热运动与温度有关。随着温度的升高，高分子热运动的松弛时间缩短。19 【正确答案】 聚合物的剪切黏度随温度的升高而下降。在通常的剪切速率范围内，聚合物的剪切黏度也是随剪切速率的增大而降低的。只有在极低(接近于零)和极高(趋于无穷大) 的剪切速率下，聚合物的黏度才不随剪切速率的变化而变化。不同柔性聚合物的剪切黏度对温度和剪切速率的依赖性是不同的；柔性的高分子链在剪切力的作用下容易沿外力方向取向，使黏度明显下降；而刚性
11、高分子则下降得很不明显。刚性高分子的黏流活化能大，其剪切黏度对温度极为敏感，随着温度的升高，剪切黏度明显下降；而柔性高分子的黏流活化能小，其剪切黏度随温度的变化较小。20 【正确答案】 (1)凡使分子柔性减小的因素及分子间力增大如生成氢键等都有利于高聚物拉伸强度的提高；分子量增大，拉伸强度提高，但有极大值，之后变化不大。(2)结晶度提高，拉伸强度提高，但有极大值，之后变化不大；结晶度相同时，结晶尺寸减小，拉伸强度提高；结晶形态：球晶串晶伸直链晶片。(3)随交联密度的提高，高聚物拉伸强度先增大后减小。(4)平行于取向方向上拉伸强度增加，垂直于取向方向上拉伸强度减小。21 【正确答案】 (1)根据题意 c(M)=02molL，c(I)=4010 -3molL 由t1/2=44h，可得22 【正确答案】 因为弹簧服从橡胶状态方程，则已知 G=033310 7Nm 2，则 E=3G=1107(Nm 2)又因为黏壶服从 WLF 方程，则有已知 T=30，T g=5， 5=4910 16(Pa.s)，则得 T=T g10-5.692=4910 1610-5.692=9 961010(Pa.s) 代入数值后得 104s 后的总应变为 =0634=63 4
