北京化工大学 《高分子物理》期中考试试题答案 一、填空并解释（每空1分，每题解释3分，共50分） (说明：以下题目中凡涉及溶液体系均指UCST体系) 1.熔体中温度越高，分子链的均方回转半径越小；溶液中温度越高，分子链的均方回 转半径越大，为什么？ 2.橡胶网络的交联密度越高，模量越高；温度越高，橡胶的模量越高，为什么？ 3.溶剂越良，聚合物网络的平衡溶胀体积越大：聚合物网络交联密度越低，平衡溶胀 体积越大，为什么？ 4.在UCST体系中，分子量越高，x越小：温度越高，混合熵越不变，为什么？ 5.分子量越高，特性粘度越高：聚合物溶液温度越高，溶液的粘度越高，为什么？ 6.聚丙烯的等规度越高，结晶度越高：聚氯乙烯中头头结构含量越高，结晶度越低， 为什么？ 7.溶剂越良，溶液中排除体积越大：溶剂越不良，聚合物溶液的A2值越小，为什 么？ 8.高分子主链上孤立双键越多，柔性越好：主链上芳环越多，柔性越差，为什么？ 9.将同样质量的聚合物溶于小分子溶剂，聚合物分子量越低，混合熵越大；聚合物与 溶剂的溶度参数越接近，溶合热越小一，为什么？ 10.溶剂越良，高分子链的扩米因子a越大一：溶剂越不良，Mark-Houwink公式中的a因 子越小，为什么？ 二、通过中子散射测得聚苯乙烯熔体的相对回转半径为A=《s),/MP- 0.0275(nm-mol'21g2,求该聚苯乙烯的平均链段长度(10分)。 解：由题可知：(2）。=6s2〉.=64.M.=6×0.0275×0.0275M 6--6x0275x0275a 6×0.0275×0.0275M I'max nlsin 2.M./104x0.154-sim1095/2=188mm 三、某凝胶渗透色谱以四氢呋喃在25C用聚苯乙烯标准样品测定的校正曲线为gM= -0.2255t+12.1。t为保留时间(min)。己知该条件下PS的K=11×103g/mL,a=0.725,聚氯乙烯 的K=16.3x10gmL,a=0.78。今测得一单分散PVC样品的保留时间为35min,求该PVC的 分子量(10分)。 解：35min保留时间的聚苯乙烯分子量为：lgMs=-0.2255×35+12.1=4.2075 聚氯乙烯的分子量： -#8g以s*ird-042ms IgMmc=1+amc ,11×10- 1+0.781816.3×10
北京化工大学 《高分子物理》期中考试试题答案 一、填空并解释（每空 1 分，每题解释 3 分，共 50 分） （说明：以下题目中凡涉及溶液体系均指 UCST 体系） 1．熔体中温度越高，分子链的均方回转半径越 小 ；溶液中温度越高，分子链的均方回 转半径越 大 ，为什么？ 2．橡胶网络的交联密度越高，模量越 高 ；温度越高，橡胶的模量越 高 ，为什么？ 3．溶剂越良，聚合物网络的平衡溶胀体积越 大 ；聚合物网络交联密度越低，平衡溶胀 体积越 大 ，为什么？ 4．在UCST体系中，分子量越高，χc 越 小 ；温度越高，混合熵越 不变 ，为什么？ 5．分子量越高，特性粘度越 高 ；聚合物溶液温度越高，溶液的粘度越 高 ，为什么？ 6．聚丙烯的等规度越高，结晶度越 高 ；聚氯乙烯中头头结构含量越高，结晶度越 低 ， 为什么？ 7．溶剂越良，溶液中排除体积越 大 ；溶剂越不良，聚合物溶液的A2值越 小 ，为什 么？ 8．高分子主链上孤立双键越多，柔性越 好 ；主链上芳环越多，柔性越 差 ，为什么？ 9．将同样质量的聚合物溶于小分子溶剂，聚合物分子量越低，混合熵越 大 ；聚合物与 溶剂的溶度参数越接近，溶合热越 小 ，为什么？ 10．溶剂越良，高分子链的扩张因子α越 大 ；溶剂越不良，Mark-Houwink公式中的α因 子越 小 ，为什么？ 二、通过中子散射测得聚苯乙烯熔体的相对回转半径为 ( ) 2/1 2 / w z = MsA = 0.0275(nm·mol1/2/g1/2)，求该聚苯乙烯的平均链段长度(10 分)。 解：由题可知： w w z 66 MAsr 0275.00275.06 M 2 2 0 2 ××=⋅== nm M M nl M r r b w w w 88.1 )2/5.109sin(154.0104/2 0275.00275.06 2 sin 0275.00275.06 max 0 2 = ⋅×⋅ ×× = ×× == θ 三、某凝胶渗透色谱以四氢呋喃在 25°C用聚苯乙烯标准样品测定的校正曲线为lgM = −0.2255t+12.1。t为保留时间(min)。已知该条件下PS的K= 11×10-3g/mL，α=0.725，聚氯乙烯 的K= 16.3×10-3g/mL，α =0.78。今测得一单分散PVC样品的保留时间为 35min，求该PVC的 分子量(10 分)。 解：35min 保留时间的聚苯乙烯分子量为： M PS = − × + = 2075.41.12352255.0lg 聚氯乙烯的分子量： 3 3 103.16 1011 lg 78.01 1 2075.4 78.01 725.01 lg 1 1 lg 1 1 lg − − × × + +× + + = + + + + = PVC PS PVC PS PVC PS PVC K K M M α α α
=3.98 所以Mp℃=9.58x103g/mol 四、交联聚氧化丙烯-(CH,CH(CH,)O)中交联点间距为3000主链原子，密度为1.20gcm3. 求25℃下、拉伸比入=2.5时的应力。保持此拉伸比，将温度升高到225℃时，聚合物网络 中有三分之一的网链断裂，求此时样品中的应力(10分)。 解：由题知网链分子量Mc=1000×58=5.8×10g/mol G=pRT(a-x)=12x10x8314×29825-252)=12x10Pa M 5.8×10 Mc 5.8×10 五、设计一个二级分的聚合物体系，使其多分散系数D210。(10分) (设级分一的M=X,级分二的M=Y,分别求Mn和M). 解：略 六、下图为聚丙烯(p-0.9大豆油(p-0.8)体系的相图。A点的溶液5mL迅速降温到120C保 温，体系结构将为双连续相还是海岛结构？欲在相同温度使该体系发生成核增长相分离， 应在溶液中加入多少质量的聚丙烯？(10分) 04 06 答：(1)A点溶液降温到120℃保温，体系结构为双连续相。 (2)由图可知，体积分数由0.2增加到0.6即可使体系发生成核增长相分离，需增加 6ml聚丙烯，故可加入5.4g聚丙烯
=3.98 所以 M PVC /1058.9 molg3 ×= 四、交联聚氧化丙烯-(CH2CH(CH3)O)-中交联点间距为 3000 主链原子，密度为 1.20g/cm3 。 求 25°C下、拉伸比λ = 2.5 时的应力。保持此拉伸比，将温度升高到 225°C时，聚合物网络 中有三分之一的网链断裂，求此时样品中的应力(10 分)。 解：由题知网链分子量 MC /108.5581000 molg4 ×=×= Pa M RT C 2 5 1 3 2 102.1)5.25.2( 108.5 298314.8102.1 )( ×=− × ××× =−= − − λλ ρ σ 温度升高后： Pa M RT C 2 5 1 3 2 1034.1)5.25.2( 108.5 498314.8102.1 3 2 )( ×=− × ××× =−= − − λλ ρ σ 五、设计一个二级分的聚合物体系，使其多分散系数 D ≥10。(10 分) （设级分一的 M=X，级分二的 M=Y，分别求 Mn 和 Mw ）。 解：略 六、下图为聚丙烯(ρ=0.9)/大豆油(ρ=0.8)体系的相图。A 点的溶液 5mL 迅速降温到 120°C 保 温，体系结构将为双连续相还是海岛结构？欲在相同温度使该体系发生成核-增长相分离， 应在溶液中加入多少质量的聚丙烯？(10 分) 答：（1）A 点溶液降温到 120°C 保温，体系结构为双连续相。 （2）由图可知，体积分数由 0.2 增加到 0.6 即可使体系发生成核-增长相分离，需增加 6ml 聚丙烯，故可加入 5.4g 聚丙烯