1.2　課后習(xí)題詳解

1請(qǐng)你列舉出20種日常生活中經(jīng)常接觸到的高分子材料，并寫(xiě)出其中10種聚合物的名稱和化學(xué)式。

答：常見(jiàn)的高分子材料：聚乙烯塑料桶、聚丙烯編織袋、滌綸（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）、EVA熱熔膠（聚乙烯和聚醋酸乙烯酯的共聚物）、順丁橡膠鞋底、尼龍襪、ABS塑料、環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑、環(huán)氧樹(shù)脂泡沫、聚氨酯泡沫、聚氨酯涂料、油改性聚酯清漆、育秧薄膜（聚氯乙烯）、電線包皮（聚氯乙烯）、有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、維尼龍（聚乙烯醇縮甲醛）、尼龍66、奶瓶（聚碳酸酯）、聚四氟乙烯、丁苯橡膠、塑料拖鞋（聚氯乙烯）、手機(jī)表面的光敏涂料、天然橡膠、復(fù)合地板（脲醛樹(shù)脂）、涼水塔（不飽和樹(shù)脂玻璃鋼）等。

2有8本小說(shuō)，它們的厚度不同，分別為250頁(yè)、280頁(yè)、300頁(yè)、350頁(yè)、400頁(yè)、450頁(yè)、500頁(yè)和600頁(yè)，請(qǐng)算出它們的數(shù)均頁(yè)數(shù)和重均頁(yè)數(shù)以及分布寬度指數(shù)。請(qǐng)思考為什么重均頁(yè)數(shù)大于數(shù)均頁(yè)數(shù)。

答：數(shù)均頁(yè)數(shù)＝

重均頁(yè)數(shù)＝

分布寬度指數(shù)＝重均頁(yè)數(shù)/數(shù)均頁(yè)數(shù)＝423.61/391.25＝1.08

按書(shū)頁(yè)重量統(tǒng)計(jì)平均的頁(yè)數(shù)為重均頁(yè)數(shù)，其值等于每書(shū)的頁(yè)數(shù)乘以其重量分?jǐn)?shù)的總和。

數(shù)均頁(yè)數(shù)相當(dāng)于總頁(yè)數(shù)除以書(shū)本數(shù)。

對(duì)于重均頁(yè)數(shù)，重的分子的權(quán)重大，數(shù)均頁(yè)數(shù)的話，權(quán)重都是1。所以重均頁(yè)數(shù)大于數(shù)均頁(yè)數(shù)。

3試比較聚苯乙烯與苯乙烯在性能上有哪些差別。

答：區(qū)別：（1）聚苯乙烯是有一定強(qiáng)度的高聚物，在外觀上是固體，在分子結(jié)構(gòu)上沒(méi)有雙鍵；聚苯乙烯是小分子的液體，分子結(jié)構(gòu)上有雙鍵；（2）苯乙烯做出來(lái)的產(chǎn)品比聚苯乙烯做出來(lái)的產(chǎn)品要脆。另外苯乙烯暴露在空氣中會(huì)逐漸被氧化，而聚苯乙烯不會(huì)。

4為什么說(shuō)黏度法測(cè)得的分子量是相對(duì)的分子量，滲透壓法測(cè)得的是數(shù)均分子量，光散射法測(cè)得的是重均分子量？

答：（1）黏度法是由公式得到，而α又是從得到。在測(cè)α?xí)r所用到的[η]是通過(guò)相對(duì)粘度和增比粘度計(jì)算得到。因此[η]不是溶劑的絕對(duì)粘度，那么得到的分子量也是相對(duì)的分子量。

（2）滲透法測(cè)定分子量依據(jù)為時(shí)，

所以：,即滲透壓法測(cè)得分子量為數(shù)均分子量。

（3）在光散射法中常用θ＝90°時(shí)的瑞利比R₉₀計(jì)算溶質(zhì)的分子量。

因此測(cè)得的是重均分子量Mw。

5如果知道聚合物的分子量分布函數(shù)或分布曲線，如何求得Mn和Mw？

答：，

6證明Mw≥Mη≥Mn。

解：由定義可知：

所以，當(dāng)α＝﹣1時(shí)，，而當(dāng)α＝1時(shí)，

由于α的值通常在1.5～1之間，所以Mη小于Mω而大于Mn。

7今有一混合物，由1g聚合物A和2g同樣類(lèi)型的聚合物B組成。A的分子量M_A＝1×105g/mol；B的分子量M_B＝2×105g/mol。計(jì)算該混合物的數(shù)均分子量M_n重均分子量M_w和多分散指數(shù)d。

解：

8利用高分子稀溶液的依數(shù)性質(zhì)測(cè)定其分子量時(shí)，常常需要將所測(cè)的物理量對(duì)溶液濃度外推，求取濃度為零時(shí)的外推值作為計(jì)算的依據(jù)，為什么？在什么條件下不需外推？只需由單一濃度的數(shù)據(jù)即可計(jì)算出正確結(jié)果？

答：（1）因?yàn)楦叻肿尤芤旱臒崃W(xué)性質(zhì)與理想溶液的偏差很大，只有在無(wú)限稀釋的情況下才基本符合理想溶液的規(guī)律，而無(wú)限稀釋的溶液不可能配制，只能用外推法取濃度為零時(shí)的數(shù)據(jù)。

（2）如果選用合適的溫度或合適的溶劑（即θ溫度或θ溶劑下），總會(huì)使體系的A₂為零，此時(shí)相當(dāng)于理想溶液，不需要外推。因?yàn)棣?C＝RT/M，直接帶入測(cè)得的Π和C的值就能求出M。

9在20℃，100cm3的容量瓶中配制天然橡膠的苯溶液。干膠重1.00g，密度為0．911g/cm，分子量為2×105g/mol，苯的摩爾體積為89.0cm3/mol。假定混合時(shí)沒(méi)有體積變化，計(jì)算此溶液的濃度C（g/cm3），溶質(zhì)的摩爾數(shù)n₂，摩爾分?jǐn)?shù)x₂，體積分?jǐn)?shù)Ф₂。

解：干膠的體積V₁＝m/ρ＝1.097ml，則溶劑的體積V₂＝100－1.097＝98.903ml。溶劑苯的物質(zhì)的量n＝98.903/89.0＝1.111mol

溶液的濃度C＝1g/ml，溶質(zhì)的摩爾數(shù)n₂＝5×10－6，摩爾分?jǐn)?shù)x₂＝0.00045%，體積分?jǐn)?shù)φ₂＝1.097%。

10在用稀溶液的依數(shù)性質(zhì)測(cè)定聚合物的分子量時(shí)，若試樣在測(cè)定條件下有締合作用或電離作用，將對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生什么影響，試分別討論之。

答：如果溶質(zhì)分子有締合作用，則測(cè)得的表觀分子量將大于其真實(shí)分子量；如果溶質(zhì)發(fā)生電離作用，則測(cè)得的表觀分子量將小于其真實(shí)分子量。

11于25℃，測(cè)定不同濃度的聚苯乙烯甲苯溶液的滲透壓，結(jié)果如下：

C×103（g/cm3）1.55　 2.56　 2.93　 3.80　 5.38　 7.80　 8.68

∏（g/cm2）　 0.15　 0.28　 0.33　 0.47　 0.77　 1.36　 1.60

試求此聚苯乙烯的數(shù)均分子量和第二維利系數(shù)A₂。

解：將題中的數(shù)據(jù)作圖，橫坐標(biāo)為濃度C，縱坐標(biāo)為Π/C，如圖1-1所示。

圖1-1

得函數(shù)為y＝12.409x＋76.603，由Π/C＝RT(1/M＋A₂C)，將直線外推，C＝0時(shí)，RT/M＝76.603×10－3，Mn＝32300g·mol－1,A₂＝12.409

12現(xiàn)有7個(gè)陰離子聚合法制備的單分散聚苯乙烯試樣。用光散射法測(cè)定了各試樣的分子量，并在30℃的苯溶液中測(cè)定了各試樣的特性黏數(shù)[η]，結(jié)果如下：

M_w×104（g/mol）43.25　 31.77　 26.18　 23.07　 15.89　 12.62　 4.83

[η]（mL/g）　　147　　 117　　101　　 92　　　70　　 59　　 29

根據(jù)上述數(shù)據(jù)求出黏度公式[η]＝KMa中的兩個(gè)常數(shù)K和a。

解：將黏度公式[η]＝KMα兩端同取對(duì)數(shù)得log[η]＝logK＋αlogM,

由于題中給出的是單分散試樣，故Mη≈Mω，將題中數(shù)據(jù)取對(duì)數(shù)，以log[η]為縱坐標(biāo)、logM為橫坐標(biāo)作圖，如圖1-2所示。

圖1-2

則logK＝0.1334，即K＝1.359，α＝0.3257。

13同樣都是高分子材料，在具體用途分類(lèi)中為什么有的是纖維，有的是塑料，有的是橡膠？同樣是純的塑料薄膜，為什么有的是全透明的，有的是半透明的？

答：（1）高分子材料的用途分類(lèi)取決于材料的使用溫度和彈性大小。當(dāng)材料的使用溫度在玻璃化溫度Tg以下時(shí)，是塑料；Tg以上則為橡膠，否則會(huì)軟化。玻璃化溫度可以理解為高分子材料由軟變硬的一個(gè)臨界溫度。塑料拉伸率很小，而有的橡膠可以拉伸10倍以上。纖維是指長(zhǎng)徑比大于100以上的高分子材料，纖維常用PA（聚酰胺）等材料，這類(lèi)材料有分子間和分子內(nèi)氫鍵，結(jié)晶度大，所以模量和拉伸強(qiáng)度都很高，不容易拉斷。

（2）透明度的問(wèn)題在于該材料是否結(jié)晶。結(jié)晶的高聚物常不透明，非結(jié)晶高聚物通常透明。不同的塑料其結(jié)晶性是不同的。加工條件不同對(duì)大分子空間構(gòu)型有影響，對(duì)結(jié)晶有影響，這些都能導(dǎo)致透明性不同。大多數(shù)聚合物是晶區(qū)和非晶區(qū)并存的，因而是半透明的。