高分子物理习题(6)

2019-03-28 12:18

4. 高分子的溶度参数为何不能象低分子那样采取蒸发热的方法获取?试列举常用的几种测定高分子溶度参数的方法,并任选其中一种说明其原理。

5. 25℃下实验测得聚苯乙烯试样在甲苯(Ⅰ)和丁酮(Ⅱ)中的(η)为(η)

>(η)Ⅱ,试推测该聚合物试样的在上述两溶剂中下列各物理量的大小。

(1)比浓渗透压、

? (2)第二维里系数、A2 (3)均方未端距、h2 c(4)流体力学体积、Vn (5)排出体积、U (6)M-H方程中指数、a

(7)粘均分子量、 M? (8)线性扩张因子、α (9)数均分子量、

Mn

(10)柔顺性参数、A (11)Huggins 参数、x1 (12)Huggins常数、k1

6. 溶度参数的含义是什么?“溶度参数相近原则”判定溶剂对聚合物溶解能力的依据是什么?

答:溶度参数:内聚能密度的平方根为溶度参数。 依据:

7. 什么叫高分子θ溶液?它与理想溶液有何区别?

θ溶液:△u1E =0,“链段”间与“链段”和溶剂间相互作用抵消,无扰状态,排斥体积为0。

区别:

θ溶液:△u1E =0,“链段”间与“链段”和溶剂间相互作用抵消,无扰状态,排斥体积为0

理想溶液:不存在△u1E

?Gmix??Hmix?T?Smix12122?Hmix???[???]V2mAB18. Flory-Huggins晶格模型理论推导高分子溶液混合熵时作了哪些假定?混合热表达式中Huggins参数的物理意义是什么?

答:假定:①一个格子中只能放一个溶剂分子或一个聚合物链段, ②高分子可以自由卷曲,所有构象具有相同的能量,

③链段与溶剂分子可以在晶格上相互取代聚合物链段均匀分布, ④高分子具有相同的聚合度, ⑤配位数Z不依赖于组分

x1反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化。x1kT法表示一个溶剂分子放到高分子中去时所引起的能量变化。x1?(z?2)??12,?HM?kTx1N1?2; kTx1与溶剂性质的关系:溶剂的溶解能力越强,x1值越小; ?1????x1与温度的关系:T?x1??x1???1??1??

2?T???9. 什么叫排斥体积效应?Flory-Huggins稀溶液理论较之晶格模型理论有何进展?

答:在高分子稀溶液中,“链段”的分布实际上是不均匀的,高分子链以—个被溶剂化了的松懈的链球散布在纯溶剂中,每个链球都占有一定的体积,它不能被其他分子的“链段”占有,称为排斥体积。

进展:a. 高分子稀溶液中“链段”的分布是不均匀的,而是以“链段云”形式分布在溶剂中,每一“链段云”可近似成球休;

b.在“链段云”内,以质心为中心,“链段”的径向分布符合高斯分布: c.“链段石”彼此接近要引起自由能的变化.每一个高分子“链段云”具有排斥体积。

10. 苯乙烯-丁二烯共聚物(δ=16.7)难溶于戊烷(δ=14.4)和醋酸乙烯(δ=17.8)。若选用上述两种溶剂的混合物,什么配比时对共聚物的溶解能力最佳?

解:由溶度参数相近原则可知,当混合物的溶度参数δ为16.7时,溶解能力最佳,设戊烷体积分数为x,则醋酸乙烯为(1-x)根据公式:

δ混=δ1θ1+δ2θ2,所以:14.4x+17.8(1-x)=16.7,x=0.32 故:配比为戊烷比醋酸乙烯约为32/68时溶解能力最佳。 11. 计算下列三种情况下溶液的混合熵,讨论所得结果的意义。

(1) 99×1012个小分子A与108个大分子B相混合(假定为理想溶液) (2) 99×1012个小分子A与108个大分子B相混合(设每个大分子“链段”数x=104)相混合(假定符合均匀场理论);

(3) 99×1012个小分子A与1012个大分子B相混合(假定为理想溶液)。 解:(1)

?SM??K(N1lnx1?N2lnx2)??R(n1lnx1?n2lnx2) 99?101299?1012108108??8.314?(ln?ln)23128231286.02?1099?10?106.02?1099?10?10(2)?SM??R(n1ln?1?n2ln?2)??8.314?(99?10126.02?1023ln99?101299?1012?108?104?108?1046.02?1023ln108?10499?1012?108?104)

(3)?SM??R(n1lnx1?n2lnx2)??8.314?(99?10126.02?10ln2399?101299?1012?1012?10126.02?10ln23 )99?1012?1012101212. 在20℃将10-5mol聚甲基丙烯酸甲酯(Mn=105,ρ=1.20g/cm3)溶于179克氯仿(ρ=1.49 g/cm3)中,试汁算溶液的混合熵、混合热和混合自由能;(已知χ1=0.377)

解:混合熵:

?SM??R(n1ln?1?n2ln?2)10?5?105179 1791.49??8.314?(10?5?ln?51.20?ln)10?105179119.510?5?105179??1.201.491.201.49混合热:

?HM?x1RTn1?2?0.377?8.314?(273?20)?10?5?179/1.49(10?5?105/1.20)?(179/1.49)

混合自由能:

?GM?RT(n1ln?1?n2ln?2?x1n1?2)10?5?1051791791.49?8.314?293?(10?5?ln?51.20?ln13.试说明高5?5510?10179119.510?10179??1.201.491.201.49179/1.49?0.377?10?5?)(10?5?105/1.20)?(179/1.49)13. 高分子材料溶解的物理过程?并进一步分析提高高聚物的溶解性能从分子结构上应如何考虑? 14. 简述高聚物的溶解过程。

15.选择高聚物溶剂的三原则是什么?试判断下列聚合物能溶解在哪些溶剂中,并说明依据。

天然橡胶(未硫化), 聚苯乙烯, 聚氯乙烯, 聚丙烯腈, 尼龙。 16. 已知聚苯乙烯一环已烷体系(Ⅰ)的温度(Florg温度)为35℃,聚苯乙烯一甲苯体系(Ⅱ)的?温度低于35℃,假定于40℃在这两种溶剂中分别测定同一聚苯乙烯试样的渗透压与粘度,比较两种体系下列各值的大小,说明理由。

(1)??C?c?0

(2)A2

2 (3)x1

(4)???

(5)h

17. 在室温下,能选到溶解聚乙烯、聚苯乙烯、涤纶、硫化橡胶的溶剂吗?为什么?

18. 粘度法测定聚合物分子量的误差可能由哪些方面引起;

19. 在相同温度下,用不同溶解能力的溶剂测定PMMA渗透压及粘度,讨论溶剂优良程度对所测PMMA的Mn,A2及[η]值的影响。

?20. 非晶态高聚物,非极性晶态聚合物,极性晶态聚合物和交联聚合物的溶解和溶胀有何特点

21. 试述θ条件下高分子溶液性质的特征?及两种测定θ温度的实验方法及原理?

22. 聚乙烯醇溶于水中,纤维素与聚乙烯醇的极性相似,问纤维素是否溶于水?为什么?

23. 同一种高聚物在下列那种溶液中链的均方末端距最大?并做简要说明 (1) 良溶剂的稀溶液中 (2)劣溶剂的稀溶液中 (2) 良溶剂的浓溶液中 (4)劣溶剂的浓溶液中

24. 实验测得某窄分散聚苯乙烯试样在Q溶剂和良溶剂中的特性粘数分别0.370.77(d1/g),己知它们的Mark-Houwink 常数分别为8.2×10-2,0.97×10-2(mI·moI0.5·g- 0.5)。Flory 常数分别为2.84×1023,2.1×1023(moI-1),试计算试样在该两种溶剂中的Mark-Houwink 指数,均方根末端距(A)以及流体力学扩张因子(aη)和一维扩张因子(a)。

25. 何谓高分子Q溶液?简述两种聚取高分子溶剂结构Q温度的方法(作图法)。 26. 同一种聚苯乙烯试样在某一温度下的三种不同溶剂中的比浓渗透压(

?)随c溶液浓度(c)的变化如图所示。指出1、2、3三体系溶液的第二维里系数(A2)、相互作用参数(X1)、溶剂优劣性大小及该聚合物在三体系中的数均分子量(Mn)、粘均分子量(Mv)大小的变化趋势。 27. 试举例说明溶解下列高聚物溶剂的原则是什么? 1)非极性非结晶; 2)非极性结晶; 3)极性非结晶; 4)极性结晶。

28. 已知聚苯乙烯一环已烷体系(Ⅰ)的温度(Florg温度)为35℃,聚苯乙烯一甲苯体系(Ⅱ)的?温度低于35℃,假定于40℃在这两种溶剂中分别测定同一聚苯乙烯试样的渗透压与粘度,比较两种体系下列各值的大小,说明理由。


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