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高分子物理习题集-答案

第一章 高聚物的结构

4、高分子的构型和构象有何区别？如果聚丙烯的规整度不高，是否可以通过单键的内旋转提高它的规整度？

答：构型：分子中由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排列。这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。

构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。构象的改变速率很快，构象时刻在变，很不稳定，一般不能用化学方法来分离。

不能。提高聚丙烯的等规度须改变构型，而改变构型与改变构象的方法根本不同。构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化，改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现，而且分子中的单键内旋转是随时发生的，构象瞬息万变，不会出现因构象改变而使间同PP（全同PP）变成全同PP（间同PP）；而改变构型必须经过化学键的断裂才能实现。

5、试写出线型聚异戊二烯加聚产物可能有那些不同的构型。

答： 按照IUPAC有机命名法中的最小原则，CH3在2位上，而不是3位上，即异戊二烯应写成

1CH22CCH33CH4CH2

（一）键接异构：主要包括1，4-加成、1，2-加成、3，4-加成三种键接异构体。

CHCH2nCHCCH2

CH2CH3nCH2CCH3CHCH2nCH2CCH31,4-加成

1，2-加成3，4-加成

（二）不同的键接异构体可能还存在下列6中有规立构体。 ①顺式1，4-加成

CH3CCH2CHCH2CH2CCH3CH

CH2②反式1，4-加成

CH3CCH2CCH2HCH3CCH2CCH2H

③1，2-加成全同立构

CHCH2HCHCCH3HCHCHCH2CCH3HCHCHCH2CCH3

④1，2-加成间同立构

RHCHCCH3HCHCH3CHCHRCCH3

R=CHCH2R⑤3，4-加成全同立构

CH2CCH3HCCHHCH2CCH3CHHCHCH2CCH3CHHCH

⑥3，4-加成间同立构

RHCH

HHCHCHCRCHHR=CCH3

CHCH2R6．分子间作用力的本质是什么？影响分子间作用力的因素有哪些？试比较聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龙-66）、聚丙烯酸各有那些分子间作用力？ 答：分子间作用力的本质是：非键合力、次价力、物理力。 影响因素有：化学组成、分子结构、分子量、温度、分子间距离。 PE、PP是非极性聚合物，其分子间作用力为：色散力；

PVC是极性分子，其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力； 尼龙-66是极性分子，结构为

HO H

NCH26NCCH24OCn其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键； 聚丙烯酸是极性分子，结构为

CH2OCOHCHn其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键。 7．下列那些聚合物没有旋光异构，并解释原因。

A．聚乙烯 B．聚丙烯 C．1，4-聚异戊二烯 D．3，4-聚丁二烯 E．聚甲基丙烯酸甲酯 F．硫化橡胶

答：A）聚乙烯， CH 2 CH 2 n ，每个C原子上对称取代两个氢原子，分子内无手性碳原子（或称不对称碳原子）。所以聚乙烯没有旋光异构体存在。 B）聚丙烯，结构单元为-CH2-CHCH3-，每个结构单元存在一个手性碳原子，所以聚丙烯具有旋光异构。

C）1，4-聚异戊二烯，分子中存在孤立双键，有顺反异构，无旋光异构。

D）3，4-聚丁二烯，有旋光异构性。 E）聚甲基丙烯酸甲酯，有旋光异构性。 F）硫化橡胶，无手性碳原子，无旋光异构。

8．何谓大分子链的柔顺性？试比较下列高聚物大分子链的柔顺性，并简要说明理由。

答：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。

这些大分子链的柔顺性排序（按柔顺性依次减小排列）：(2)>(1)>(3) > (4) > (5) 理由：聚异戊二烯分子中含有孤立双键，孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较小，分子柔顺性最好，因为键角较大（120o）且双键上只有一个取代基或一个H。 聚乙烯是结构规整的分子，氢原子体积小，分子柔顺性也较好 聚氯乙烯含有极性侧基—Cl，分子间相互作用力较大，分子柔顺性变差 聚对苯二甲酸乙二醇酯主链中含有苯环，使分子链柔顺性更差

聚丙烯腈含有强极性侧基，分子间作用力非常大，内旋转位垒高，分子链柔顺性最差。

9、写出下列各组高聚物的结构单元，比较各组内几种高分子链的柔性大小，并说明原因。

1）聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯

2）聚乙烯，聚乙炔，顺式1，4聚丁二烯 3）聚丙烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈 4）聚丙烯，聚异丁烯 5）聚氯乙烯，聚偏氯乙烯

6）聚乙烯，聚乙烯咔唑，聚乙烯基叔丁烷 7）聚丙烯酸甲酯，聚丙烯酸丙酯，聚丙烯酸戊酯 8）聚酰胺66，聚对苯二甲酸对苯二胺

9）聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯 答：

1）结构单元分别为：

14CH2OCCH2nO2OCH2CCHCH2n3CHCNCH2CHClnCCH22OCH3n5CH2n

柔顺性比较如下：柔性由大到小：聚乙烯>聚丙烯>聚苯乙烯

原因：三种高聚物主链结构相同，侧基取代基体积越大，分子链柔性越小。 2）结构单元分别为：

柔顺性比较如下：柔性由大到小：顺式1，4聚丁二烯>聚乙烯>聚乙炔 原因：顺式1，4聚丁二烯主链中含有孤立双键，柔性较大，而聚乙炔分子主链上则是共轭双键，分子刚性很大。 3）结构单元分别为：

柔顺性比较如下：柔性由大到小：聚丙烯>聚氯乙烯>聚丙烯腈

原因：主链结构相同，侧基取代基极性-CN>-Cl>-CH3，取代基极性越大，分子间相互作用力越大，分子链柔顺性越差，刚性越大。 4）结构单元分别为：

柔顺性比较：柔性由大到小：聚异丁烯>聚丙烯

原因：聚异丁烯两个甲基对称双取代，使分子链柔性增加。 5）结构单元分别为：

柔性：聚氯乙烯<聚偏氯乙烯 原因同上。

6）结构单元分别为：