高分子物理课后习题答案详解.doc

【高分子物理】是化学和材料科学中的一个重要领域，主要研究高分子化合物的结构与性质。本文件提供了高分子物理课后习题的答案详解，涵盖了高分子链的构造、构型与构象的区别、高分子链的柔顺性以及聚合物的性能差异等多个关键知识点。 1. **高分子的链构造** - **构型**：指的是分子中化学键固定的原子在空间的排列，如全同立构和间同立构。 - **构象**：由单键旋转引起的分子中原子空间位置的变化，不涉及化学键的断裂。 2. **构型与构象的区别** - 构型改变需要断裂化学键，而构象改变只需单键旋转，不涉及化学键的破坏。 - 例如，全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同构型，单键旋转不能在不改变化学键的情况下实现构型转换。 3. **高分子链的柔顺性** - 柔顺性可以通过空间位阻参数（刚性因子）、特征比和连段长度来表征。 - 参数越大，柔顺性越差；特征比越小，链越柔顺；连段长度小，链更柔顺。 - 聚乙烯具有良好的柔顺性，但由于其对称性，易于结晶，因此在室温下呈现塑料而非橡胶特性。 4. **聚合物性能差异** - **聚丙烯睛与碳纤维**：聚丙烯睛是一种共轭聚合物，具有较高的机械强度和热稳定性，而碳纤维则具有高强度和低重量。 - **无规立构与等规立构聚丙烯**：等规聚丙烯可形成结晶结构，性能更稳定；无规立构聚丙烯结晶度低，更柔软。 - **顺式与反式聚1,4-异戊二烯**：顺式构型对应天然橡胶，具有良好的弹性和力学性能；反式构型如杜仲橡胶，性能有所不同。 - **高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯**：高密度聚乙烯结晶度高，硬度大；低密度聚乙烯有更多支链，结晶度低，柔软且有较好的防水性能；交联聚乙烯形成网络结构，综合性能更优。 5. **高分子链的柔顺性比较** - 极性取代基对链的柔顺性有影响，对称分布的比不对称的柔顺性更好。 6. **分子链长度与末端距的关系** - 对于自由旋转链，聚合物分子链完全伸展时的长度大约是其均方根末端距的81.6倍。 7. **空间位阻参数计算** - δ值可用于估算无规聚丙烯的等效自由连接链长度b，通过给定的键长和键角，可以得到b=1.17nm。 8. **无扰链的均方末端距估算** - 对于给定分子量的聚苯乙烯，特征比为12时，可以计算得到均方末端距约为2276.8nm²。 这些习题解答揭示了高分子物理中的基本概念和计算方法，对理解高分子的结构和性能有着重要意义。学习这些内容有助于深入理解高分子材料的性质及其在各种应用中的表现。