2017年上海市培养单位上海有机化学研究所822高分子化学与物理之高分子物理考研强化模拟题
● 摘要
一、名词解释
1. 无规线团
【答案】无规线团是指在非晶聚合物中,高分子链为构象符合Gams 分布的柔性链,大量分子链以无规线团状互相穿插,结合在一起,无局部有序结构。
2. 全同立构
【答案】全同立构是指以不对称碳原子取代基的排列方式来区分因含有不对称碳原子而引起旋光异构现象的异构体,取代基排布于高分子主链的同侧就叫做全同立构。
3. 低临界共溶温度
【答案】低临界共溶温度是指低温互溶,高温分相的临界共溶温度,用LCST 表示。
4.
溶剂
【答案】当时,高分子溶液中溶剂的过量化学位为零,高分子溶液处于状态,状态下的溶剂称为溶剂。
5. 介电松弛中的柯尔-柯尔圆(Cole-Cole 圆)
【答案】介质在静电场作用下,所产生的取向极化是一个松弛过程,若是加上个交变电场后,由于松弛过程,取向极化跟不上电场的变化,产生一个相位差,叫做取向极化强度。取向极化和变形极化相加得到总极化度,由之求出复数介电常数,该公式叫做德拜色散关系式,实部是横坐标,虚部是纵坐标,得到的是一个圆,叫柯尔-柯尔圆。
6. 次期结晶
【答案】次期结晶是主期结晶完成后在一些残留的非晶态部分和晶体结构不完整的部分继续进行结晶或使球晶中晶粒的堆砌更紧密,晶体内部的缺陷减少或消除使之进一步完善的过程。
7. 构型
【答案】构型是分子中由于各原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出不同的特定的立体结构。一般情况下,构型都比较稳定,一种构型转变另一种构型则要求共价键的断裂、原子(基团)间的重排和新共价键的重新形成。
8. 高分子溶液
【答案】高分子溶液是聚合物以分子状态分散在溶剂中所形成的均相混合物。
二、简答题
9. 画出线型聚合物典型的蠕变和蠕变回复曲线,并用分子运动观点解释曲线各阶段的特点。如果是交联聚合物,蠕变回复曲线有何明显不同?
【答案】从分子机理来看,蠕变包括三种形变:普弹形变、高弹形变和黏流形变(图)。
图 线型聚合物的蠕变和蠕变回复曲线
(1)普弹形变:当时刻外力作用在高分子材料上时,分子链内部的键长、键角的改变是瞬间发生的,但形变量很小,称为普弹形变,用表示。时刻,外力除去后,普弹形变能立即完全回复。
(2)高弹形变:当外力作用时间和链段运动所需要的松弛时间同数量级时,分子链通过链段运动逐渐伸展,形变量比普弹形变大得多,称为高弹形变,用表示。外力除去后,高弹形变能逐渐完全回复。
(3)黏流形变:对于线型聚合物,还会产生分子间的滑移,称为黏流形变,用表示。外力除去后黏流产生的形变不可回复,是不可逆形变。 所以聚合物受外力时总形变可表达为
如果是交联聚合物,不存在黏流,即没有
10.在凝胶渗透色谱法中为什么要进行标定?
【答案】因为凝胶渗透色谱仪记录的色谱图,纵坐标是淋出液与纯溶剂的折射指数之差,正比于淋出液的浓度。横坐标是淋出体积它表征着溶质分子尺寸的大小,所以,凝胶渗透色谱图反映试样的相对分子质量分布。为得到真正的相对分子质量分布曲线,就必须把横坐标淋出体积换算成相对分子质量M ,所以,在凝胶渗透色谱法中要标定淋出体积与相对分子质量的关系曲线。有了相对分子质量-淋出体积标定曲线,即可根据值求出溶质的相对分子质量M 。
11.简述Flory-Krigbaum 理论的内容。他们的理论适用于哪种浓度范围?这种理论与
Flory-Huggins 理论的关系如何?
【答案】(1)Flory-Krigbaum 提出了稀溶液理论,以克服似晶格模型没有考虑到的由于稀溶液中高分子链段分布不均匀性问题而带来的偏差;
蠕变回复曲线逐渐回复到
(2)因此该理论适用于高分子的稀溶液。
(3)与Flory-Huggins 理论的关系
Flory-KrigbaulTl 的基本假定是:
①在高分子稀溶液中链段的分布是不均匀的,可看成在纯溶剂中散布着高分子的链段云。 ②假设在链段云内链段的分布符合高斯分布。
③链段云之间相互贯穿的概率非常小,每个高分子(链段云)都有一个排斥体积 推导出排斥体积的表达式为
式中,为高分子的偏微比体积,
式中,
体积代替得为溶剂分子的体积,m 为一个高分子的质量,F (X )为一个很复杂的函数。Flory-Krigbaum 把稀溶液中的一个高分子看成体积为的刚性球,
进一步导出为Avogadro 常量,M 为溶质的相对分子质量。将的表达式代入,并以偏摩尔可见,当温度时,
在状态时,高分子的外排斥体积和内排斥体积正好抵消,不存在排斥体积,线团的行为好像无限细(不占体积)的链,处于无扰状态,可以互相贯穿。这时的溶液可看成高分子的理想溶液。当时,高分子链由于溶剂化而扩张,相当于在高分子的外面套了一层由溶剂组成的套管,使卷曲的线团伸展。因而还可以用一个参数扩张因子(或溶胀因子) α表示高分子链扩张的程度
,
.Flory-Krigbaum 从理论上导出
溶剂中
12.什么是介电损耗?
【答案】电介质在交变电场中消耗一部分电能,使介质本身发热,这种现象称为介电损耗。
13.Flory-Huggins 用统计热力学方法推导出高分子溶液的混合熵
想溶液混合熵相比,何者较大?并解释原因。
与理想溶液混合
熵
相比,只是理想溶液混合熵表达式中的摩尔分数换成了体积分数。
高分子溶液的混合熵比理想溶液的混合熵大,因为一个高分子在溶液中不止起一个小分子的作用。
14.交联聚合物为什么会达到溶胀平衡?
【答案】交联聚合物在溶胀过程中,一方面溶剂力图渗入聚合物内部使其体积膨胀;另一方面,由于交联聚合物体积膨胀导致网状分子链向三维空间伸展,而产生弹性收缩力,力图使分子网收缩。当这两部分相反的作用相互抵消时,达到溶胀平衡。
【答案】高分子溶液的混合
熵与理,式中,为常数。状态下,良
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