高分子物理学思考题及习题
第1章 思考题
1-1 重要概念：高分子化合物；高分子材料（聚合物） ；天然高分子材料；人工 合成高
分子材料；塑料；橡胶；纤维；功能高分子；结构单元；聚合度；线
形分子链（线形高分子） ；支化分子链（支化高分子） ；交联网络（交联高分 子）。
1-2 了解高分子材料的分类法和命名法。
1-3 与小分子化合物和小分子材料相比， 高分子化合物与高分子材料的结构有哪
些重要特点使之具有独特的性能？将这些特点牢记在心。
1-4 仔细阅读关于高分子材料的“多分散性和多尺度性” 、“软物质性”及“标度
性”的说明，理解其意义。
1-5 了解高分子物理学的核心内容和主要学习线索， 体会“高分子物理学是研究 高分子
材料结构、分子运动与性能的关系的学说” 。
1-6 阅读“高分子物理学发展简史及研究热点” 一节， 了解当前高分子物理学的
热点问题和发展方向。
1-7 根据生活经验，列举一些适合用作塑料、橡胶或纤维的聚合物名称。
1-8 下列一些聚合物（我国的商品名称） ：丁苯橡胶，氯丁橡胶，硅橡胶，环氧 树脂，
脲醛树脂，聚氯乙烯，聚碳酸脂，涤纶，锦纶，腈纶。试分别写出各 自结构单元的化学结构式及合成所需单体的化学结构式。
第一章习题可能与高分子化学学习内容重复，可不做。
第2章 思考题及习题
2-1重要概念：近程结构；远程结构；构型；构象；无规线团；内旋转；内旋转
势垒；分子链柔顺性（静态和动态） ；链段；均方末端距；均方旋转半径；自
由连接链；自由旋转链；等效自由连接链；
Kuhn等效链段；高斯链；B条件
/ B状态；Flory特征比（刚性因子）。
（ 1）近程结构：包括构造和构型。构造是指链中原子的种类和排列，取代基和 端基的种类，单体单元的排列顺序， 支链的类型和长度等。 构型是指由化学键所 固定的链中原子或基团在空间的排列。
注意：近程结构相当于“链的细节” 。构造着重于链上的原子的种类、数目比例、 相互连接关系。构型涉及空间立体异构（顺反异构、旋光异构） 。 （ 2）远程结构：包括分子的大小、构象和形态，链的柔顺性。 注意：因为高分子的长链形状，才产生了如此多的结构层次。
（3）无规线团：高斯链的空间形态。换言之，无规蜷曲的 柔性链的空间形态。 （ 4）内旋转： sigma 键的电子云轴对称，因此形成 sigma 键的两个原子可以绕 键对称轴旋转。
注意：无论高分子或小分子， 只要是 sigma 键就可内旋转。 小分子的三维尺寸差 不多，内旋转意义不大； 而高分子的长短与粗细相差悬殊， 故内旋转能导致高分 子链出现天文数字的空间形态。我们一般只关注“主链上单键的内旋转” ，不太 关心侧基上单键。
（ 5）内旋转势垒：顺式构象与反式构象的位能差。
注意：参考图2-5。相当于内旋转活化能，内旋转势能峰高度。是△ ￡。
（6） 柔顺性：大分子链通过主链上单键的内旋转可以改变构象和形态的性质。 （7） 链段：大分子链上由相邻几个单键组成的能够自由取向的最小单位。
注意：链段实际上不存在， 是一个人为的划分。 很多时候算出来的链段长度是个 非整数（譬如聚乙烯， le= 倍单键投影长度）。但是链段有明确的物理意义，即链 越柔顺，
E而不是△
le 越小。
（ 8）均方末端距：末端距平方的平均值。 注意：如何理解“平均值”？有两种“平均”方法， （ 1）可只对一个链进行时间 平均；（ 2）也可对所有链（某一时刻）作平均。根据统计力学原理，二者的结果 相同。 （9） 均方旋转（逥旋）半径：教材上有的
（10） 自由连接链：假设（1）组成链的化学键不占有体积；（2）每个化学键都 不受键角和内旋转势垒的限制，可在空间中自由取向； （3）化学键（链节）数目 足够多（这样才可适用统计规律）。这样的链就是自由连接链。
（11） 自由旋转链：化学键在空间中的取向受键角限制。其它同自由连接链。 （12） 等效自由连接链：如果 真实高分子链（1）有一定柔性；（2）链的轮廓长 度足够长，则可将 真实链人为划分成很多链段（足够多），那么真实链可看做以 链段为统计单元的自由结合连。称为“等效自由结合链”。 （13） Kuhn等效链段：就是链段。
（14） 高斯链：如果高分子链（1）有一定柔性；（2）链的轮廓长度足够长，则 其末端距分布符合高斯函数，称为“高斯链”。自由连接链和等效自由连接链都 是高斯链。 （15）
9条件/ B状态：当研究高分子溶液中高分子链的形态时，可选择特定的 溶剂
一温度组合，便可消除高分子一溶剂相互作用对链形态的影响。这时链形态 只与链化学结构有关。称为9条件/ 9状态。
（16） Flory特征比（刚性因子）：教材上有的。
2-2高分子材料的结构层次有哪些？
答：链结构（包括近程结构（一级结构）、远程结构（二级结构））；聚集态结构 （三级结构）；织态结构。。。详细的请看课件。只有高分子材料有这么复杂的结 构层次。
名称 近程结构或化学 链 结 构 结构 （一级结构） 内容 结构单元的化学组成 键接方式 构型 configuration 一根大分子链 （旋光异构，几何异构） 几何形状（线形，支化，网状等） 共聚物的结构
备注 远程结构 （二级结构） 高分子链的形态：构象con formation 高分子的大小：分子量及其分布
高分子物理学习题第一章答案
