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文檔簡(jiǎn)介
1、高分子化學(xué)試題庫一、基本概念題 聚合物的化學(xué)反應(yīng)天然聚合物或由單體經(jīng)聚合反應(yīng)合成的聚合物為一級(jí)聚合物,若其側(cè)基或端基為反應(yīng)性基團(tuán),則在適當(dāng)?shù)臈l件下可發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而形成新的聚合物(為二級(jí)聚合物),由一級(jí)聚合物變?yōu)槎?jí)聚合物的化學(xué)反應(yīng),謂之。 縮聚反應(yīng)含有兩個(gè)或兩個(gè)以上官能團(tuán)的低分子化合物,在官能團(tuán)之間發(fā)生反應(yīng), 縮去小分子的同時(shí)生成高聚物的可逆平衡反應(yīng),謂之。 乳化作用某些物質(zhì)能降低水的表面張力,能形成膠束,膠束中能增溶單體,對(duì)單體液滴有保護(hù)作用,能使單體和水組成的分散體系成為穩(wěn)定的難以分層的乳液,這種作用謂之。 動(dòng)力學(xué)鏈長(zhǎng)一個(gè)活性中心,從引發(fā)開始到真正終止為止,所消耗的單體數(shù)目,謂之。 引
2、發(fā)劑半衰期引發(fā)劑濃度分解至起始濃度的一半所需的時(shí)間,謂之。6、離子交換樹脂離子交換樹脂是指具有反應(yīng)性基團(tuán)的輕度交聯(lián)的體型無規(guī)聚合物,利用其反應(yīng)性基團(tuán)實(shí)現(xiàn)離子交換反應(yīng)的一種高分子試劑。 7、界面縮聚反應(yīng)將兩種單體分別溶于兩種互不相溶的溶劑中,形成兩種單體溶液 ,在兩種溶液的界面處進(jìn)行縮聚反應(yīng),并很快形成聚合物的這種縮聚稱為界面縮聚。8、陰離子聚合增長(zhǎng)活性中心是帶負(fù)電荷的陰離子的連鎖聚合,謂之。9、平均聚合度平均一個(gè)大分子鏈上所具有的結(jié)構(gòu)單元數(shù)目,謂之。10、阻聚劑某些物質(zhì)能與初級(jí)自由基和鏈自由基作用生成非自由基物質(zhì),或生成不能再引發(fā)單體的低活性自由基,使聚合速率為0, 這種作用稱為阻聚作用。具有
3、阻聚作用的物質(zhì),稱為阻聚劑。 11. 平衡縮聚:縮聚反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后,正反應(yīng)的速率與逆反應(yīng)的速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡,平衡時(shí)生成物的濃度的乘積與反應(yīng)物濃度的乘積之比是個(gè)常數(shù)(稱為平穩(wěn)常數(shù)),用K表示。該種縮聚反應(yīng)謂之。12. 無定型聚合物:如果聚合物的一次結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的,二次結(jié)構(gòu)則為無規(guī)線團(tuán),無規(guī)線團(tuán)聚集在一起形成的聚合物謂之。 13. 反應(yīng)程度P:已參加反應(yīng)的官能團(tuán)的物質(zhì)的量(單位為mol)占起始官能團(tuán)的物質(zhì)的量的百分比,稱為反應(yīng)程度,記作P。 14. 雜鏈聚合物:大分子主鏈中除碳原子外,還有O、S、N、P、S i和苯環(huán)等雜原子的聚合物。 15. 交替共聚物:共聚物大分子鏈中兩種單體單元嚴(yán)格相
4、間排列的共聚物。 16、體型縮聚的凝膠點(diǎn)Pc:體型縮聚中出現(xiàn)凝膠時(shí)的反應(yīng)程度叫凝膠點(diǎn),或稱臨界反應(yīng)程度,記作Pc 。17、引發(fā)劑的引發(fā)效率f:引發(fā)劑分解產(chǎn)生初級(jí)自由基,但初級(jí)自由基不一定都能引發(fā)單體形成單體自由基,用于引發(fā)單體形成單體自由基的百分率,稱為引發(fā)劑的引發(fā)效率,記作f,(f 1。18、 向大分子轉(zhuǎn)移常數(shù)Cp:鏈自由基可能向已形成的大分子發(fā)生轉(zhuǎn)移反應(yīng)。轉(zhuǎn)移結(jié)果,鏈自由基形成一個(gè)大分子,而原來的大分子變?yōu)橐粋€(gè)鏈自由基。Cp=ktr,p/kp,它表征鏈自由基向大分子轉(zhuǎn)移速率常數(shù)與增長(zhǎng)速率常數(shù)之比。19、逐步加成聚合反應(yīng):形成大分子的方式如同連鎖聚合那樣是通過單體反復(fù)加成而進(jìn)行的,而動(dòng)力學(xué)過
5、程如同縮聚那樣是隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量逐步增大,聚合物的結(jié)構(gòu)酷似縮聚物。20、聚合度變大的化學(xué)反應(yīng):聚合物的擴(kuò)鏈、嵌段、交聯(lián)和接枝使聚合物聚合度增大,稱為聚合度變大的化學(xué)反應(yīng)。21、聚合物相對(duì)分子質(zhì)量穩(wěn)定化法:聚合物相對(duì)分子質(zhì)量達(dá)到要求時(shí),加入官能團(tuán)封鎖劑,使縮聚物兩端官能團(tuán)失去再反應(yīng)的能力,從而達(dá)到控制縮聚物相對(duì)分子質(zhì)量的目的的方法。22、乳化劑的親水親油平衡值HLB:根據(jù)乳化劑親油基和親水基對(duì)其性能的貢獻(xiàn),給每一種乳化劑一個(gè)數(shù)值叫親水親油平衡值,用HLB來表示,它表示乳化劑的親水性能的大小。23、本體聚合:?jiǎn)误w在少量引發(fā)劑作用下形成高聚物的過程。24、引發(fā)劑的誘導(dǎo)分解:鏈自
6、由基向引發(fā)劑的轉(zhuǎn)移反應(yīng)。25、結(jié)構(gòu)單元的構(gòu)型:結(jié)構(gòu)單元上的取代基在空間排布方式不同所造成的立體異構(gòu)體。 26、合成高聚物:由單體經(jīng)聚合反應(yīng)形成的具有巨大相對(duì)分子質(zhì)量的化合物。27、縮聚反應(yīng)的平衡常數(shù):縮聚反應(yīng)進(jìn)行了一段時(shí)間后,正反應(yīng)的速率與逆反應(yīng)的速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡。平衡常數(shù)即平衡時(shí)正反應(yīng)的速率常數(shù)與逆反應(yīng)的速率常數(shù)之比。28.塑料:以高聚物為基材,添加助劑,經(jīng)混煉造粒形成的可進(jìn)行塑性加工的高分子材料。29、不飽和聚酯樹脂:大分子鏈中含有酯基和不飽和雙鍵的樹脂。線型縮聚:含有兩個(gè)官能團(tuán)的低分子化合物,在官能團(tuán)之間進(jìn)行縮聚反應(yīng),在縮去小分子的同時(shí)生成高聚物的逐步可逆平衡反應(yīng)謂之。2. 結(jié)晶聚
7、合物:如果聚合物的一次結(jié)構(gòu)是簡(jiǎn)單有規(guī)的,二次結(jié)構(gòu)則為折疊鏈或螺旋鏈,折疊鏈或螺旋鏈聚集在一起形成的聚合物謂之。4. 元素有機(jī)聚合物:大分子主鏈完全由雜原子構(gòu)成,而側(cè)基卻是有機(jī)基團(tuán)的聚合物。5. 無規(guī)共聚物:共聚物大分子鏈中兩種單體單元毫無規(guī)律排列的共聚物。 二、填空題 自由聚合的方法有 本體聚合 、 懸浮聚合、 溶液聚合 和 乳液聚合 。 逐步聚合的方法有 熔融縮聚、 溶液縮聚、 界面縮聚 和 固相縮聚 等 。 聚氨酯大分子中有 氨基甲酸酯基、 異氰酸酯基、 脲基甲酸酯基 和縮二脲基等基團(tuán)。 聚合反應(yīng)按反應(yīng)機(jī)理可分為 連鎖聚合 、 逐步聚合 、 開環(huán)聚合 和聚合物的化學(xué)反應(yīng) 。 聚合物按大分子
8、主鏈的化學(xué)組成可分碳鏈聚合物、雜鏈聚合物、元素有機(jī)聚合物 和 無機(jī)聚合物。6、連鎖聚合包括 自由基聚合 、 陽離子聚合、 陰離子聚合 和 配位陰離子聚合 。7、連鎖聚合的全過程一般有 鏈引發(fā)反應(yīng)、鏈增長(zhǎng)反應(yīng)、 鏈終止反應(yīng) 和 鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng) 等幾個(gè)基元反應(yīng)。8、環(huán)狀類單體主要有 環(huán)醚類、 環(huán)酰胺類、 環(huán)酯類 和環(huán)烯烴 等幾類。9、控制共聚物組成的方法有 調(diào)節(jié)起始單體配比的一次投料法 、 連續(xù)補(bǔ)加活性單體 和 連續(xù)補(bǔ)加混合單體等方法 。10、聚合物的化學(xué)反應(yīng)按反應(yīng)前后聚合度的變化情況可分為聚合度基本不變的化學(xué)反應(yīng)、 聚合度變大的化學(xué)反應(yīng) 和 聚合度變小的化學(xué)反應(yīng)。11、縮聚物按大分子形態(tài)可分為 線型
9、縮聚物 和 體型縮聚物 兩類。 12、 高分子化合物有天然高聚物和合成高聚物兩大類。 13、合成高分子化合物有PE、PP、PVC和PMMA等。 14、 改性天然高分子化合物如 硝化纖維素和粘膠纖維 等。 15、碳鏈聚合物有PE、PP、PIP和PB等。 16、 雜鏈聚合物有PET、PA、PC和PU等。17、高分子科學(xué)包括高分子化學(xué)、高分子物理、聚合反應(yīng)工程和高聚物成型加工等四部分。18、體型縮聚物有 環(huán)氧樹脂 、酚醛樹脂、 脲醛樹脂 和 不飽和聚酯樹脂 等。19、線型縮聚物有 PET樹脂、 PA-66樹脂、 PC 和 PA-1010樹脂 等 。20、計(jì)算體型縮聚的凝膠點(diǎn)有 Carothers 方
10、程和 Flory統(tǒng)計(jì)公式。21、引發(fā)劑的選擇原則是根據(jù)聚合實(shí)施方法選擇 引發(fā)劑種類 、 根據(jù)聚合溫度選擇 分解活化能適當(dāng)?shù)囊l(fā)劑 、根據(jù)聚合周期選擇 半衰期適當(dāng)?shù)囊l(fā)劑 。22、本體聚合應(yīng)選擇 油溶性 引發(fā)劑、乳液聚合應(yīng)選擇 水溶性 引發(fā)劑。23、無定型聚合物的力學(xué)三態(tài)是 玻璃態(tài) 、 高彈態(tài) 和 粘流態(tài) 兩個(gè)轉(zhuǎn)變溫度是玻璃化溫度 和 粘流溫度 。24、聚合物的一次結(jié)構(gòu)是與結(jié)構(gòu)單元有關(guān)的結(jié)構(gòu)它包括 結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成 、 結(jié)構(gòu)單元的序列結(jié)構(gòu) 和 結(jié)構(gòu)單元的構(gòu)型 。25、使引發(fā)劑引發(fā)效率降低的原因有 體系中的雜質(zhì) 、 籠蔽效應(yīng) 、和 誘導(dǎo)分解。26、按參加縮聚反應(yīng)的單體種類,縮聚反應(yīng)可分為均縮聚、
11、混縮聚 和共縮聚 三種。27、聚合物的熱降解可分為 無規(guī)降解 解聚 和 側(cè)鏈斷裂 。28、自由基可分為 原子自由基 、 基團(tuán)自由基 和 離子自由基 三種。三、簡(jiǎn)答題 乳液聚合的特點(diǎn)是什么? 以水為介質(zhì)價(jià)廉安全,乳液聚合中聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量可以很高,但體系的粘度可以很低,故有利于傳熱,攪拌和物料輸送,便于連續(xù)操作。 聚合物膠乳可以作為粘合劑、涂料或表面處理劑等直接利用。 用于固體聚合物時(shí)需要加電解質(zhì)破乳、水洗和干燥等工序,工藝過程較復(fù)雜,生產(chǎn)成本較懸浮聚合高。 乳液聚合體系中基本上消除了自動(dòng)加速成現(xiàn)象;乳液聚合的聚合速率可以很高,聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量也很高。 產(chǎn)品中的乳化劑難以除凈,影響聚合物
12、的電性能。 乙烯進(jìn)行自由基聚合時(shí),為什么得到低密度PE?寫出產(chǎn)生長(zhǎng)支鏈和短支鏈有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式?原因 :乙烯高溫、高壓自由基聚合時(shí),聚乙烯鏈自由基向聚乙烯大分子的轉(zhuǎn)移反應(yīng)不能忽略,鏈轉(zhuǎn)移的結(jié)果使聚乙烯大分子產(chǎn)生長(zhǎng)支鏈和C2C4短支鏈。有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式:分子間轉(zhuǎn)移生成長(zhǎng)支鏈: (支化PE)分子內(nèi)轉(zhuǎn)移生成C2C4短支鏈: 實(shí)驗(yàn)證明,在高壓PE大分子中,平均每1000個(gè)碳原子內(nèi)有2030個(gè)乙基或正丁基短支鏈,有410個(gè)長(zhǎng)支鏈。向大分子轉(zhuǎn)移和分子內(nèi)轉(zhuǎn)移是高壓PE支化的原因。 什么叫自由基?自由基有幾種類型?寫出氯乙烯自由基聚合時(shí)鏈終止反應(yīng)方程式。共價(jià)鍵均裂,使均裂的兩部分各帶一個(gè)未成對(duì)獨(dú)電子(
13、自由電子),這些帶有未成對(duì)獨(dú)電子的部分(原子、離子或基團(tuán))稱為自由基。自由基有三種:原子自由基、基團(tuán)自由基和離子自由基。何謂離子交換樹脂?寫出合成強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。 5、乳液聚合動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)是什么? 聚合場(chǎng)所在增溶單體的膠束中。 終止方式為鏈自由基和初級(jí)自由基(或短鏈自由基)的雙基終止,可看作單基終止。因此,不存在自動(dòng)加速現(xiàn)象。 無鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng),而且是單基終止。因此,Xn=v 根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程,增加乳膠粒的數(shù)目N ,可同時(shí)提高聚合速率和聚合物的平均聚合度。 6、乙烯進(jìn)行自由基聚合時(shí),為什么需在高溫(130280)高壓(150MPa250MPa)的苛刻條件下進(jìn)行?乙烯是烯類單體
14、中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的單體,它沒有取代基,結(jié)構(gòu)對(duì)稱,偶極矩為0,不易誘導(dǎo)極化,聚合反應(yīng)的活化能很高,不易發(fā)生聚合反應(yīng);提高反應(yīng)溫度可以增加單體分子的活性,以達(dá)到所需要的活化能,有利于反應(yīng)的進(jìn)行。乙烯在常溫、常壓下為氣體,且不易被壓縮液化,在高壓250MPa下,乙烯被壓縮,使其密度近似液態(tài)烴的密度,增加分子間的碰撞機(jī)會(huì),有利于反應(yīng)的進(jìn)行。 純乙烯在300以下是穩(wěn)定的,溫度高于300,乙烯將發(fā)生爆炸性分解,分解為C、H2和CH4等。 鑒于以上原因,乙烯進(jìn)行自由基聚合時(shí)須在高溫、高壓的苛刻條件下進(jìn)行。7、甲基丙烯酸甲酯自由基聚合時(shí)鏈終止方式如何?并寫出甲基丙烯酸甲酯自由基聚合時(shí)歧化終止反應(yīng)方程式。甲基丙烯酸
15、甲酯,由于空間位阻較大,以歧化終止為主,隨聚合溫度的升高,歧化終止的比例增加。甲基丙烯酸甲酯自由基聚合時(shí),歧化終止反應(yīng)為 8、何謂側(cè)鏈斷裂?與聚合物結(jié)構(gòu)有何關(guān)系?寫出PVC樹脂側(cè)鏈斷裂有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。聚氯乙烯和聚偏二氯乙烯加熱時(shí)易著色,起初變黃,然后變棕,最后變?yōu)榘底鼗蚝谏?同時(shí)有氯化氫放出。這一過程稱為側(cè)鏈斷裂。側(cè)鏈斷裂是鏈鎖反應(yīng),連續(xù)脫氯化氫的結(jié)果使分子鏈形成大鍵PVC樹脂側(cè)鏈斷裂有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式:9、按照大分子鏈的微觀結(jié)構(gòu)分類,共聚物分幾類?它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有何區(qū)別?各如何制備? 共聚物分為無規(guī)共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物四種。 無規(guī)共聚物中兩種單體單元無規(guī)排列,M1、M
16、2連續(xù)的單元數(shù)不多;交替共聚物中M1、M2兩種單體單元嚴(yán)格相間排列;嵌段共聚物由較長(zhǎng)的M1鏈段和另一較長(zhǎng)的M2鏈段構(gòu)成的大分子;接枝共聚物主鏈由一種(或兩種)單體單元構(gòu)成,支鏈由另一種(或另兩種)單體單元構(gòu)成。 無規(guī)共聚物、交替共聚物可由自由基共聚合制備;嵌段共聚物可由陰離子聚合制備;接枝共聚物可由聚合物的化學(xué)反應(yīng)制備。 10、什么叫熱塑性塑料?什么叫熱固性塑料?試各舉兩例說明。 熱塑性塑料是指可反復(fù)進(jìn)行加熱軟化或熔化而再成型加工的塑料,其一般由線型或支鏈型聚合物作為基材。如以聚乙烯,聚丙烯、聚氯乙烯,聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物為基材的塑料。 熱固性塑料是指只能進(jìn)行一次成型加工的塑料,
17、其一般由具有反應(yīng)活性的低聚物作基材,在成型加工過程中加固化劑經(jīng)交聯(lián)而變?yōu)轶w型交聯(lián)聚合物。一次成型后加熱不能再軟化或熔化,因而不能再進(jìn)行成型加工。其基材為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂和脲醛樹脂等。 11、簡(jiǎn)述理想乳液聚合體系的組分、聚合前體系中的三相和聚合的三個(gè)階段的標(biāo)志? 理想乳液聚合體系是由難溶于水的單體、介質(zhì)水、水溶性引發(fā)劑和陰離子型乳化劑四部分組成。聚合前體系中有三相:水相、油相和膠束相。 乳液聚合三個(gè)階段的標(biāo)志: 乳膠粒生成期(增速期):水溶性引發(fā)劑,在水相中分解成初級(jí)自由基,可使溶于水中的單體迅速引發(fā),形成單體自由基或短鏈自由基,并進(jìn)入增溶單體的膠束中繼續(xù)進(jìn)行鏈增長(zhǎng)。未增溶單體
18、的膠束消失,乳膠粒數(shù)目固定(101415),聚合轉(zhuǎn)化率從0達(dá)15%。 恒速期:聚合反應(yīng)在乳膠粒中繼續(xù)進(jìn)行鏈增長(zhǎng),乳膠粒中的單體不斷消耗,由單體液滴經(jīng)水相不斷擴(kuò)散而加以補(bǔ)充。單體液滴仍然起供應(yīng)單體的倉庫的作用,至單體液滴消失。由于乳膠粒數(shù)目固定,其中單體濃度恒定,聚合速率恒定。此時(shí),乳膠粒中單體和聚合物各點(diǎn)一半,稱為單體-聚合物乳膠粒,聚合轉(zhuǎn)化率從15% 達(dá)50%。 降速期:當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)50%左右時(shí),單體液滴全部消失,單體液滴中單體全部進(jìn)入乳 膠粒,形成單體聚合物乳膠粒。單體液滴的消失標(biāo)志著聚合的第二階段的結(jié)束和第三階段的開始,此時(shí)再無單體補(bǔ)充,聚合只能消耗單體聚合物乳膠粒中的單體,隨聚
19、合反應(yīng)的進(jìn)行,單體濃度的降低,聚合速率降低,直至單體耗盡,聚合結(jié)束,最后形成聚合物乳膠粒。12、氯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯聚合時(shí),都存在自動(dòng)加速現(xiàn)象,三者有何差別?氯乙烯懸浮聚合時(shí),選用半衰期適當(dāng)(例如)的引發(fā)劑或復(fù)合引發(fā)劑,基本上接近勻速反應(yīng),解釋其原因。答:氯乙烯聚合體系為沉淀聚合體系。聚氯乙烯在氯乙烯中雖不溶解,但能溶脹,使活性中心包裹不深,加之聚氯乙烯大分子生成的主要方式是氯乙烯鏈自由基向氯乙烯單體的轉(zhuǎn)移反應(yīng),所以自動(dòng)加速現(xiàn)象比一般的沉淀聚合體系產(chǎn)生的晚。選用半衰期適當(dāng)?shù)囊l(fā)劑或復(fù)合引發(fā)劑接近勻速反應(yīng)的原因是自動(dòng)加速速率和正常聚合速率的衰減正好互補(bǔ)。苯乙烯、甲基丙烯酸聚合體系為均相
20、聚合體系,但由于單體對(duì)聚合物溶解性能的不同,聚合過程中,自動(dòng)加速現(xiàn)象出現(xiàn)的早晚和表現(xiàn)程度各不相同。苯乙烯是聚苯乙烯的良溶劑,長(zhǎng)鏈自由基在其中處于比較伸展的狀態(tài),轉(zhuǎn)化率到30%出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象。甲基丙烯酸甲酯是聚甲基丙烯酸甲酯的不良溶劑,長(zhǎng)鏈自由基在其中有一定的卷曲,轉(zhuǎn)化率達(dá)10%15%開始出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象。13、推導(dǎo)共聚物組成微分方程時(shí)有哪些假定?為什么該方程只能應(yīng)用于低轉(zhuǎn)化率的條件?并寫出共聚物組成微分方程。二元共聚物組成的微分方程是該方程是在以下假定條件下推導(dǎo)出來的: 鏈自由基的活性與鏈長(zhǎng)基本無關(guān),僅決定于鏈自由基末端結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu); 共聚物聚合度很大,用于引發(fā)所消耗的單體遠(yuǎn)小于用于增長(zhǎng)所
21、消耗的單體,引發(fā)和終止對(duì)共聚物組成無影響; 穩(wěn)態(tài)的假定,假定共聚反應(yīng)進(jìn)行了一段時(shí)間后,兩種鏈自由基的濃度都不變,為定值,即自由基的生成速率與消失速率相等,體系進(jìn)入穩(wěn)態(tài),達(dá)到動(dòng)平衡。因?yàn)榉€(wěn)態(tài)的假定只有在低轉(zhuǎn)化率(<5%10%)時(shí)才成立,因此該方程只能適用于低轉(zhuǎn)化率情況。14、試說明離子交換樹脂在水的凈化和海水淡化方面的應(yīng)用?離子交換樹脂可以凈化水和使海水淡化,因?yàn)楫?dāng)水或溶液通過陽離子交換樹脂后,水中的陽離子Na+, Ca+2, Mg+2等進(jìn)入到樹脂上,樹脂上的H+進(jìn)入到水中或溶液中,因而,水中的陽離子只剩下H+;而后再將水通過陰離子交換樹脂,水中的陰離子Cl-, CO-2, SO4-2等進(jìn)
22、入到樹脂中,樹脂上的 -OH進(jìn)入到水中或溶液中,因而水中的陰離子只剩下-OH 從而使水凈化,海水淡化。用離子交換樹脂處理過的水稱為去離子水,它在工業(yè)、實(shí)驗(yàn)室和鍋爐用水得到廣泛應(yīng)用。用離子交換樹脂處理水比用蒸餾方法效率高,設(shè)備簡(jiǎn)單,節(jié)約電能。15、與自由基聚合相比較,試說明離子聚合反應(yīng)在引發(fā)劑種類、單體結(jié)構(gòu)的特征和溶液劑性質(zhì)等三方面的特征?離子型聚合與自由基聚合都屬連鎖聚合的范疇,但兩者有很大差別。 引發(fā)劑種類自由基聚合的引發(fā)劑是易產(chǎn)生自由基的物質(zhì)如過氧化物,偶氮化合物。而離子聚合的引發(fā)劑是“酸”或“堿”等,易產(chǎn)生離子的物質(zhì)。 單體結(jié)構(gòu)自由基聚合的單體是含有弱的吸電子取代基和共軛取代基的烯類單體
23、.陰離子聚合的單體是含有強(qiáng)的吸電子取代基和共軛取代基的烯類單體.陽離子聚合的單體是含有強(qiáng)的推電子取代基和共軛取代基的烯類單體。 溶劑的性質(zhì)在自由基聚合中,溶劑的引入降低了單體濃度,從而降低了聚合速率;由于鏈自由基向溶劑的轉(zhuǎn)移反應(yīng),降低了聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量.在離子聚合中,溶劑的引入不僅降低了單體的濃度,還嚴(yán)重影響著增長(zhǎng)活性中心的形態(tài)和結(jié)構(gòu),從而影響聚合速率和聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量及其分布,同時(shí)還影響著聚合物的立構(gòu)規(guī)整性。16、界面縮聚的特點(diǎn)是什么? 界面縮聚是不平衡縮聚,需采用高反應(yīng)活性的單體,反應(yīng)可在低溫下進(jìn)行,逆反應(yīng)的速率很低,甚至為0。屬于不平衡縮聚。縮聚中產(chǎn)生的小分子副產(chǎn)物容易除去,不需
24、要熔融縮聚中的真空設(shè)備。同時(shí),由于溫度較低避免了高溫下產(chǎn)物氧化變色降解等不利問題。 反應(yīng)溫度低,相對(duì)分子質(zhì)量高。 反應(yīng)總速率與體系中單體的總濃度無關(guān),而僅決定于界面處的反應(yīng)物濃度.只要及時(shí)更換界面,就不會(huì)影響反應(yīng)速率。聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量與反應(yīng)程度、本體中官能團(tuán)物質(zhì)的量之比關(guān)系不大, 但與界面處官能團(tuán)物質(zhì)的量有關(guān). 界面縮聚由于需要高反應(yīng)活性單體,大量溶劑的消耗,使設(shè)備體積寵大,利用率低。因此,其應(yīng)用受到限制。17、請(qǐng)指出在什么條件下自由基聚合反應(yīng)速率Rp與引發(fā)劑濃度c(I)的反應(yīng)級(jí)數(shù)為: 0級(jí); 0.5級(jí); 0.51級(jí); 1級(jí) 00.5級(jí)。答:: 熱聚合時(shí),聚合速率與引發(fā)劑濃度無關(guān)。 雙基終
25、止時(shí),聚合速率對(duì)引發(fā)劑濃度為0.5級(jí)反應(yīng)。 單、雙基終止兼而有之時(shí),聚合速率對(duì)引發(fā)劑濃度為0.51級(jí)反應(yīng)。 單基終止時(shí),聚合速率對(duì)引發(fā)劑濃度為1級(jí)反應(yīng)。 選用偶氮苯三苯甲烷引發(fā)劑時(shí),聚合速率對(duì)引發(fā)劑濃度為00.5級(jí)反應(yīng)。 18、為什么自由基聚合時(shí)聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量與反應(yīng)時(shí)間基本無關(guān),縮聚反應(yīng)中聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增大?自由基聚合遵循連鎖聚合機(jī)理:鏈增加反應(yīng)的活化能很低,聚合反應(yīng)一旦開始,在很短的時(shí)間內(nèi)(0.01s幾秒)就有成千上萬的單體參加了聚合反應(yīng),也就是生成一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量幾萬幾十萬的大分子只需要0.01s幾秒的時(shí)間(瞬間可以完成),體系中不是聚合物就是單體,不會(huì)停留在中間
26、聚合度階段,所以聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量與反應(yīng)時(shí)間基本無關(guān)。而縮聚反應(yīng)遵循的是逐步聚合機(jī)理:?jiǎn)误w先聚合成低聚體,低聚體再聚合成高聚物。鏈增加反應(yīng)的活化較高,生成一個(gè)大分子的時(shí)間很長(zhǎng),幾乎是整個(gè)聚合反應(yīng)所需的時(shí)間,縮聚物的相對(duì)分子質(zhì)量隨聚合時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。19、何謂聚合物官能團(tuán)的化學(xué)轉(zhuǎn)化?在聚合物官能團(tuán)的化學(xué)轉(zhuǎn)化中,影響官能團(tuán)轉(zhuǎn)化的因素是什么?官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化率一般為多少?答:由于高分子的化學(xué)反應(yīng)是通過官能團(tuán)的化學(xué)轉(zhuǎn)化而實(shí)現(xiàn)的,所以又可以將聚合物的化學(xué)反應(yīng)稱為聚合物官能團(tuán)的化學(xué)轉(zhuǎn)化。因?yàn)榫酆衔锏幕瘜W(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性,官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化,一般為86.5%。這主要是因?yàn)閿U(kuò)散因素的影響、鄰近基團(tuán)的影響和相鄰官能團(tuán)成對(duì)
27、反應(yīng)的限制。20、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、馬來酸酐、醋酸乙烯、丙烯腈等單體分別與丁二烯共聚,試以交替傾向的次序排列上述單體,并說明原因。單體(M1)單體(M2)甲基丙烯酸甲酯丁二烯0.250.750.1875丙烯酸甲酯丁二烯0.050.760.038苯乙烯丁二烯0.581.350.783馬來酸酐丁二烯5.74×10-50.3251.86×10-5醋酸乙烯丁二烯0.01338.450.499丙烯腈丁二烯0.020.30.006根據(jù) 乘積的大小,可以判斷兩種單體交替共聚的傾向。即趨向于0 ,兩單體發(fā)生交替共聚;r1r2越趨于零,交替傾向越大。根據(jù)單體的r1、r2和r
28、1r2值上述各單體與丁二烯產(chǎn)生交替共聚的次序?yàn)椋厚R來酸酐>丙烯腈>丙烯酸甲酯>甲基丙烯酸甲酯>醋酸乙烯>苯乙烯。21、寫出合成下列聚合物的聚合反應(yīng)簡(jiǎn)式(每錯(cuò)一個(gè)方程式扣1分): 合成天然橡膠 聚3,3-二氯甲基丁氧環(huán) 聚甲基丙烯酸甲酯 聚二甲基硅氧烷 聚甲苯基-2,4-二氨基甲酸丁二醇酯解22、聚合時(shí),聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量隨時(shí)間的變化有何特征?與機(jī)理有何關(guān)系?單體轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化有何特征?與機(jī)理有何關(guān)系?自由基聚合時(shí),聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量與時(shí)間關(guān)系不大。這是因?yàn)殒溤鲩L(zhǎng)反應(yīng)使聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量增加,而鏈增長(zhǎng)反應(yīng)的活化能很低(Ep約2034kJ/mol)鏈增長(zhǎng)反應(yīng)
29、的速率很高,生成一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為幾萬至幾十萬的大分子的時(shí)間非常短只需要0.01S幾秒的時(shí)間,是瞬間完成的,延長(zhǎng)時(shí)間對(duì)聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量關(guān)系不大。單體的轉(zhuǎn)化率隨聚合時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,這是因?yàn)樽杂苫酆系娜^程可以區(qū)分為鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止和鏈轉(zhuǎn)移等四個(gè)基元反應(yīng),其中引發(fā)劑分解活化能Ed較高(約125150 kJ/mol),鏈引發(fā)速率最慢,是控制整個(gè)聚合速率的關(guān)鍵,延長(zhǎng)聚合時(shí)間主要是為了提高單體的轉(zhuǎn)化率,23、懸浮聚合時(shí),選用半衰期適當(dāng)(t1/2=1.5h2.0h)的引發(fā)劑或復(fù)合引發(fā)劑,基本上接近勻速反應(yīng),為什么?氯乙烯聚合體系為沉淀聚合體系。聚氯乙烯(PVC)在氯乙烯中雖不溶解,但能夠溶脹
30、,聚合初期包裹程度不深,加上PVC大分子生成的主要方式是PVC鏈自由基向氯乙烯單體的轉(zhuǎn)移反應(yīng),如果選用半衰期t1/2較大的低活性引發(fā)劑,轉(zhuǎn)化率要到70%左右時(shí),自動(dòng)加速現(xiàn)象才表現(xiàn)的最顯著;如果選用半衰期限適當(dāng)(t1/2=1.5h2.0h)低活性和高活性復(fù)合引發(fā)劑, 使正常速率的衰減剛好能與自動(dòng)加速互補(bǔ),則可接近勻速反應(yīng)。24、(45例)說明線型聚合物和體型聚合物在構(gòu)象和性能方面的特點(diǎn)? 線型聚合物線型聚合物它沒有支鏈,可能是鋸齒型、無規(guī)線團(tuán)、折疊鏈或螺旋鏈。其加熱時(shí)可熔融,加入溶劑時(shí)可溶解。線型聚合物如聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS) 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(
31、PP)聚四氟乙烯(PTFE)、聚碳酸酯(PC)、尼龍(PA)、滌綸(PET)、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物(PVC-VAC)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等等。 體型聚合物體型聚合物它可能是星型、支鏈型、梳型、梯型或交聯(lián)大分子。其加熱時(shí)不能熔融,加入溶劑時(shí)不能溶解。體型聚合物如酚醛樹脂(PF)、脲醛樹脂(VF) 環(huán)氧樹脂(EP不飽和聚酯樹脂)和聚氨酯(PU)等等。25、烯酸甲酯、醋酸乙烯、苯乙烯自由基聚合時(shí),都存在自動(dòng)加速現(xiàn)象,三者有何差別,并說明有差別的原因? 甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、苯乙烯的聚合體系屬均相聚合體系。在均相聚合體系中,由于單體對(duì)聚合物溶解性能不同,聚合過程中自動(dòng)加速現(xiàn)象出現(xiàn)的早
32、晚和表現(xiàn)程度各不相同。 甲基丙烯酸甲酯是聚甲基丙烯酸甲酯的不良溶劑,長(zhǎng)鏈自由基在其中有一定的卷曲,轉(zhuǎn)化率達(dá)10%15%開始出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象。苯乙烯是聚苯乙烯的良溶劑,長(zhǎng)鏈自由基在其中處在比較伸展的狀態(tài),轉(zhuǎn)化率到30%時(shí)才出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象。醋酸乙烯是聚醋酸乙烯的極良溶劑,長(zhǎng)鏈自由基在其中處在伸展的狀態(tài),轉(zhuǎn)化率到40%時(shí)才出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象。四、選擇正確答案填入( )中。 自由基共聚合可得到( 、 )共聚物。 無規(guī)共聚物 交替共聚物 為了得到立構(gòu)規(guī)整的PP,丙烯可采用( )聚合。 配位聚合 工業(yè)上為了合成聚碳酸酯可采用、 聚合方法熔融縮聚界面縮聚 聚合度基本不變的化學(xué)反應(yīng)是( ) PVAc的醇解 表
33、征引發(fā)劑活性的參數(shù)是(、 ) t1/2 kd6、某工廠用PVC為原料制搪塑制品時(shí),從經(jīng)濟(jì)效果和環(huán)境考慮,他們決定用聚合方法。 乳液聚合法生產(chǎn)的PVC 7、為了提高棉織物的防蛀和防腐能力,可以采用烯類單體與棉纖維輻射技術(shù)或化學(xué)引發(fā)接枝的方法,最有效的單體是 CH2=CH-CN 8、在乙酸乙烯酯的自由基聚合反應(yīng)中加入少量苯乙烯,會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)停止; 9、丙烯酸單體在85下采用K2S2O8為引發(fā)劑,在水溶液中引發(fā)聚合,可制得Mn10000的產(chǎn)品。若要制得Mn10000的產(chǎn)品,在聚合配方和工藝上可采取 加入水溶液性相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑; 增加水的用量,降低單體濃度; 增加引發(fā)劑的用量 提高聚合溫度。10
34、、為了改進(jìn)聚乙烯(PE)的粘接性能,需加入第二單體CH2=CH-OCOCH311、聚合物聚合度不變的化學(xué)反應(yīng)是 聚醋酸乙烯醇解12、聚合物聚合度變小的化學(xué)反應(yīng)是 聚甲基丙烯酸甲酯解散聚13、接技共聚物可采用( )聚合方法。 聚合物的化學(xué)反應(yīng)14、為了得到立構(gòu)規(guī)整的1.4-聚丁二烯,1,3 丁二烯可采用聚合。 配位聚合15、工業(yè)上為了合成滌綸樹脂(PET)可采用( )聚合方法。 熔融縮聚16、聚合度變大的化學(xué)反應(yīng)是( ) 高抗沖PS的制備 17、表征聚合物相對(duì)分子質(zhì)量的參數(shù)是( 、 )Xn 五、計(jì)算題 用過氧化二苯甲酰(BPO)作引發(fā)劑,60研究甲基丙烯酸甲酯的本體聚合。已知:C (偶合終止系數(shù)
35、)0.15; D (歧化終止系數(shù))0.85; f 0.8;kp3.67×102 L/ mol.s; kd 2.0×10-6 s-1;kt9.30×106 L/ mol.s; c(I)0.01 mol / L;CM1.85×10-5; CI2×10-2;甲基丙烯酸甲酯的密度為0.937 g./ cm3;解:計(jì)算聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的平均聚合度。(2分) (2分) (2分) (15分)甲基丙烯酸甲酯(M1)與苯乙烯(M2),在60下進(jìn)行自由基共聚合。已知:r 1= 0.46 , r 2=0.52 ;計(jì)算: (10分)畫出曲線(計(jì)算五個(gè)點(diǎn))。
36、 (5分)起始單體投料比 m1 :m2 0.85 :0.15 (質(zhì)量比),聚合初期共聚物組成 =?00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.000.1560.2660.3510.4230.4900.5590.6290.7150.8291.0(2分)(1分)0.80.60.40.2·00.20.40.60.81.0x 1圖 曲線(2分) ( 5分) 欲使環(huán)氧樹脂(環(huán)氧值為0.2),用官能團(tuán)等摩爾的二乙烯基三胺固化,用Carothers方程和Flory統(tǒng)計(jì)公式分別計(jì)算凝膠點(diǎn)Pc。(3分)用Carothers方程計(jì)算凝膠點(diǎn)Pc : (2分)用Flory統(tǒng)計(jì)公式計(jì)算凝膠點(diǎn)P
37、c :4、 (15分)以過氧化二苯甲酰(BPO)作引發(fā)劑,60研究苯乙烯在苯中的聚合。已知:苯乙烯溶液濃度為1.0 mol/L,過氧化物的濃度為0.01 mol/L,引發(fā)和聚合的初速分別為4.0×10-11mol / L.s t和 1.5×10-7 mol / L.s 。CM8.0×10-5; CI3.2×10-4;CS2.3×10-6;60 苯乙烯的密度為0.887 g./ mL;60 苯的密度為0.839 g./ mL;計(jì)算: (2分) f kd 。(2分)(2分) (13分)聚苯乙烯(PS)的平均聚合度 (1分)(2分) (2分)(1分)
38、(4分)5、(共12分)工業(yè)上為了合成具有一定相對(duì)分子質(zhì)量的聚酰胺-1010,一般先將癸二胺(M1 =172)和癸二酸(M2 =202)制備成“1010鹽”,然后再進(jìn)行縮聚?,F(xiàn)已知該“1010鹽”為中性,因此另加1.0%(以單體總數(shù)計(jì))mol的苯甲酸(M=122)作為官能團(tuán)封鎖劑控制聚酰胺-1010的相對(duì)分子質(zhì)量,若反應(yīng)程度P0.998,請(qǐng): (6分)寫出合成聚酰胺-1010有關(guān)的聚合反應(yīng)方程式。(6分)計(jì)算該聚酰胺-1010的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量。解: 寫出合成聚酰胺-1010有關(guān)的聚合反應(yīng)方程式。 制備“1010鹽” (2分) (2分)“1010鹽”為中性,意味著-NH2=-COOH),則加入
39、單官能團(tuán)化合物苯甲酸做相對(duì)分子質(zhì)量穩(wěn)定劑,控制尼龍1010的相對(duì)分子質(zhì)量: (2分)() 計(jì)算該聚酰胺-1010的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量(1分)(1分)(2分)(2分)6、 (8分) 苯乙烯(M1)與丁二烯(M2),在5下進(jìn)行自由基共聚合。已知:M1、M2均聚鏈增長(zhǎng)速率常數(shù)分別為49.0和25.1 L/ mol.S;M1與M2共聚、M2與M1共聚鏈增長(zhǎng)速率常數(shù)分別為76.6和18.2 L/mol.s;起始投料比 m1 :m2 1 :8 (質(zhì)量比)。請(qǐng): 計(jì)算聚合初期共聚物組成x1=?(2分)(2分)解: (1分) (3分)7、 ( 5分) 欲使環(huán)氧樹脂(環(huán)氧值為0.2),用官能團(tuán)等摩爾的乙二胺固化,
40、用Carothers方程和Flory統(tǒng)計(jì)公式分別計(jì)算凝膠點(diǎn)Pc。(3分)用Carothers方程計(jì)算凝膠點(diǎn)Pc :(1分)(1分) (2分)用Flory統(tǒng)計(jì)公式計(jì)算凝膠點(diǎn)Pc :(1分)8、何謂一次投料法?在高聚物生產(chǎn)中,共聚物組成是一個(gè)重要的生產(chǎn)指標(biāo),為了能得到共聚物組成比較均一的共聚物,下述那種共聚體系適用一次投料法?并說明原因? (2分)一次投料法:兩種單體M1,M2共聚, r1<1,r2<1, 而所需的共聚物組成又與恒比共聚點(diǎn)的組成相接近時(shí),那就可以將兩種單體按恒比共聚點(diǎn)的組成將兩單體混合配料一次投入反應(yīng)器,控制一定的轉(zhuǎn)化率,結(jié)束反應(yīng)。 (1分)氯乙烯(M1)和醋酸乙烯(M
41、2) 共聚;r1=1.68 ,r2=0.23,要求共聚物中氯乙烯單體單元的含量為72wt%。.因:r1=1.68>1 ,r2=0.23<1不符合 r1<1,r2<1,的條件,所以不能用一次投料法。 (3分)苯乙烯(M1)和順丁烯二酸二乙酯(M2)共聚;r1=0.30 ,r2=0.35要求共聚物中苯乙烯單體單元含量為45wt%。因r1=0.30 ,r2=0.35,符合 r1<1,r2<1,的條件,該共聚體系屬非理想恒比共聚體系,恒比共聚點(diǎn)的組成是:所要求的共聚物中苯乙烯單體單元含量為: 與恒比共聚點(diǎn)的組成相接近,因此,該共聚體系可以采用一次投料法。 (3分)丁
42、二烯(M1)和異戊二烯(M2)共聚:r1=0.75 ,r2=0.85,要求共聚物中丁二烯單體單元含量為81wt%因r1=0.75 , r2=0.85,符合 r1<1,r2<1,的條件,該共聚體系屬非理想恒比共聚體系,恒比共聚點(diǎn)的組成是:所要求的共聚物中丁二烯單體單元含量為: 與恒比共聚點(diǎn)的組成相差較多,因此,該共聚體系不能采用一次投料法。9、多少摩爾的苯甲酸加到等摩爾的己二酸和己二胺中,能使聚酰胺-66的相對(duì)分子質(zhì)量=10000?并寫出有關(guān)的聚合反應(yīng)方程式。已知:苯甲酸的相對(duì)分子質(zhì)量,反應(yīng)程度。解:(3分)有關(guān)的聚合反應(yīng)方程式: 根據(jù)已知條件可求得己二酸或己二胺的摩爾數(shù)n 根據(jù)以上
43、計(jì)算結(jié)果,己二胺中:-NH2的摩爾數(shù),己二酸中-COOH的摩爾數(shù)為,苯甲酸的摩爾數(shù)為 10、將2mol醋酸乙烯酯及0.01mol過氧化十二酰溶于苯中,得2L溶液,60進(jìn)行聚合,6h聚合完畢,得到平均相對(duì)分子質(zhì)量為110,000的聚合物。問: 若引發(fā)劑濃度改為0.004mol/L,得到的聚合物的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量? 若反應(yīng)混合物以苯稀釋至5L,得到的聚合物的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量? 加入鏈轉(zhuǎn)移劑異丙苯0.05g(),CS =360,得到的聚合物的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量?解: 引發(fā)劑濃度改為0.004mol/L(1分),(1分僅改變引發(fā)劑濃度,改變前后 (1分)即 (1分)(2分) 反應(yīng)混合物以苯稀釋至5L,單
44、體濃度,引發(fā)劑濃度均發(fā)生改變 稀釋后(1分) (1分) (1分)即聚合物平均相對(duì)分子質(zhì)量 (1分) (2分) 加入鏈轉(zhuǎn)移劑異丙苯0.05g,CS =360加入鏈轉(zhuǎn)移劑,發(fā)生鏈自由基向鏈轉(zhuǎn)移劑的轉(zhuǎn)移反應(yīng),使聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量降低 (2分) 平均相對(duì)分子質(zhì)量為110000的聚乙酸乙烯酯(1分) (1分) (3分) 平均相對(duì)分子質(zhì)量(1分)11、苯乙烯在60以過氧化二特丁基為引發(fā)劑,苯為溶劑進(jìn)行溶液聚合。當(dāng)單體苯乙烯的濃度c(M)=1mol/L,引發(fā)劑濃度c(I)=0.01mol/L時(shí),引發(fā)和聚合的初速分別為4×10-11 mol/L·s和1.5×10-7mol/L&
45、#183;s。試根據(jù)計(jì)算判斷低轉(zhuǎn)化率下,在上述聚合反應(yīng)中鏈終止的主要方式?真正終止和鏈轉(zhuǎn)移終止的比例?已知:60時(shí)CM=8.0×10-5,Cl=3.2×10-4,CS=2.3×10-6,苯乙烯的密度為0.887g/mL,苯的密度為0.839g/mL。設(shè)苯乙烯-苯體系為理想溶液。解: c(M)=1.0mol/L, c(I)=0.01 mol/Lmol / (L·s), mol/(L·s) (2分)苯乙烯-苯體系為理想溶液,mol/L (2分)苯乙烯60時(shí),動(dòng)力學(xué)鏈終止完全是偶合終止, (1分) (2(5分) (1分)偶合終止所占的比例為 (2分)
46、轉(zhuǎn)移終止所占的比例為: (2分)12、等摩爾比的乙二醇和對(duì)苯二甲酸于280下進(jìn)行縮聚反應(yīng),已知平衡常數(shù)K=4.9。如果達(dá)到平衡時(shí)所得聚酯的=15。 用縮聚反應(yīng)中官能團(tuán)等活性理論的假定表示該縮聚反應(yīng),并推導(dǎo)平衡常數(shù)K和平均聚合度的關(guān)系式。 試問此時(shí)體系中殘存的小分子水的摩爾分?jǐn)?shù)為多少?解:用縮聚反應(yīng)中官能團(tuán)等活性理論的假定表示該縮聚反應(yīng): t=0 n0 n0 P 0 0t時(shí)平衡 n n K (n0-n ) nW (5分,每錯(cuò)一處扣除1分)式中 n0起始羥基和羧基的官能團(tuán)數(shù)目;P平衡時(shí)反應(yīng)程度;nw平衡時(shí)小分子水的分子數(shù)。推導(dǎo)平衡常數(shù)K和平均聚合度的關(guān)系式: (1分) (2分)即體系殘余的小分子水
47、的分?jǐn)?shù)。 (共13分)甲基丙烯酸甲酯(M1)與苯乙烯(M2),在60下進(jìn)行自由基共聚合。已知:r 1= 0.46 , r 2=0.52 ;請(qǐng): (10分)畫出曲線(計(jì)算五個(gè)點(diǎn))。 (3分)為了得到:組成比較均一的共聚物應(yīng)采用何種投料方法? 解:00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.000.1560.2660.3510.4230.4900.5590.6290.7150.8291.0 (1分)(1分)1.00.80.60.40.2·00.20.40.60.81.0x 1圖 曲線(2分) 為了得到:組成比較均一的共聚物應(yīng)采用調(diào)節(jié)起始單體投料比的一次投料法(2分),使,
48、控制一定的轉(zhuǎn)化率結(jié)束反應(yīng)(1分(2分)13、二苯甲酰(BPO)為引發(fā)劑,苯乙烯自由基聚合時(shí)各基元反應(yīng)的活化能分別為Ed=125.6 kJ/mol,Ep=32.6 kJ/mol, Et=10 kJ/mol。試比較溫度從80升至90聚合物相對(duì)分子質(zhì)量的變化的情況?(2分)(1分)14的二元醇和二元酸縮聚合成聚酯,另加1.5mol%醋酸(以單體總數(shù)計(jì))作為官能團(tuán)封鎖劑。 寫出有關(guān)的聚合反應(yīng)方程式。 當(dāng)P=0.995,聚酯的平均聚合度?解: 寫出有關(guān)的聚合反應(yīng)方程式 (2分)(2分) 設(shè)二元醇和二元酸的摩爾數(shù)分別為50,則醋酸的摩爾數(shù)為1.5。 (2分)(2分)15、乙烯在60,本體聚合的聚合速率和平
49、均聚合度。已知:聚合溫度為60,苯乙烯60的密度為0.886g/mL。kp=176 L/mol.s, kt=3.6 ×107 L/mol.s (2分)(1分)(2分)=5.0×1012個(gè)/mL.s(自由基的生成速率)(3分)16、000g環(huán)氧樹脂(環(huán)氧值為0.2),用官能團(tuán)等摩爾的乙二胺固化。請(qǐng): (6分)用Carothers方程和Flory統(tǒng)計(jì)公式分別計(jì)算凝膠點(diǎn)Pc。 (3分)計(jì)算固化劑的用量。解: 用Carothers方程計(jì)算凝膠點(diǎn)Pc :(2分) 用Flory統(tǒng)計(jì)公式計(jì)算凝膠點(diǎn)Pc :(2分) 17、苯乙烯(M1)和丁二烯(M2)60進(jìn)行自由基共聚合。已知:r1=0。
50、73 ,r2=1。39,欲得到共聚物中單體單元苯乙烯 :丁二烯 = 3 0 :70(質(zhì)量比),的共聚物問:(10分)做曲線, (5)計(jì)算兩種單體的起始配比?(質(zhì)量比)解: 請(qǐng)將計(jì)算結(jié)果列入表中: 00.20.40.60.81.000.1530.3250.5200.7441.0x1 。 。 。 。曲線(2分)解 (4分) (2分)18、計(jì)算苯乙烯本體聚合的聚合速率和聚苯乙烯的平均聚合度。已知:聚合溫度為60,L/mol·s L/mol·s;1.1×1012個(gè)分子/ mL·s,60苯乙烯的密度為0.887g·mL-1 (1分)(1分)(3分)(2分
51、)(3分)19、氯乙烯自由基聚合時(shí),聚氯乙烯的相對(duì)分子質(zhì)量為什么與引發(fā)劑的濃度基本無關(guān)而僅決定聚合溫度?解:氯乙烯自由基聚合時(shí),聚氯乙烯鏈自由基向單體氯乙烯的轉(zhuǎn)移速度很大,以致超過正常的終止速率,成為生成聚氯乙烯大分子的主要方式。 (2分)即(2分)CM是溫度的函數(shù)。因此,聚氯乙烯的相對(duì)分子質(zhì)量與引發(fā)劑的濃度基本無關(guān)而僅決定聚合溫度。 (4分)氯乙烯鏈自由基向單體的鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)與溫度的關(guān)系如下 (R 8.31 J /mol·K)(2分)試求:聚合溫度為45、55時(shí)聚氯乙烯的平均聚合度? (2分)20、等摩爾的二元酸和二元醇經(jīng)外加酸催化縮聚,試證明P從0.98到0.99所需的時(shí)間與從開始到P0.98所需的時(shí)間相近。等物質(zhì)量的二元酸和二元醇,經(jīng)外加酸催化縮聚的聚酯化反應(yīng)中 (1分) (1分)時(shí),所需反應(yīng)時(shí)間 (1分)時(shí),所需反應(yīng)時(shí)間 (1分)所以 ,故P由0.98到0.99所需時(shí)間與從開始至P=0.98所需的時(shí)間相近。六、寫出鏈引發(fā)反應(yīng)方程式將下列單體和引發(fā)劑進(jìn)行匹配(按單體逐個(gè)寫出),寫出可能發(fā)生的鏈
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