高分子化學(第五版)潘祖仁版課后習題答案解析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上完美 WORD 格式第一章緒論思考題1. 舉例說明單體、 單體單元、 結(jié)構(gòu)單元、 重復(fù)單元、 鏈節(jié)等名詞的含義， 以及它們之間的相互關(guān)系和區(qū)別。答：合成聚合物的原料稱做單體，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，縮聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和對苯二甲酸等。在聚合過程中，單體往往轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)單元的形式，進入大分子鏈，高分子由許多結(jié)構(gòu)單元重復(fù)鍵接而成。在烯類加聚物中，單體單元、結(jié)構(gòu)單元、重復(fù)單元相同，與單體的元素組成也相同，但電子結(jié)構(gòu)卻有變化。在縮聚物中，不采用單體單元術(shù)語，因為縮聚時部分原子縮合成低分子副產(chǎn)物析出，結(jié)構(gòu)單元的元素組成不再與單體相同。如果用2 種單體縮聚成縮聚物

2、，則由2 種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成重復(fù)單元。聚合物是指由許多簡單的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵重復(fù)鍵接而成的分子量高達104-10 6 的同系物的混合物。聚合度是衡量聚合物分子大小的指標。以重復(fù)單元數(shù)為基準，即聚合物大分子鏈上所含重復(fù)單元數(shù)目的平均值，以 DP 表示；以結(jié)構(gòu)單元數(shù)為基準，即聚合物大分子鏈上所含結(jié)構(gòu)單元數(shù)目的平均值，以 X n 表示。2. 舉例說明低聚物、齊聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子諸名詞的的含義，以及它們之間的關(guān)系和區(qū)別。答：合成高分子多半是由許多結(jié)構(gòu)單元重復(fù)鍵接而成的聚合物。聚合物（polymer ）可以看作是高分子（macromolecule ）的同義詞，也曾使用large or b

3、ig molecule的術(shù)語。從另一角度考慮，大分子可以看作1 條大分子鏈，而聚合物則是許多大分子的聚集體。根據(jù)分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但兩者并無嚴格的界限，一般低聚物的分子量在幾千以下， 而高聚物的分子量總要在萬以上。 多數(shù)場合， 聚合物就代表高聚物， 不再標明“高”字。齊聚物指聚合度只有幾幾十的聚合物，屬于低聚物的范疇。低聚物的含義更廣泛一些。3. 寫出聚氯乙烯、聚苯乙烯、滌綸、尼龍 -66 、聚丁二烯和天然橡膠的結(jié)構(gòu)式（重復(fù)單元）。選擇其常用分子量，計算聚合度。聚合物結(jié)構(gòu)式（重復(fù)單元）聚氯乙烯-CH 2CHCl-n聚苯乙烯-CH2CH(CH )-n6 5

4、滌綸-OCH 2CH2O OCC6H4CO- n尼龍 66（聚酰胺 -66 ）-NH(CH ) NH CO(CH) CO-n262 4聚丁二烯-CH2CH=CHCH-n2天然橡膠-CH CH=C(CH)CH -n232聚合物分子量 / 萬結(jié)構(gòu)單元分子DP=n特征量 / 萬專心-專注-專業(yè)專業(yè)整理知識分享完美 WORD 格式塑料8002400足夠的聚合度，才能達到一定聚氯乙烯51562.59602900強度，弱極性要求較高聚合度。聚苯乙烯1030104(9622885)纖維極性，低聚合度就有足夠的強滌綸1.82.360+132=19294120度聚酰胺 -661.21.8114+112=2265

5、380橡膠非極性，高分子量才賦予高彈順- 聚丁二烯25305446005600性和強度(4630-5556)天然橡膠20406829005900(2941-5882)4. 舉例說明和區(qū)別：縮聚、聚加成和逐步聚合，加聚、開環(huán)聚合和連鎖聚合。答：按單體 - 聚合物組成結(jié)構(gòu)變化，可將聚合反應(yīng)分成縮聚、加聚、開環(huán)聚合三大類；而按機理，可分成逐步聚合和連鎖聚合兩類。1）縮聚、聚加成和逐步聚合縮聚是官能團單體間多次縮合反應(yīng)的結(jié)果，除了縮聚物為主產(chǎn)物外，還有低分子副產(chǎn)物產(chǎn)生，縮聚物和單體的元素組成并不相同。逐步聚合是無活性中心，單體中不同官能團之間相互反應(yīng)而逐步增長，每步反應(yīng)的速率和活化能大致相同。大部分縮

6、聚屬于逐步聚合機理，但兩者不是同義詞。聚加成反應(yīng)是含活潑氫功能基的親核化合物與含親電不飽和功能基的親電化合物之間的聚合。屬于非縮聚的逐步聚合。2）加聚、開環(huán)聚合和連鎖聚合加聚是烯類單體加成聚合的結(jié)果，無副產(chǎn)物產(chǎn)生，加聚物與單體的元素組成相同。連鎖聚合由鏈轉(zhuǎn)移、增長、終止等基元反應(yīng)組成，其活化能和速率常數(shù)各不相同。多數(shù)烯類單體的加聚反應(yīng)屬于連鎖聚合機理。環(huán)狀單體- 鍵斷裂后而聚合成線形聚合物的反應(yīng)稱作開環(huán)聚合。近年來，開環(huán)聚合有了較大的發(fā)展，可另列一類，與縮聚和加聚并列。開環(huán)聚合物與單體組成相同，無副產(chǎn)物產(chǎn)生，類似加聚；多數(shù)開環(huán)聚合物屬于雜鏈聚合物，類似縮聚物。5. 寫出下列單體的聚合反應(yīng)式，以

7、及單體、聚合物的名稱。a. CH2=CHFb. CH =C(CH )c. HO(CH 2)5COOHd. CH2 -CH223 2|e. NH2(CH 2)6NH + HOOC(CH 2 )4COOHCH2 -O答：序號單體聚合物a2-CH 2-CHF-n 聚氟乙烯CH=CHF氟乙烯專業(yè)整理知識分享完美 WORD 格式b232異丁烯-CH2-C(CH3) 2 -n 聚異丁烯CH=C(CH)cHO(CH2) 5COOH-羥基己酸-O(CH2) 5CO-n 聚己內(nèi)酯-dCH2CH2CH2O 丁氧環(huán)-CHCHCHO- n222- 聚氧三亞甲基eNH2(CH2 ) 6NH己二胺 +-NH(CH 2 )

8、 6NHCO(CH2) 4CO- n 聚己二酰己二HOOC(CH)COOH己二酸胺（聚酰胺 -66 ，尼龍 66）246.按分子式寫出聚合物和單體名稱以及聚合反應(yīng)式。屬于加聚、 縮聚還是開環(huán)聚合， 連鎖聚合還是逐步聚合？a.b.CH 2=C(CH 3)2 nNH(CH 2 )6NHCO(CH 2)4CO nc.答：NH(CH 2)5COnd.CH 2 C(CH3 )=CHCH2n序號單體聚合物加聚、縮聚或開環(huán)連鎖、逐步聚合聚合aCH=C(CH)2異丁烯聚異丁烯加聚連鎖23bNH(CH ) NH 己二胺、聚已二酰己二胺，縮聚逐步2262HOOC(CH) COOH己二酸尼龍 6624cNH(CH)

9、 CO己內(nèi)酰胺尼龍 6開環(huán)逐步（水或酸作催25化劑）或連鎖（堿作催化劑）dCH=C(CH)-CH=CH聚異戊二烯加聚連鎖232異戊二烯7.寫出下列聚合物的單體分子式和常用的聚合反應(yīng)式：聚丙烯腈、 天然橡膠、 丁苯橡膠、 聚甲醛、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷。答：聚丙烯腈：丙烯腈CH2=CHCN天然橡膠：異戊二烯CH2=C(CH3)-CH=CH2丁苯橡膠：丁二烯 +苯乙烯 CH=CH-CH=CH+CH=CH-CH 22265聚甲醛：甲醛 CHO2CH3CH3OH+O2On聚苯醚： 2， 6 二甲基苯酚CH3CH 3聚四氟乙烯：四氟乙烯 CF =CF222CH 3H2OCH 3Cl-Si-C

10、lO-Sin-HClCH 3聚二甲基硅氧烷：二甲基硅氧烷CH 38. 舉例說明和區(qū)別線形結(jié)構(gòu)和體形結(jié)構(gòu)、熱塑性聚合物和熱固性聚合物、非晶態(tài)聚合物和結(jié)晶聚合物。專業(yè)整理知識分享完美 WORD 格式答：線形和支鏈大分子依靠分子間力聚集成聚合物，聚合物受熱時，克服了分子間力，塑化或熔融；冷卻后，又凝聚成固態(tài)聚合物。受熱塑化和冷卻固化可以反復(fù)可逆進行，這種熱行為特稱做熱塑性。但大分子間力過大（強氫鍵）的線形聚合物，如纖維素，在熱分解溫度以下，不能塑化，也就不具備熱塑性。帶有潛在官能團的線形或支鏈大分子受熱后，在塑化的同時，交聯(lián)成體形聚合物，冷卻后固化。以后受熱不能再塑化變形，這一熱行為特稱做熱固性。但

11、已經(jīng)交聯(lián)的聚合物不能在稱做熱固性。聚氯乙烯，生橡膠，硝化纖維：線形，熱塑性纖維素：線形，不能塑化，熱分解酚醛塑料模制品，硬橡皮：交聯(lián)，已經(jīng)固化，不再塑化9. 舉例說明橡膠、纖維、塑料的結(jié)構(gòu) - 性能特征和主要差別。答：現(xiàn)舉纖維、橡膠、塑料幾例及其聚合度、熱轉(zhuǎn)變溫度、分子特性、聚集態(tài)、機械性能等主要特征列于下表。聚合物聚合度Tg/ Tm/分子特性聚集態(tài)機械性能纖滌綸9012069258極性晶態(tài)高強高模量維尼龍 -66508050265強極性晶態(tài)高強高模量橡順丁橡膠5000-108-非極性高彈態(tài)低強高彈性膠硅橡膠50001 萬-123-40非極性高彈態(tài)低強高彈性塑聚乙烯15001 萬-125130

12、非極性晶態(tài)中強低模量料聚氯乙烯600160081-極性玻璃態(tài)中強中模量纖維需要有較高的拉伸強度和高模量，并希望有較高的熱轉(zhuǎn)變溫度，因此多選用帶有極性基團（尤其是能夠形成氫鍵）而結(jié)構(gòu)簡單的高分子，使聚集成晶態(tài)，有足夠高的熔點，便于燙熨。強極性或氫鍵可以造成較大的分子間力，因此，較低的聚合度或分子量就足以產(chǎn)生較大的強度和模量。橡膠的性能要求是高彈性，多選用非極性高分子，分子鏈柔順，呈非晶型高彈態(tài)，特征是分子量或聚合度很高，玻璃化溫度很低。塑料性能要求介于纖維和橡膠之間，種類繁多，從接近纖維的硬塑料（如聚氯乙烯，也可拉成纖維）到接近橡膠的軟塑料（如聚乙烯，玻璃化溫度極低，類似橡膠）都有。低密度聚乙烯

13、結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)晶度高，才有較高的熔點（ 130 ）；較高的聚合度或分子量才能保證聚乙烯的強度。等規(guī)聚丙烯結(jié)晶度高，熔點高（ 175），強度也高，已經(jīng)進入工程塑料的范圍。聚氯乙烯含有極性的氯原子，強度中等；但屬于非晶型的玻璃態(tài)，玻璃化溫度較低。使用范圍受到限制。10. 什么叫玻璃化溫度？橡膠和塑料的玻璃化溫度有何區(qū)別？聚合物的熔點有什么特征？答：玻璃化溫度及熔點是最重要的熱轉(zhuǎn)變溫度。玻璃化溫度是聚合物從玻璃態(tài)到高彈態(tài)的熱轉(zhuǎn)變溫度。受外力作用，玻璃態(tài)時的形變較小，而高彈態(tài)時的形變較大， 其轉(zhuǎn)折點就是玻璃化溫度，可用膨脹計或熱機械曲線儀進行測定。玻璃化溫度是非晶態(tài)塑料（如聚氯乙烯、聚苯乙烯等）的使用上

14、限溫度，是橡膠（如順丁橡膠、天然橡膠等）的使用下限溫度。引入極性基團、位阻較大的芳雜環(huán)和交聯(lián)是提高玻璃化溫度的三大途徑。專業(yè)整理知識分享完美 WORD 格式熔點是晶態(tài)轉(zhuǎn)變成熔體的熱轉(zhuǎn)變溫度。高分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般聚合物很難結(jié)晶完全，因此往往有一熔融范圍。熔點是晶態(tài)聚合物的使用上限溫度。規(guī)整的微結(jié)構(gòu)、適當極性基團的引入都有利于結(jié)晶，如低密度聚乙烯、等規(guī)聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺-66 等。在聚合物合成階段，除平均分子量和分布外，玻璃化溫度和熔點往往是需要表征的重要參數(shù)。計算題1. 求下列混合物的數(shù)均分子量、質(zhì)均分子量和分子量分布指數(shù)。a、組分 A：質(zhì)量 = 10g ，分子量 = 30 000； b

15、、組分 B：質(zhì)量 = 5g ，分子量= 70 000；c、組分 C：質(zhì)量 = 1g ，分子量= 100 000解：數(shù)均分子量mni M imiM nni(mi / M i )ni10513857610 / 300005 / 700001/ 質(zhì)均分子量mi M iwi M iM wmi10300005700001 105146876分子量分布指數(shù)M w / M n =46876/38576 = 1.222. 等質(zhì)量的聚合物 A 和聚合物 B 共混，計算共混物的 M n 和 M w 。聚合物 A ： M n =35,000,M w =90,000 ；聚合物 B： M n =15,000,M w =

16、300,000M n2m21000mm解：M nAM nBM wm.M wAm.M wB2m專業(yè)整理知識分享完美 WORD 格式第 2 章縮聚與逐步聚合計算題1.通過堿滴定法和紅外光譜法，同時測得21.3 g聚己二酰己二胺試樣中含有2.5010-3 mol 羧基。根據(jù)這一數(shù)據(jù)，計算得數(shù)均分子量為8520。計算時需作什么假定？如何通過實驗來確定的可靠性？如該假定不可靠，怎樣由實驗來測定正確的值？mimi 21.3g ， M n21.38520 ， N i 2.5* 103解： M n，N i2.5*10 3上述計算時需假設(shè)：聚己二酰己二胺由二元胺和二元酸反應(yīng)制得，每個大分子鏈平均只含一個羧基，且

17、羧基數(shù)和胺基數(shù)相等?？梢酝ㄟ^測定大分子鏈端基的COOH和 NH2摩爾數(shù)以及大分子的摩爾數(shù)來驗證假設(shè)的可靠性，如果大分子的摩爾數(shù)等于 COOH和 NH2 的一半時，就可假定此假設(shè)的可靠性。用氣相滲透壓法可較準確地測定數(shù)均分子量，得到大分子的摩爾數(shù)。堿滴定法測得羧基基團數(shù)、紅外光譜法測得羥基基團數(shù)24-1，試計算： a.羧基已經(jīng)2. 羥基酸 HO-(CH) -COOH進行線形縮聚，測得產(chǎn)物的質(zhì)均分子量為18,400 g/mol醌化的百分比b.數(shù)均聚合度c.結(jié)構(gòu)單元數(shù) Xn解：已知 M w18400, M 0100M根據(jù) X wMw 和 X w1p 得： p=0.989 ，故已酯化羧基百分數(shù)為 98

18、.9%。01pM w1P, M n 9251M nX nM n9251M 092.511003.等摩爾己二胺和己二酸進行縮聚，反應(yīng)程度p 為 0.500 、0.800 、 0.900 、 0.950 、0.980 、0.990 、0.995 ，試求數(shù)均聚合度X n 、 DP和數(shù)均分子量M n ，并作 X n p 關(guān)系圖。解：pX n10.500.800.9000.9500.9700.9800.9900.9950025102033.3501002001pDP=X/212.551016.652550100nM=113； X =1824458311482278378156681131822618nn

19、8.等摩爾的乙二醇和對苯二甲酸在280下封管內(nèi)進行縮聚，平衡常數(shù)K=4，求最終 X n 。另在排除副產(chǎn)物水的條件下縮聚，欲得 X n100 ，問體系中殘留水分有多少？專業(yè)整理知識分享完美 WORD 格式解： X n11 3K1p1KKX npnw1001 pnwnw4 * 10 4 mol / L9. 等摩爾二元醇和二元酸縮聚，另加醋酸1.5%， p=0.995 或 0.999 時聚酯的聚合度多少？解：假設(shè)二元醇與二元酸的摩爾數(shù)各為1mol，則醋酸的摩爾數(shù)為 0.015mol 。 Na=2mol，Nb=2mol，N b0.015 molrN a2Nb 2 Nb ,0.9852 2* 0.015

20、當 p=0.995 時，1r10.985X n2rp1 0.98579.881 r2 * 0.985 * 0.995當 p=0.999 時，X n1r10.985116.981 r2rp10.9852 * 0.985 * 0.99910.尼龍 1010 是根據(jù) 1010 鹽中過量的癸二酸來控制分子量，如果要求分子量為20000，問 1010 鹽的酸值應(yīng)該是多少？（以 mg KOH/g 計）解：尼龍 1010 重復(fù)單元的分子量為338，則其結(jié)構(gòu)單元的平均分子量M=169X n20000169118.34假設(shè)反應(yīng)程度 p=1，X n1r1r0.9831 r2rp1, rr+-。尼龍 1010 鹽的

21、結(jié)構(gòu)為： NH（CH） NHOOC（CH） COO，分子量為 37432328由于癸二酸過量，假設(shè)Na（癸二胺） =1， Nb（癸二酸） =1.0/0.983=1.0173 ，則酸值(NbNa )M (KOH )2(1.0173 1) 56 2鹽NaM 10103745.18(mgKOH / g1010 )11.己內(nèi)酰胺在封管內(nèi)進行開環(huán)聚合。按1 mol 己內(nèi)酰胺計，加有水0.0205mol 、醋酸 0.0205mol ，測得產(chǎn)物的端羧基為19.8 mmol ，端氨基2.3mmol。從端基數(shù)據(jù)，計算數(shù)均分子量。解： NH(CH2) 5 CO +H2 O HO-CO（ CH2）5 NH-H-專業(yè)

22、整理知識分享完美 WORD 格式0.0205-0.00230.0023NH(CH2) 5CO +CH3COOH HO-CO（ CH2）5 NH-COCH3-0.0205-0.01750.0198-0.0023M=113m1113170.019810.0023430.0175M n0.01985762.2ni13. 鄰苯二甲酸酐與甘油或季戊四醇縮聚，兩種基團數(shù)相等，試求：a. 平均官能度b.按 Carothers法求凝膠點 c.按統(tǒng)計法求凝膠點解： a、平均官能度：1）甘油： f32232.4322）季戊四醇：f2241212.67b、 Carothers法：1）甘油： pc220.833f2.

23、42）季戊四醇： pc220.749f2.67c、 Flory 統(tǒng)計法：1）甘油： pc10.703,r1,1rr( f2)1/ 22）季戊四醇： pc10.577, r 1,1rr( f2)1/ 216. AA、BB、A3 混合體系進行縮聚， NA0=NB0 =3.0 ，A3 中 A 基團數(shù)占混合物中A 總數(shù)（ ）的 10%，試求 p=0.970時的 X n 以及 X n = 200 時的 p。解： NA0=NB0=3.0 ， A3中 A 基團數(shù)占混合物中A 總數(shù)（）的 10%，則 A3 中 A 基團數(shù)為 0.3mol ， A3 的分子數(shù)為0.1 mol 。NA2=1.35mol ； NA3

24、=0.1mol ； NB2=1.5molN A f AN B f BN C f C3 3fN BN C2.034N A1.5 1.35 0.1X n22p f專業(yè)整理知識分享完美 WORD 格式當 p=0.970 時， X n27420.972.034X n 200時， X n222p f2 2.034 pp=0.97318. 制備醇酸樹脂的配方為 1.21mol 季戊四醇、 0.50mol 鄰苯二甲酸酐、 0.49mol 丙三羧酸 C3 H（5 COOH）3 ，問能否不產(chǎn)生凝膠而反應(yīng)完全？解：根據(jù)配方可知醇過量。2(0.520.493)f1.210.50.492.2452pc0.89 ，所以

25、必須控制反應(yīng)程度小于0.89 過不會產(chǎn)生凝膠。f專業(yè)整理知識分享完美 WORD 格式第三章自由基聚合（這章比較重要）思考題2. 下列烯類單體適于何種機理聚合？自由基聚合、陽離子聚合還是陰離子聚合？并說明原因。CH=CHClCH =CCl2CH2=CHCN CH =C(CN)CH2=CHCH CH2=C(CH)2CH2=CHCHCF =CF2222336522CH2=C(CN)COORCH2 =C(CH3)-CH=CH2答： CH2=CHCl：適合自由基聚合，Cl 原子的誘導(dǎo)效應(yīng)是吸電子基團，但共軛效應(yīng)卻有供電性，兩者相抵后，電子效應(yīng)微弱。CH2=CCl 2：自由基及陰離子聚合，兩個吸電子基團。

26、CH2=CHCN：自由基及陰離子聚合，CN為吸電子基團，將使雙鍵電子云密度降低，有利于陰離子的進攻，對自由基有共軛穩(wěn)定作用。CH2=C(CN)2 ：陰離子聚合，兩個吸電子基團（CN）。CH2=CHCH3：配位聚合，甲基（CH3）供電性弱，難以進行自、陽、陰三種聚合，用自由基聚合只能得無定型蠟狀物低、分子量，用陰離子聚合只能得到低分子量油狀物。CH2=C(CH3 ) 2 ：陽離子聚合，CH3 是供電子基團，與雙鍵有超共軛。CH2=CHC6H5：三種機理均可，共軛體系電子容易極化和流力。CF2=CF2：自由基聚合，對稱結(jié)構(gòu)，但氟原子半徑小，F(xiàn) 體積小使四取締啊仍聚合。CH2=C(CN)COOR：陰

27、離子聚合，取代基為兩個吸電子基（CN及 COOR），兼有共軛效應(yīng)。CH2=C(CH3 )-CH=CH2：三種機理均可，共軛體系。3. 下列單體能否進行自由基聚合，并說明原因。CH=C(CH)2ClCH=CHClCH =C(CH)C HCH CH=CHCH265232533CH=CHOCOCHCH=C(CH)COOCH CHCH=CHCOOCHCF=CFCl23233332答： CH2=C(C6 H5) 2：不能，兩個苯基取代基位阻大小。ClCH=CHCl：不能，對稱結(jié)構(gòu)。CH2=C(CH3 )C2H5 ：不能，二個推電子基，只能進行陽離子聚合。CH3CH=CHCH3：不能，結(jié)構(gòu)對稱。CH2=C

28、HOCOCH3：醋酸乙烯酯，能，吸電子基團。CH2=C(CH3 )COOCH3：甲基丙烯酸甲酯，能。CH3CH=CHCOOCH3：不能， 1，2 雙取代，位阻效應(yīng)。CF2=CFCl：能，結(jié)構(gòu)不對稱，F(xiàn) 原子小。計算題1.甲基丙烯酸甲酯進行聚合，試由H 和 S 來計算 77、 127、 177、227時的平衡單體濃度，從熱力學上判斷聚合能否正常進行。解：由教材P64 上表 3-3 中查得：甲基丙烯酸甲酯H =-56.5kJ/mol ， S =-117.2J/mol K專業(yè)整理知識分享完美 WORD 格式平衡單體濃度： ln M e1 (HS )RTT=77=350.15K ， ln M e4.9

29、4*10-3 mol/LT=127 =400.15K ， ln M e0.0558mol/LT=177 =450.15K ， ln M e0.368mol/LT=227 =500.15K ， ln M e1.664mol/L從熱力學上判斷，甲基丙烯酸甲酯在77、 127、 177下可以聚合，在 227 上難以聚合。因為在227時平衡單體濃度較大。2. 60 過氧化二碳酸二環(huán)己酯在某溶劑中分解，用碘量法測定不同時間的殘留引發(fā)劑濃度，數(shù)據(jù)如下，試計算分解速率常數(shù)(s -1 ) 和半衰期 (h) 。時間 /h00.20.71.21.7DCPD濃度 /(mol L-1 )0.07540.06600.0

30、4840.03340.0288解：過氧化二碳酸二環(huán)己酯的分解反應(yīng)為一級反應(yīng)，引發(fā)劑濃度變化與反應(yīng)時間的關(guān)系為： I ln-kd tI 0通過以 ln I 0對 t 作圖，利用最小二乘法進行回歸得一條直線y0.589x ，斜率為 -k d 。 I 得到： k d=0.589h -1 =1.636*10 -4 s-1半衰期： t1/ 20.693h1.176kd3. 在甲苯中不同溫度下測定偶氮二異丁腈的分解速率常數(shù)，數(shù)據(jù)如下，求分解活化能。再求40和 80下的半衰期，判斷在這兩溫度下聚合是否有效。溫度/5060.569.5分解速率常數(shù) /s -12.64 10-61.1610-53.7810-5解

31、：分解速率常數(shù)、溫度和活化能之間存在下列關(guān)系：k dAe E / RTln kdln AEd / RT ，以 ln kd 對 1/ T 作圖，斜率為Ed/ R ，截距為 ln A 。采用最小二乘分法進行回歸，得：ln kd33.936 15116 / TEd/ R15116Ed =8.314*15116=.4=125.7kJ/mol當 t=40 =313.15K 時kd exp(15116 / 313.15 33.936) 5.95 10 7ln 2323.6 ht1/ 210 75.95當 t=80 =353.15K 時kdexp( 15116 / 353.1533.936)1.4110 4

32、專業(yè)整理知識分享完美 WORD 格式t1/ 2ln 21.36 h1041.41以此可見，在 40下聚合時引發(fā)劑的半衰期太長，聚合無效，而在80下聚合是有效的。6. 苯乙烯溶液濃度0.20 mol L-1 ,過氧類引發(fā)劑濃度為4.0 10-3mol L-1 ,在 60下聚合，如引發(fā)劑半衰期44h, 引發(fā)劑效率 f =0.80 ， kp =145 L (mol s) -1 ， kt =7.0107 L (mol s) -1 ,欲達到 50%轉(zhuǎn)化率，需多長時間？解： kd0.6934.37510 6 s 10.01575 h 1t1/ 2a.當引發(fā)劑濃度隨時間不變時：ln1k p ( fkd )1

33、/ 2 I 1/ 2 t1Cktln11145( 0.84.37510 6)1/ 2(4.010 3 )1/ 2 t0.507.0107t0.69394hr1452.23610 70.0632b.t1/ 2隨轉(zhuǎn)化率而變44h, I d M1k p ( fkd ) 2 I 1/0 2 (1 e kd t / 2 ) dtMktd Mfkd1kd t / 2k p ()21/ 2(1 e)dtMktI 0e 2.1910 6 t0.2602t170.7h7.過氧化二苯甲酰引發(fā)某單體聚合的動力學方程為：Rp =kPM( f kd /k t ) 1/2 I 1/2 ，假定各基元反應(yīng)的速率常數(shù)和 f 都

34、與轉(zhuǎn)化率無關(guān)， M 0 =2 molL-1 ， I=0.01 molL-1 ，極限轉(zhuǎn)化率為 10%。若保持聚合時間不變，欲將最終轉(zhuǎn)化率從10提高到20，試求：（1） M 0增加或降低多少倍？（ 2）I0 增加或降低多少倍？I 0 改變后，聚合速率和聚合度有何變化？（3）如果熱引發(fā)或光引發(fā)聚合，應(yīng)該增加或降低聚合溫度？E d 、Ep、 Et 分別為 124、 32 和 8 kJ mol-1 。解：（題意有修改）低轉(zhuǎn)化率下聚合動力學方程：fk d1 / 2Rpk p M I 1/2ktln M 0fk d1/ 2k p I 1/ 2 t M ktfk d1 / 2令 kk pkt專業(yè)整理知識分享完

35、美 WORD 格式ln M 0I 1/2ln(11I 1/2kt M C )（1）當聚合時間固定時，C與單體初始濃度無關(guān)，故當聚合時間一定時，改變 M 0 不改變轉(zhuǎn)化率。（2）當其它條件一定時，改變I 0 ，則有：ln1/ ln1 I 101/2 / I 102/21C11C 2 I I 20%4.51 ，即引發(fā)劑濃度增加到4.51 倍時，聚合轉(zhuǎn)化率可以從10%增加到 20%。10%由于聚合速率RpI10/2，故I0增加到 4.51倍時， Rp 增加 2.12 倍。聚合度 X nI 01 / 2 ，故 I 0 增加到 4.51 倍時， X n 下降到原來 0.471 。即聚合度下降到原來的 1

36、/2.12 。（3）引發(fā)劑引發(fā)時，體系的總活化能為：E E pEtEd90kJ / mol22熱引發(fā)聚合的活化能與引發(fā)劑引發(fā)的活化能相比，相當或稍大， 溫度對聚合速率的影響與引發(fā)劑引發(fā)相當，要使聚合速率增大，需增加聚合溫度。光引發(fā)聚合時，反應(yīng)的活化能如下：E E pEt28kJ / mol2上式中無 Ed 項，聚合活化能很低，溫度對聚合速率的影響很小，甚至在較低的溫度下也能聚合，所以無需增加聚合溫度。8. 以過氧化二苯甲酰做引發(fā)劑，苯乙烯聚合各基元反應(yīng)的活化能為Ed123KJ / mol, Ep32.6KJ / mol , Et10 KJ / mol ，是比較從 50增至 60以及從 80增至 90 聚合速率和聚合度的變化。光引發(fā)的情況又如何？EtEd90.1kJ / molEEp22專業(yè)整理知識分享完美 WORD 格式kAe E / RT901002.725 10 15 Ak50Ae