第四版习题答案 （第一章）思考题 1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。 在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。 聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。 聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平 X表示。均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以n 2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。 答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。 从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。 根据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，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。 齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物，属于低聚物的范畴。低聚物的含义更广泛一些。 3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式（重复单元）。选择其常用分子量，计算聚合度。 聚合物结构式（重复单元） 聚氯乙烯-[-CH2CHCl-]- n 聚苯乙烯-[-CH2CH(C6H5)-]n 涤纶-[-OCH2CH2O?OCC6H4CO-]n 尼龙66（聚酰胺-66）-[-NH(CH2)6NH?CO(CH2)4CO-]n 聚丁二烯-[-CH2CH=CHCH2 -]n 天然橡胶-[CH2CH=C(CH3)CH2-]n 聚合物分子量/万结构单元分子DP=n 特征
第一节习题 1 在热机械曲线上,为什么PMMA 的高弹区范围比PS 的大? (已知PMMA 的=g T 378K ,=f T 433—473K ;PS 的=g T 373K ,=f T 383—423K 2 为什么热机械曲线上f T 的转折不如g T 明晰? 3 假如从实验得到如下一些高聚物的热-机械曲线,如图6-12,试问它们各主要适合作什么材料(如塑料、橡胶、纤维等?为什么? 橡胶 (a (b (a (b 图6-12高聚物的温度-形变曲线 4 从化学结构角度讨论以下各对聚合物为什么存在g T 的差别. T ε 20 60 100 140 180 A 塑料 T ε -60 0 40 B 20 210 T ε C 纤维 80 100 T ε D 塑料
CH 2CH 2 (1 (150K 和 CH 2 CH CH 3 (250K (2 CH 2 CH C O OCH 3 (283K 和 CH 2 CH O C O CH 3 (350K (3 CH 2 CH 2O (232K 和 CH 2 CH OH (358K (4 CH 2
CH C OC 2H 5 O (249K 和 CH 2 CH 2 CH CH 3 C OCH 3 O (378K 5 从结构出发排列出下列各组高聚物T g 顺序并简要说明理由。 (1 C CH 3 CH 3 C , C H H C , CH 2
CH CH CH 2 , (CH CH n , C H C H , CH 2CH 2 (N CH 2(5NHCO CH 2(4CO n , H (2 (CH 2 CH Cl n , (CH 2 C Cl
《高分子化学》课程考试大纲 （四年制本科） 课程编号：03021203 课程性质：专业限选课 使用专业：应用化学 开设学期：第五学期 考核方式：考试或考查 一、课程考核目的 促进学生认真复习巩固所学的知识，通过本课程的考核，了解学生掌握高分子化学的基础知识和基本原理、基础理论的情况；检验学生灵活运用所学知识、综合分析和解决问题的能力、进一步自学文献书刊的能力。 二、学时数及分配 本课程总学时为45（15周，周课时3）， 三、教材与主要参考书 教材 1、潘才元，《高分子化学》，中国科技大学出版社，1997 主要参考书 1、潘祖仁(浙大),《高分子化学（第二版）》,化工出版社，1997 2、《高分子化学》林尚安编，科学出版社 3、《聚合物化学导论》[美国] R.B.西摩著，新时代出版社 4、《Principles of Polymerization》Georgn Odian
5、《高分子科学简明教程》夏炎主编，科学出版社 6、《高分子化学的理论及应用进展》金关泰主编，中国石化出版社 7、《Macromalecules》Hans-Georg Elias 四、考核的知识点与考核目标 本考试大纲根据上饶师范学院《高分子化学》课程教学大纲的教学要求，以四年制本科人才培养规格为目标，按照高分子化学学科的理论知识体系，提出了考核的知识点和考核的目标。考核目标分为三个层次；了解、理解（或熟悉）、掌握（或会、能），三个层次依次提高。 第一章绪论 考核知识点 1、高分子化合物的基本概念、分类及命名原则； 2、聚合物的平均分子量、分子量分布、大分子微结构等基本概念； 3、聚合物的物理状态和主要性能；高分子科学及其工业发展历史和前景。 考核要求 1、了解聚合物的物理状态和主要性能； 2、了解高分子科学及其工业发展历史和前景； 3、掌握高分子化合物的基本概念、分类及命名原则； 4、掌握聚合物的平均分子量、分子量分布、大分子微结构等基本概念。 第二章自由基聚合反应 考核知识点 1、连锁聚合的单体； 2、自由基聚合机理；
第四版习题答案 （第一章)思考题 １.举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。 答：合成聚合物的原料称做单体,如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。 在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式,进入大分子链,高分子由许多结构单元重复键接而成。在烯类加聚物中,单体单元、结构单元、重复单元相同,与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。在缩聚物中,不采用单体单元术语,因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。如果用２种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。 聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达１0４-106的同系物的混合物。 聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平 X表示。 均值,以DP表示;以结构单元数为基准,即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值,以n 2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义,以及它们之间的关系和区别。 答:合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物（ｐolymer）可以看作是高分子(macr ｏｍolecule）的同义词,也曾使用largｅor big ｍｏlecule的术语。 从另一角度考虑,大分子可以看作１条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。 根据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,但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合，聚合物就代表高聚物,不再标明“高”字。 齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物,属于低聚物的范畴。低聚物的含义更广泛一些。 ３.写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式(重复单元）。选择其常用分子量，计算聚合度。 聚合物结构式（重复单元) 聚氯乙烯-[－ＣH2ＣHCl-]-n 聚苯乙烯－[-CＨ2CＨ(C6H５）－］n 涤纶-[－OCH2CＨ2O?OCC6Ｈ4CＯ-]n 尼龙6６(聚酰胺－66)－[－NH（CＨ２)６NH?CO(CH2)4ＣO-]n 聚丁二烯-［－CH2CH＝CHCH2 －]n 天然橡胶-［CＨ２ＣＨ=C(CH３)CH2-]n
第五章离子聚合 2．将1.0×10-3mol萘钠溶于四氢呋喃中，然后迅速加入2.0mol的苯乙烯，溶液的总体积为1L。假如单体立即均匀混合，发现2000秒钟内已有一半单体聚合，计算在聚合了2000秒和4000秒时的聚合度。 解：无终止的阴离子聚合速率为R p=k p[M-][M] 以萘钠为引发剂时，由于聚合开始前，引发剂就以定量地离解成活性中心 ∴[M-]=[C]=1.0×10-3mol/L 将R p式改写为－d[M]/dt=k p[C][M] 积分得ln([M]0/[M])=k p[C]t 已知t1=2000秒时，[M]0/[M]1=2，代入上面积分式： ln2=k p×2000 ∴k p[C]=ln2/2000 设当t2=4000秒时，剩余单体浓度为[M]2 ln([M]0/[M]2)=k p[C]t2=ln2/2000×4000=1.386 ∴[M]2= [M]0/4 则反应掉的单体浓度为[M]0－[M]0/4=3[M]0/4 根据阴离子聚合的聚合度公式x n=n[M]/[C] (双阴离子n=2) [C]为引发剂浓度 ∵聚合到2000秒时，单体转化率为50％，则反应掉的单体浓度为50％[M]0 ∴= x n×50%[M]0/[C]=2×50%×2.0/(1.0×10-3)=2000 n 已求得聚合到4000秒时，反应掉的单体浓度为3[M]0/4 ∴= x n×(3[M]0/4)/[C]=2×(3/4)×2.0/(1.0×10-3)=3000 n
4．异丁烯在四氢呋喃中用SnCl 4－H 2O 引发聚合。发现聚合速率R p ∝[SnCl 4][H 2O][异丁烯]2。起始生成的聚合物的数均分子量为20000。1.00g 聚合物含3.0×10-5mol 的OH 基，不含氯。写出该聚合的引发、增长、终止反应方程式。推导聚合速率和聚合度的表达式。指出推导过程中用了何种假定。什么情况下聚合速率是水或SnCl 4的零级、单体的一级反应？ 解：根据题意，终止是活性中心与反离子碎片结合。 ① 引发：SnCl 4+H 2 O H (SnCl 4OH) H (SnCl 4OH)+CH 2C CH 3 3 k i CH 3 C CH 3 3 (SnCl 4OH) 增长： CH 3 C CH 3 CH 3 (SnCl 4OH)+CH 2C CH 3CH 3 p CH 2C CH 3 CH 3 C CH 3 CH 3 CH 3 (SnCl 4OH) +M CH 2 C CH 3 CH 3 C CH 3CH 2CH 3 C CH 3 CH 3 CH 3 (SnCl 4OH)n 终止： CH 2C CH 3 3 C CH 3CH 23 C CH 3 CH 3 3 (SnCl 4OH)n t CH 2C CH 3 3 C CH 3CH 23 C CH 3 CH 3 3 OH+SnCl 4n ② 各步反应速率方程为 R i =k i [H +(SnCl 4OH)－][CH 2=C(CH 3)2]=k 络k i [SnCl 4][H 2O][CH 2=C(CH 3)2] (k 络＝[H +(SnCl 4OH)－]/[SnCl 4][H 2O]) R p =k p [HM +(SnCl 4OH)－][CH 2=C(CH 3)2]
第一章绪论 思考题 1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。 答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。 在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。 聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大 分子链上所含结构单元数目的平均值，以 n X表示。 2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。根据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，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物，属于低聚物的范畴。低聚物的含义更广泛一些。 3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式（重复单元）。选择其常用 分子量，计算聚合度。 聚合物结构式（重复单元） 聚氯乙烯-[-CH 2CHCl-]- n 聚苯乙烯-[-CH 2CH(C 6 H 5 )-] n 涤纶-[-OCH 2CH 2 O?OCC 6 H 4 CO-] n 尼龙66（聚酰胺-66）-[-NH(CH 2) 6 NH?CO(CH 2 ) 4 CO-] n
3. 试列出绘制二元共聚物组成曲线的基本步骤，并按次步骤绘制下列6种二元共聚物的组成曲线，同时说明其所属的共聚类型。 答：二元共聚物组成曲线（F 1-f 1曲线）绘制步骤： ● 判断曲线类型：写出竞聚率r1、r2并比较其大小与0和1的大小关系，判断其所属共 聚物组成曲线类型（5中典型曲线中的一种）； ● 写F 1-f 1式（二元共聚物组成与单体组成关系式）：代入具体单体对应的r1、r2值到 F 1-f 1式中，并且化为最简式； ● 计算：代入几个f 1值(0, 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1)，根据F 1-f 1式计算F 1值；如果是有恒 比点共聚（反S 形曲线）或嵌段共聚（S 形曲线），再代入F 1 = f 1，计算出恒比点； ● 绘图：依据上述选取的f 1与对应的F 1值绘图，横坐标为f 1值，纵坐标为F 1值。 （1）r 说明控制共聚物组成的主要方法有几种，如果两种单体进行共聚的竞聚率为 r 1=0.40, 21并说明如何控制共聚物组成达到要求。 解：控制共聚物组成的主要方法：（1）控制转化率（在一定范围内）；（2）补加消耗得快的 单体（活泼单体）；（3）上述两种方法同时应用。 r 1=0.40, r 2=0.60（r 1 < 1, r 2 < 1，有恒比点共聚），且F 1-f 1的公式及曲线如下： 令F 1=0.5，求得f 1=0.55 按照f 1=0.55，f 2=0.45投料即可得到共聚物组成为F 1=0.5的聚合物。（亦可从图中求出） 5. 已知苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的Q 值分别为1.00和0.74，e 值分别为-0.80和0.40，试计算这两种单体分别进行共聚时的竞聚率，并说明共聚类型。 解： Q 苯乙烯=1.00， Q MMA =0.74， e 苯乙烯=－0.80， e MMA =0.40，则： 由竞聚率皆小于1可知聚合为有恒比点共聚，共聚物组成曲线为反S 形。 图4-2 交替共聚组成曲线0.000.200.400.600.80 1.00 f 1 12112-22-f f f )e (e e 211211e Q Q r --=) e (e e 1 22122e Q Q r --=
中北大学高分子化学课程试题答案 试题编号： 01 (A ) 课程代号： 2040301 课程学时： 56 一、基本概念题（共15分,每题3分） ⒈聚合物的化学反应 天然聚合物或由单体经聚合反应合成的聚合物为一级聚合物,若其侧基或端基为反应性基团,则在适当的条件下可发生化学反应,从而形成新的聚合物(为二级聚合物),由一级聚合物变为二级聚合物的 化学反应，谓之。 ⒉缩聚反应 含有两个或两个以上官能团的低分子化合物,在官能团之间发生反应, 缩去小分子的同时生成高聚物的可逆平衡反应，谓之。 ⒊乳化作用 某些物质能降低水的表面张力，能形成胶束，胶束中能增溶单体，对单体液滴有保护作用，能使单 体和水组成的分散体系成为稳定的难以分层的乳液，这种作用谓之。 ⒋动力学链长 一个活性中心，从引发开始到真正终止为止，所消耗的单体数目，谓之。 ⒌引发剂半衰期 引发剂浓度分解至起始浓度的一半所需的时间，谓之。 二、填空题（共20分,每空1分） ⒈自由聚合的方法有本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合和乳液聚合。 ⒉逐步聚合的方法有熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚和固相缩聚等。 ⒊聚氨酯大分子中有氨基甲酸酯基、异氰酸酯基、脲基甲酸酯基和缩二脲 基等基团。 ⒋聚合反应按反应机理可分为连锁聚合、逐步聚合、开环聚合和聚合物的 化学反应。 ⒌聚合物按大分子主链的化学组成可分碳链聚合物、杂链聚合物、元素有机聚合物和无 机聚合物。 三、简答题（共20分每题5分） ⒈乳液聚合的特点是什么? ⑴以水为介质价廉安全,乳液聚合中聚合物的相对分子质量可以很高,但体系的粘度可以很低,故有利于传热,搅拌和物料输送,便于连续操作。 ⑵聚合物胶乳可以作为粘合剂、涂料或表面处理剂等直接利用。 ⑶用于固体聚合物时需要加电解质破乳、水洗和干燥等工序，工艺过程较复杂，生产成本较 悬浮聚合高。 ⑷乳液聚合体系中基本上消除了自动加速成现象；乳液聚合的聚合速率可以很高，聚合物的 相对分子质量也很高。 ⑸产品中的乳化剂难以除净，影响聚合物的电性能。 ⒉乙烯进行自由基聚合时，为什么得到低密度PE？写出产生长支链和短支链有关的化学反应 方程式？ 原因：乙烯高温、高压自由基聚合时，聚乙烯链自由基向聚乙烯大分子的转移反应不能忽略， 链转移的结果使聚乙烯大分子产生长支链和C2～C4短支链。
第四章 1. 无轨、交替、嵌段、接枝共聚物的结构有何差异？举例说明这些共 聚物名称中单体前后位置的规定。 ⑴. 无规共聚物：两结构单元M 1、M 2按概率无规排布，M 1、M 2连续 的单元数不多，自一至十几不等。多数自由基共聚物属于这一类型，如氯乙烯一醋酸乙烯酯共聚物。 ⑵. 交替共聚物：共聚物中M 1、M 2两单元严格交替相间。苯乙烯～ 马来酸酐共聚物属于这一类。 ⑶. 嵌段共聚物：由较长的M 1链段和另一较长的M 2链段构成的大分 子，每一链段可长达几百至几千结构单元，这一类称作AB 型嵌段共聚物。也有ABA 型（如苯乙烯一丁二烯一苯乙烯三嵌段共聚物SBS ）和（AB ）。(AB)x 型。 ⑷. 接枝共聚物：主链由M 1单元组成，支链则由另一种M 2单元组成。 抗冲聚苯乙烯（聚丁二烯接枝苯乙烯）属于这一类。 3. 说明竞聚率21,r r 的定义，指明理想共聚、交替共聚、恒比共聚时 竞聚率数值的特征。 ⑴. 定义：竞聚率为均聚增长和共聚增长速率常数之比。 2122 21211 1k k r k k r = = ⑵. 竞聚率数值的特征： ①. 理想共聚：1,21=r r ；
②. 交替共聚：021==r r ； ③. 恒比共聚：理想恒比共聚：1121,1f F r r ===其 5. 示意画出下列各对竞聚率的共聚物组成曲线，并说明其特征。 5.01=f 时，低转化阶段的1F 约是多少？ 且曲线不对称。 ＝？可求出由组成方程：12 2221211212111F f r f f f r f f f r F +++=
6. 醋酸烯丙酯（028.0 ,13.1=-=Q e ）和甲基丙烯酸甲酯 （74.0 ,41.0==Q e ）等摩尔共聚，是否合理？ 根据e Q -式： ()[]()[]0066.041.013.113.1exp 74 .0028.0exp 211211=--=--= e e e Q Q r ()[]()[]056.1413.141.041.0exp 028 .074.0exp 122122=+-=--= e e e Q Q r 由21,r r 值知，醋酸烯丙酯易和甲基丙烯酸甲酯反应而共聚，而甲基丙烯酸甲酯则易与自身反应而均聚，所以等摩尔共聚，不合理。但如果使醋酸烯丙酯的量远大于甲基丙烯酸甲酯的量，可以得到交替共聚物。 7. 甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、马来酸酐、醋酸乙烯酯、 丙稀腈等等单体与丁二烯共聚，交替倾向的次序如何？说明原因。（提示：如无竞聚率数据，可用 e Q , 值） ⑴. 当0 ,021→→r r 时表现为交替共聚，因此，可以从 021→r r 的 程度来判断两单体交替共聚的倾向大小 ⑵. 从e 值差值的大小来判断，e 值相差较大的单体，交替共聚的倾 向大。 由此交替共聚的次序为：
授课教案 第一次课 第一章绪论 第一节高分子化学的基本概念 高分子化合物结构，分子量，结构单元，重复单元，聚合度 第二节聚合物的分类与命名 按性质和用途，按主链结构，按组成的变化分类，根据原料单体命名，商 品名称和英文缩写 作业： 1 第二次课 第一章绪论 第三节聚合物的分子量及其分布 平均分子量的意义：数均分子量，重均分子量，粘均分子量，分布曲线。 多分散性和分子量分布 第四节高分子链的结构形态 作业：2，3，4 第三次课 第二章自由基聚合反应 第一节概述 单体取代基的电子效应对聚合反应种类的影响。 第二节自由基聚合的聚烯烃 聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯烯腈、聚乙酸乙烯酯和聚四氟乙烯的性能及应用。 第三节自由基聚合反应机理 链引发、链增长、链终止、链转移和阻聚。 作业：2 第四次课 第二章自由基聚合反应 第四节引发剂和引发作用
引发剂；引发剂的分解速率、半衰期和引发效率；诱导效应和 笼蔽效应 作业：4，9 第五次课 第二章自由基聚合反应 第五节自由基聚合反应动力学 自由基聚合速率方程的推导；温度对聚合反应速率的影响；自 动加速作用 作业：6，10 第六次课 第二章自由基聚合反应 第六节平均聚合度和链转移 动力学链长和聚合度；温度对聚合度的影响；链转移和平 均聚合度；向大分子的转移。 第七节聚合反应的单体 单体的聚合能力；单体结构和聚合物结构。 作业：11，12，13，14 第七次课 第二章自由基聚合反应 第八节阻聚剂和阻聚作用 阻聚剂和缓聚剂；烯丙基单体的自动阻聚作用。 第九节聚合反应实施方法 本体聚合；溶液聚合；悬浮聚合；乳液聚合。 作业：17，18，19 第八次课 第三章离子聚合反应 第一节正离子聚合和聚异丁烯 正离子聚合的烯类聚合物；催化剂和共催化剂；溶剂；正
《高分子化学》课程试题答案 试题编号： 05 (B ) 课程代号： 2040301 课程学时： 56 一、基本概念题（共10分,每题2分） ⒈ 聚酰胺化反应：二元胺与二元羧酸缩聚，缩去小分子水形成聚酰胺的聚合反应。 ⒉ 悬浮聚合：溶有引发剂的单体，借助于悬浮剂的悬浮作用和机械搅拌,使单体以小液滴的形式分散在介质水中而聚合为高聚物的过程。 ⒊ 阴离子型乳化剂的临界胶束浓度：阴离子型乳化剂,在某一温度下,形成胶束的最低浓度，记作用CMC 。。⒋ 非均相溶液聚合：单体溶于溶剂中,聚合物不溶于该溶剂中而沉淀出来, 该聚合体系为非均相溶液聚合体系。⒌ 光引发聚合：不加引发剂，烯类单体在光的作用下，形成单体自由基而聚合的过程称为热引发聚合，简称光聚合。 二、问答题（共20分，每小题5分，根据题目要求简答下列各题） ⒈(5分)以偶氮二异庚腈为引发剂写出苯乙烯自由基聚合时有关的基元反应方程式。 CH 3 C N N C CH 3 2 CH 3 C + N CH 3CN CH 3CH 3CN CN CH 3 C CH 3CN CH 3 C CH 2 CH CH 3CN + CH 2 CH n C H 2 CH +CH 3 C CH 2 CH CH 3CN CH 2 CH CH 3 C CH 2 CH CH 3 CN []n 2CH 2 CH CH 3 C CH 2 CH CH 3 CN []n
C []n CH 2 CH CH 3 C CH 2 CH CH 3CN []n CH CH 2 CH CH 2 CH 3 CN CH 3 ⒉ (5分)为什么自动加速现象使聚合反应的速率和聚合物的相对分子质量增加？ 自动加速的原因是随着反应的进行，体系粘度渐增或链自由基溶解性能变差，链段重排受阻，活性中心被包埋，双基终止困难；而此时，单体的扩散未受阻碍，链增长反应不受影响，造成k t 变小，k p 基本不变，21t p )(/k k 增大。 聚合速率方程和动力学链长方程中都有21t p )(/k k 2121t d p p (I)(M))(=//c c k fk k R 2 121t d p (I)(M)?)(2=//c c k fk k ν 因而，自动加速现象使聚合反应的速率和聚合物的相对分子质量同时增加。 ⒊ (5分)何谓重复单元，结构单元，单体单元？写出PET 的重复单元和结构单元。 聚合物大分子中那些以共价键相互连接重复出现的结构单位称为重复结构单元 (简称重复单元或链节)。重复单元中小的不可再分的与单体结构有关的结构单位称为结构单元。原子种类与数量与单体相同（化学组成相同），仅电子结构有所改变的结构单元称为单体单元。 PET 的重复单元和结构单元 ⒋ （5分）设：) (M )(M =,)(M d )(M d =2121c c R c c ρ，由共聚物组成微分方程， 推导截距-斜率公式2 2 1-=-r ρR r ρR R 。 解：（每错一个方程式扣1分） 共聚物组成微分方程 ) (M +)(M )(M +)(M )(M )(M =)(M d )(M d 122211?2121c c r c c r c c c c
第一节习题 1 在热机械曲线上，为什么PMMA 的高弹区范围比PS 的大? (已知PMMA 的=g T 378K ，=f T 433—473K ；PS 的=g T 373K ，=f T 383—423K) 2 为什么热机械曲线上f T 的转折不如g T 明晰? 3 假如从实验得到如下一些高聚物的热－机械曲线，如图6-12，试问它们各主要适合作什么材料（如塑料、橡胶、纤维等）？为什么？ 橡胶 （a ） （b ） （a ） （b ） 图6-12高聚物的温度-形变曲线 4 从化学结构角度讨论以下各对聚合物为什么存在g T 的差别． T ε 20 60 100 140 180 A 塑料 T ε -60 0 40 B 20 210 T ε C 纤维 80 100 T ε D 塑料
CH 2CH 2 (1) (150K) 和 CH 2 CH CH 3 (250K) (2) CH 2 CH C O OCH 3 (283K) 和 CH 2 CH O C O CH 3 (350K) (3) CH 2 CH 2O (232K) 和 CH 2 CH OH (358K) (4) CH 2 CH C OC 2H 5 O (249K) 和 CH 2 CH 2 CH CH 3 C OCH 3 O (378K) 5 从结构出发排列出下列各组高聚物T g 顺序并简要说明理由。 (1) C CH 3 CH 3 C , C H H C , CH 2 CH CH CH 2 , (CH CH )n , C H C H , CH 2CH 2 (N CH 2()5NHCO CH 2()4CO )n , H (2) (CH 2 CH Cl )n , (CH 2 C Cl )n , (CH CH )n , Cl Cl Cl (CH 2 CH C CH 2Cl )n (3) (CH 2 CH CH 3 )n CH C 2H 5 n (CH 2 ) (CH 2CH C 4H 9 )n , ,
高分子化学与物理
第一部分 高分子化学
教学目的: 掌握共聚合的定义和作用，共聚高分子的分类 及分子结构特点，了解共聚方程的推导思路和假定，掌握 竞聚率的定义及不同竞聚率下的产物特点。 重点内容：
1、掌握基本概念 共聚合；无规共聚；交替共聚；接枝共聚；嵌段共 聚； 竞聚率。 2、共聚的作用及典型共聚高分子的性能。 3、共聚合的动力学推倒过程中的基本假定。 4、竞聚率及作用。
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第4章自由基共聚合
(Free Radical Copolymerization)
5、不同竞聚率下的共聚物的结构特点。
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主要英文词汇： 难点内容:自由共聚合的聚合反应动力学推导假定、推导
过程；竞聚率的定义和应用。 Copolymerization—共聚合 Radical copolymerization—共聚合 Random copolymer—无规共聚物 Alternatinig copolymer—交替共聚物 Block copolymer—嵌段共聚物 Graft copolymer—接枝共聚物 Reactivity ratio--竞聚率
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熟悉内 容： 了解共聚的推导思路；
了解自由基共聚合的主要工业应用。
参考教材或资料： 1、潘祖仁,高分子化学, 北京：化学工业出版社,2007年第三版
2、郝立新等，高分子化学与物理，北京：化学工业出版社，1997年 3、George Odian,Principle of Polymerization(M),2nd,New York:John Wiley & Sons,Inc.,1981 4、应圣康，余丰年等，共聚合原理，北京：化学工业出版社，1984年
4.1 引言 均聚合：由一种单体进行的聚合反应，成为均聚合，所得 的聚合物称作均聚物。 共聚合：由两种或两种以上单体共同参加的聚合反应，称 作共聚合，所得的产物含有两种或多种单体单元，称作共 聚物。 备注：共聚物不是几种单体各自均聚物的混合物。 对于二元共聚的理论已研究得相当详细，三元共聚动 力学和组成问题相当复杂；实际上，三元以上的共聚只限 于实际应用，较少在理论上进行定性分析。
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《高分子化学》课程试题 得分 一、基本概念（共15分,每小题3分） ⒋动力学链长 ⒌引发剂半衰期 二、填空题（将正确的答案填在下列各题的横线处）( 每空1 分，总计20分) ⒈自由聚合的方法有本体聚合、溶液聚合、乳液聚合和悬浮聚合。 ⒉逐步聚合的方法有熔融缩聚、溶液缩聚、固相缩聚和界面缩聚。 ⒊聚氨酯大分子中有、、 和基团。 ⒋聚合反应按反应机理可分为连锁聚合、逐步聚合、 开环聚合和聚合物之间的化学反应四类。 ⒌聚合物按大分子主链的化学组成碳链聚合物、杂链聚合物、元素无机聚合物和元素有机聚合物四类。 得分 三、简答题（共20分，每小题5分） ⒈乳液聚合的特点是什么? ⒊什么叫自由基？自由基有几种类型？写出氯乙烯自由基聚合时链终止反应方程式。 四、（共5分，每题1分）选择正确答案填入( )中。 ⒈自由基共聚合可得到( 1 4 )共聚物。
⑴无规共聚物⑵嵌段共聚物⑶接技共聚物⑷交替共聚物 ⒉为了得到立构规整的PP，丙烯可采用( 4 )聚合。 ⑴自由基聚合⑵阴离子聚合⑶阳离子聚合⑷配位聚合 ⒊工业上为了合成聚碳酸酯可采用( 1 2 )聚合方法。 ⑴熔融缩聚⑵界面缩聚⑶溶液缩聚⑷固相缩聚 ⒋聚合度基本不变的化学反应是( 1 ) ⑴PVAc的醇解⑵聚氨酯的扩链反应⑶高抗冲PS的制备⑷环氧树脂的固化 ⒌表征引发剂活性的参数是( 2 4 ) ⑴k p(⑵t1/2⑶k i⑷k d 五、计算题（共35分，根据题目要求计算下列各题） ⒈(15分)用过氧化二苯甲酰(BPO)作引发剂，60℃研究甲基丙烯酸甲酯的本体聚合。已知：C (偶合终止系数)＝0.15；D (歧化终止系数)＝0.85； f ＝0.8； k p＝3.67×102 L/ mol.s；k d ＝2.0×10-6 s-1； k t＝9.30×106 L/ mol.s；c(I)＝0.01 mol / L； C M＝1.85×10-5；C I＝2×10-2； 甲基丙烯酸甲酯的密度为0.937 g./ cm3； X。 计算：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的平均聚合度 n 《高分子化学》课程试题 一、基本概念（共14分，5. 2分, 其余3分） ⒋自由基共聚合反应
高分子化学的认识与感悟 摘要：高分子化学是研究高分子化合物的合成、化学反应的一门学科，同时还涉及聚合物的结构和性能。本文是讲述我在学习了高分子化学这门课程之后对这门课程的掌握、理解，以及我感兴趣的高分子化学课程中的聚合方法的理解。 关键字：高分子化学高分子聚合物聚合方法 一.我对高分子化学的掌握 1.什么是高分子化学 高分子化学是研究高分子化合物（简称高分子）合成（聚合）和化学反应的一门科学；同时还会涉及聚合物的结构和性能。同时也涉及高分子化合物的加工成型和应用等方面。 高分子也成聚合物（或高聚物），有时高分子可指一个大分子，而聚合物则指许多大分子的聚集体。高分子的相对分子质量非常的大，小到几千，大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。 2.高分子的分类和命名 2.1高分子分类 从不同的专业角度，对高分子进行多种分类，例如按来源、合成方法、用途、热行为、结构等来分类。 在高分子课程学习中，我们对高分子的分类是按有机化学和高分子化学角度来考虑，是按照主链结构将高分子分成三大类： ①碳链聚合物：主链完全有碳原子组成，比如绝大部分的烯类和二烯类的加 成聚合物。 ②杂链聚合物：主链除了碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子，比如聚醚、 聚酯、聚酰胺等缩聚物和杂环开环聚合物以及大多数天然高分子。 ③元素有机聚合物：主链中没有碳原子，主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、 磷等原子组成，但多半是有机基团，比如甲基、乙基、乙烯基、苯基等。 如果主链和侧基均无碳原子，则称物价高分子，像硅酸盐之类。 2.2高分子命名 在有机化学中我们就学过聚合物的命名，在高分子化学中聚合物的命名跟我们以往的命名没有什么区别，在这里命名方法主要分两类： ①单体来源命名法：就是聚合物名称以单体名为基础。比如乙烯的聚合物我 们称为聚乙烯。 ②结构单元命名法：就像有机化学里一样，先确定重复单元结构，排好单元 次序，命名。最后在名字前加一个聚就可以了。 3.聚合反应与聚合方法 3.1聚合反应 在我们学习高分子化学过程中，聚合反应贯穿了我们整个课本，从缩聚和逐步聚合到自由基聚合、自由基共聚合、离子聚合、配位聚合、开环聚合等，聚合反应中有涉及到聚合物的分子量和分布还有聚合物的大分子的结构、它们的链状和聚合物的聚集态、热转变之类的。我们知道聚合反应有很多种类型，同样我们可以将聚合反应分类。
第一章绪论 思考题1.1 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含 义，以及它们之间的相互关系和区别。 答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的 己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。 在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。如果用 2 种单体缩聚成缩聚物，则由 2 种结构单元构成重复单元。聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。 聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链 上所含重复单元数目的平均值，以DP 表示；以结构单元数为基准，即聚合物 表示。 大分子链上所含结构单元数目的平均值，以X n 思考题1.2 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名 词的的含义，以及它们之间的关系和区别。 答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用largeorbigmolecule 的术语。 从另一角度考虑，大分子可以看作1 条大分子链，而聚合物则是许多大分子的 聚集体。 根据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，但两者并 无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。 齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物，属于低聚物的范畴。低聚物的含义更广 泛一些。 思考题 1.3 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的 结构式（重复单元）。选择其常用 分子量，计算聚合度。
高分子材料课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称：高分子材料 所属专业：材料化学 课程性质：必修 学分：2 （二）课程简介、目标与任务； 课程简介：高分子材料是材料科学与工程科学科的一个重要组成部分，课程以聚合物材料为研究对象，从材料学基本知识为基础，结合高分子材料自身的特点，结合高分子材料的各类助剂，主要讲述了各类高分子材料的特征、物理性质（如力，电，摩擦学等性质）及应用领域；此外，也介绍了各类功能高分子材料的制备及主要品种，应用范围及其加工工艺。 目标与任务：本课程是针对材料化学专业开设的一门必修课。通过对本课程的学习，使学生掌握高分子材料结构，合成和性能三者之间的关系，了解主要高分子材料及其应用，并进一步掌握当今高分子材料的研究及发展现状，开阔视野，拓宽知识面。本课程以课堂讲述为主，辅以资料查阅文献调研及习题解答。 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 高分子材料这门课以高分子导论为基础，某些章节与高分子导论有紧密的联系，应课程要求，需要具备化学合成及高分子物理方面的基础知识。 （四）教材与主要参考书。 教材： 《高分子材料导论》主编：张留成化学工业出版社2007 主要参考书目： 1.《高分子材料》第二版，贾红兵，宋晔，杭祖圣，南京大学出版社，2013 2.《高分子科学教程》主编：韩哲文华东理工大学出版社2001 3.《高分子化学与物理教程》主编：赫立新、潘炯玺化学工业出版社1997 4.《高聚物结构、性能与测试》主编：焦剑、雷渭媛化学工业出版社2003 5.《高分子化学》主编：潘祖仁化学工业出版社第四版 6.Hall C. Polymer Materials. The Macmillan press LTD. 1981. 二、课程内容与安排 第一章高分子材料概述 第一节材料科学及其发展现状 第二节高分子材料的基本概念的命名和分类
第四版习题答案（第三章） 思考题 2. 下列烯类单体适于何种机理聚合？自由基聚合、阳离子聚合还是阴离子聚合？并说明原因。 CH 2=CHCl CH 2=CCl 2 CH 2=CHCN CH 2=C(CN)2 CH 2=CHCH 3 CH 2=C(CH 3)2 CH 2=CHC 6H 5 CF 2=CF 2 CH 2=C(CN)COOR CH 2=C(CH 3)-CH=CH 2 答：CH 2=CHCl ：适合自由基聚合，Cl 原子是吸电子基团，也有共轭效应，但均较弱。 CH 2=CCl 2：自由基及阴离子聚合，两个吸电子基团。 CH 2=CHCN ：自由基及阴离子聚合，CN 为吸电子基团。 CH 2=C(CN)2：阴离子聚合，两个吸电子基团（CN ）。 CH 2=CHCH 3：配位聚合，甲基（CH 3）供电性弱。 CH 2=CHC 6H 5：三种机理均可，共轭体系。 CF 2=CF 2：自由基聚合，对称结构，但氟原子半径小。 CH 2=C(CN)COOR ：阴离子聚合，取代基为两个吸电子基（CN 及COOR ） CH 2=C(CH 3)-CH=CH 2：三种机理均可，共轭体系。 3. 下列单体能否进行自由基聚合，并说明原因。 CH 2=C(C 6H 5)2 ClCH=CHCl CH 2=C(CH 3)C 2H 5 CH 3CH=CHCH 3 CH 2=CHOCOCH 3 CH 2=C(CH 3)COOCH 3 CH 3CH=CHCOOCH 3 CF 2=CFCl 答：CH 2=C(C 6H 5)2：不能，两个苯基取代基位阻大小。 ClCH=CHCl ：不能，对称结构。 CH 2=C(CH 3)C 2H 5：不能，二个推电子基，只能进行阳离子聚合。 CH 3CH=CHCH 3：不能，结构对称。 CH 2=CHOCOCH 3：醋酸乙烯酯，能，吸电子基团。 CH 2=C(CH 3)COOCH 3：甲基丙烯酸甲酯，能。 CH 3CH=CHCOOCH 3 ：不能，1，2双取代，位阻效应。 CF 2=CFCl ：能，结构不对称，F 原子小。 计算题 1. 甲基丙烯酸甲酯进行聚合，试由H ?和S ?来计算77℃、127℃、177℃、227℃时的平衡单体浓度，从热力学上判断聚合能否正常进行。 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 平衡单体浓度：)(1]ln[ΘΘ?-?= S T H R M e T=77℃=350.15K ，=e M ]ln[ 4.94*10-3mol/L T=127℃=400.15K ，=e M ]ln[0.0558mol/L
《高分子化学》教学大纲 一、课程基本信息 课程名称（中、英文）：《高分子化学》（POLYMER Chemistry） 课程号（代码）：300019040 课程类别：专业必修课 学时：64 学分：4 二、教学目的及要求 高分子化学是高分子类专业基础课。以有机化学和物理化学等为基础，又为后继课程：聚合反应工程、聚合物合成工艺学等打下理论基础。高分子化学是研究聚合物的合成原理及其化学反应的一门科学。它的任务是通过课堂教学，使学生掌握高分子的基本概念，合成高分子化合物的基本原理及控制聚合反应速度和分子量的方法，高分子化学反应的特征及聚合方法的选择。 第一章 5 学时第二章11学时 第三章18学时第四章8学时 第五章 6 学时第六章6学时 第七章3学时第八章3学时 第九章4学时 对毕业要求及其分指标点支撑情况： （1）毕业要求1，分指标点1.4； （2）毕业要求2，分指标点2.4 三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并红字方式注明重点难点） 第一章绪论（5学时） 掌握高分子化合物的基本概念、分类及命名原则，高分子聚合反应的分类。 掌握聚合物的平均分子量、分子量分布、结构性能的基本概念。 1、高分子化合物的基本概念（4学时） 2、聚合物的分子量及其分布、结构性能的基本概念（2学时） 要点：高分子的定义和聚合反应分类 分子量的统计平均意义
第二章逐步聚合（11学时） 掌握逐步聚合反应的特点；反应程度、官能度、线型缩聚、体型缩聚的概念；线型缩聚中影响聚合度的因素及控制聚合度的方法；体型缩聚中凝胶点的预测。了解线型缩聚动力学，逐步聚合的实施方法。 1、平衡缩聚的特点及影响缩聚平衡的因素；（1学时） 2、Flory等活性理论；（1学时） 3、反应程度和平均聚合度的概念，计算公式及相互关系；（1.5学时） 4、平均聚合度与平衡常数的关系及缩聚平衡方程；（1学时） 5、缩聚反应动力学；（1学时） 6、影响缩聚反应的因素；（1学时） 7、线型缩聚产物分子量的控制和分布；（1学时） 8、体型缩聚；（1.5学时） 9、不平衡缩聚；（1学时） 10、逐步聚合反应实施方法。（1学时） 第三章自由基聚合反应（18学时） 掌握单体结构与聚合机理的关系，自由基聚合反应机理及特征；自由基聚合低转化率动力学及影响聚合速率和分子量的因素；高转化率下的自动加速现象及其产生原因；主要引发剂类型及引发机理，阻聚和缓聚的基本概念。了解光、热、辐射等其他引发作用，聚合热力学及分子量分布。 1、连锁聚合的单体结构特征；（1.5学时） 2、自由基聚合热力学，从热力学的角度研究单体的聚合能力与单体结构的关系；（2学时） 3、自由基聚合反应机理；（3学时） 4、引发剂与引发作用；（2学时） 5、自由基聚合反应速率；（2学时） 6、高转化率下的自动加速现象、产生的原因及结果；（2学时） 7、分子量：无链转移和有链转移的情况下计算分子量的公式；（2学时） 8、影响自由基聚合的因素；（2学时） 9、阻聚作用和缓聚作用；（1学时） 10、分子量分布（0.5学时） 第四章自由基共聚合（8学时） 掌握二元共聚物微分组成与单体组成的关系，竞聚率的意义，典型的共聚物微分组成曲线类型以及共聚物组成与转化率的关系，共聚物组成均一性的控制方法，自由基及单体的活性与取代基的关系及对反应速率的影响。了解Q-e方程的物理意义及用途。 1、研究共聚合反应的意义；（0.5学时） 2、二元共聚物微分组成与原料单体组成的关系：共聚物组成的微分方程的推导，共聚物组成方程式的其他表达形式；（2学时）