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高分子化学第五版课后答案

1. 说明下列名词和术语：

(1)单体，聚合物，高分子，高聚物

(2)碳链聚合物，杂链聚合物，元素有机聚合物，无机高分子

(3)主链，侧链，侧基，端基

(4)结构单元，单体单元，重复单元，链节

(5)聚合度，相对分子质量，相对分子质量分布

(6)连锁聚合，逐步聚合，加聚反应，缩聚反应

(7)加聚物，缩聚物，低聚物

2．与低分子化合物比较，高分子化合物有什么特征？

3. 从时间～转化率、相对分子质量～转化率关系讨论连锁聚合与逐步聚合间的相互关系与差别。

4. 举例说明链式聚合与加聚反应、逐步聚合与缩聚反应间的关系与区别。

5. 各举三例说明下列聚合物

(1)天然无机高分子，天然有机高分子，生物高分子。

(2)碳链聚合物，杂链聚合物。

(3)塑料，橡胶，化学纤维，功能高分子。

6. 写出下列单体的聚合反应式和单体、聚合物的名称

(1) CH2=CHF

(2) CH2=CH(CH3)2

CH3

(3) CH2=C

COO CH3

(4) HO-( CH2)5-COOH

(5) CH2CH2CH2O

|__________|

7. 写出下列聚合物的一般名称、单体、聚合反应式，并指明这些聚合反应属于加聚反应还是缩聚反应，链式聚合还是逐步聚合？

(1) -[- CH2- CH-]n-

COO CH3

(2) -[- CH2- CH-]n-

OCOCH3

(3) -[- CH2- C = CH- CH2-]n-

CH3

(4) -[-NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO-]n-

(5) -[-NH(CH2)5CO-]n-

8. 写出合成下列聚合物的单体和反应式：

(1) 聚苯乙烯

(2) 聚丙烯

(3) 聚四氟乙烯

(4) 丁苯橡胶

(5) 顺丁橡胶 (6) 聚丙烯腈 (7) 涤纶

(8) 尼龙6,10 (9) 聚碳酸酯 (10) 聚氨酯

9. 写出下列单体形成聚合物的反应式。指出形成聚合物的重复单元、结构单元、单体单元和单体，并对聚合物命名，说明聚合属于何类聚合反应。

10. 写出聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙66、维尼纶、天然橡胶、顺丁橡胶的分子式，根据表1-4所列这些聚合物的相对分子质量，计算这些聚合物的聚合度。根据计算结果分析做塑料、纤维和橡胶用的聚合物在相对分子质量和聚合度上的差别。 11．如何用实验测定一未知单体的聚合反应是以逐步聚合还是以连锁聚合机理进行的。

12. 阅读自学内容，写出自己对高分子科学的认识。

第一章绪论习题答案

1．

(1) 单体：能够形成聚合物中结构单元的小分子化合物。高分子：由许多结构相同的简单的单元通过共价键重复连接而成的相对分子质量很大的化合物。由于对大多数高分子而言，其均由相同的化学结构重复连接而成，故也成为聚合物或高聚物。

(2) 碳链聚合物：聚合物主链完全由碳原子构成的聚合物。

杂链聚合物：主链除碳外还含有氧、氮、硫等杂原子的聚合物。元素有机聚合物：主链不含碳，而侧基由有机基团组成的聚合物。无机高分子；主链和侧基均无碳原子的高分子。 (3) 主链：贯穿于整个高分子的链称为主链。

侧链：主链两侧的链称为侧链。侧基：主链两侧的基团称为侧基。端基：主链两端的基团称为端基。

(4) 结构单元：高分子中多次重复的且可以表明合成所用单体种类的化学结构。

重复单元：聚合物中化学组成相同的最小单位，又称为链节。

单体单元：聚合物中具有与单体相同化学组成而不同电子结构的单元。 (5) 聚合度：高分子链中重复单元的数目称为聚合度。

相对分子质量：重复单元的相对分子质量与聚合度的乘积即为高分子的相对分子质量。对于高分子来说，通过聚合反应获得每一大分子相对分子质量都相同的聚合物几乎是不可能的，这种聚合物相对分子质量的多分散性又称为聚合物相对分子质量分布，可用重均相对分子质量与数均相对分子质量的比值表示其分布宽度。 (6) 加聚反应：单体通过相互加成而形成聚合物的反应。缩聚反应：带有多个可相互反应的官能团的单体通过有机化学中各种缩合反应消去某些小分子而形成聚合物的反应。

连锁聚合：在链引发形成的活性中心的作用下，通过链增长、链终止、链转移等基元反应在极短时间内形成高分子的反应。

CHCl

CH 2① ②CHCOOH

CH 2③HO CH 2 6NH 2 + HOOC CH 2 8COOH ④CH 2CH 2CH 2O ⑤H 2N CH 2 6 NH 2 + HOOC CH 2 8COOH ⑥

OCN CH 2 6NCO + HO CH 2 4OH

逐步聚合：通过单体上所带的能相互反应的官能团逐步反应形成二聚体、三聚体、四聚体等，直到最终在数小时内形成聚合物的反应。

(7) 加聚物：通过加成聚合获得的聚合物，其重复单元与单体分子式结构相同、仅电子结构

不同，同时聚合物相对分子质量是单体相对分子质量的整数倍。缩聚物：通过缩聚反应得到的聚合物。低聚物：相对分子质量在102-104的分子。 2．

从转化率和时间的关系看：连锁聚合，单体转化率随时间延长而逐渐增加；逐步聚合，反应初期单体消耗大部分，随后单体转化率随时间延长增加缓慢。

从相对分子质量与转化率关系看：连锁聚合，在任何时刻均生成高分子量的聚合物；逐步聚合，反应初期只生成低聚物，随转化率增加，聚合物相对分子质量逐渐增加，高分子量的聚合物需数十小时才能生成。

3．绝大多数烯类单体的加聚反应属于连锁聚合，如聚甲基丙烯酸甲酯的合成、聚苯乙烯的

合成，都属于加聚和连锁聚合。但反过来，并不是所有的连锁聚合都是加聚反应，如3-甲基-1-丁烯的聚合，反应是连锁聚合，但由于发生氢转移，其最终产物不是加聚物，不属于加聚反应。

绝大多数缩聚反应属于逐步聚合反应。如尼龙-6,6的合成，反过来，不是所有逐步聚合都属缩聚反应，如聚氨酯的合成，属逐步聚合，但产物却是加聚产物。 4．

(1) 天然无机高分子：石棉、金刚石、云母

天然有机高分子：纤维素、土漆、天然橡胶生物高分子：蛋白质、核酸

(2) 碳链聚合物：聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯

杂链聚合物：聚甲醛、聚酰胺、聚酯 (3) 塑料：PE 、PP 、PVC 、PS

橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶化学纤维：尼龙、聚酯、腈纶、丙纶

功能高分子：离子交换树脂、光敏高分子、高分子催化剂 5．

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

C H C H 2

F n C H 2C H F

氟乙烯

聚氟乙烯

C H 2

C C H 3C H 3

n C H 2

C C H 3

C H 3n 异丁烯聚异丁烯

C H 2C

C OOC H

C H 3

n C H 2C C H 3C OOC H 3

n 甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯

H O

(C H 2) 5C OOH

n H

(C H 2)5C O OH

n w-羟基己酸聚w-羟基己酸

C H 2C H 2C H 2O

n OC H 2C H 2C H 2n

环氧丙烷聚环氧丙烷

H2C CH

COOCH3

n CH2CH

COOCH3

丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯

加聚反应、连锁聚合

（1）

（2）（3）（4）（5）

CH2CH

OCOCH3

n CH2CH

OCOCH3

醋酸乙烯聚醋酸乙烯

加聚反应、连锁聚合

CH2C

CH3

C CH2

n CH2C

CH3

CH CH2n

异戊二烯聚异戊二烯

加聚、连锁聚合

NH2(CH2)6NH2

n+COOH(CH

)4COOH

己二胺己二酸尼龙-66(聚己二酰己二胺)逐步、聚合缩聚

NH(CH2)5CO

NH(CH2)5CO n

逐步聚合开环聚合

连锁聚合开环聚合

己内酰胺尼龙-6

)6NHOC(CH2)4CO

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

CH2CH

CH2CH CH2CH

CH3

n CH2CH

CH3

C C

n C

CH2CH CH CH2

n CH2CH CH CH2n CH2CH CH CH2

n C C

CH2

CH2n

+CH

m m

CH2CH n

① 聚乙烯 M 0=28，DP=2143～10714。 ② 聚氯乙烯 M 0=62.5，DP=800～2400。 ③ 尼龙-6,6 M 0=226，DP=53～80。 ④ 维尼纶 M 0=86，DP=698～872。 ⑤ 天然橡胶 M 0=68，DP=2941～5882。 ⑥ 顺丁橡胶 M 0=52，DP=4808～5769。

从相对分子质量和聚合度来比较，三者的关系为：橡胶＞塑料＞纤维。

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

CH 2CH

CN n CH 2CH CN n

HOOC

COOH

n +HO CH 2CH 2OH

n CO CH 2CH 2O

H 2N (CH 2)6NH 2n +HOOC

(CH 2)8COOH

n NH(CH 2)6NHOC(CH 2)8CO COCl 2 +n HO

C CH 3

CH 3OH n O

C CH 3CH 3

O C O n

OCN R NCO +n n HOR'OH CONHRNHCOOR'O

第二章逐步聚合习题

1、解释下列概念

①反应程度和转化率

②当量系数和过量分数

③平衡缩聚和不平衡缩聚

④均缩聚、混缩聚和共缩聚

⑤线形缩聚和体型缩聚

⑥平均官能度和凝胶点

⑦光能团和官能度

⑧热塑性树脂和热固性树脂

⑨结构预聚物和无规预聚物

2、讨论下列缩聚反应环化的可能性。m=2—10。

①

②

3、写出并描述下列反应所形成的聚酯的结构，聚酯结构与反应物相对量有无关系。如有关系，请说明差别。

4、用碱滴定法和红外光谱法均测得21.3g聚己二酰己二胺试样中2.50×10-3mol的羧基。计算该聚合吴的数均相对分子质量为8520，计算时需做什么假定？如何通过实验来确定其可靠性?如该假定不可靠，如何由实验来测定正确的数均相对分子质量?

5、等摩尔二元醇与二元酸在外加酸催化下进行缩聚，证明从P从0.98到0.99所需的时间与从开始到P=0.98所需的时间相近。

6、等摩尔二元酸与二元胺缩聚，平衡常数为1000，在封闭体系中反应，问反应程度和聚合度能达到多少？如果羧基起始浓度为4mol/L，要使聚合度达到200，需将[H2O]降低到怎样的程度？

7、尼龙-1010是根据1010盐中过量的癸二酸控制相对分子质量的。如果要求数均相对分子质量为2×104，反应程度为0.995，问配料时的当量系数和过量分数各是多少？

8、等摩尔二元醇和二元酸缩聚，另加1.5%（mol）醋酸调节相对分子质量。P=0.995及0.999时，聚酯的聚合度各为多少？加1%（mol）醋酸时，结果如何？（醋酸%（mol）浓度以二元酸计）

9、等摩尔的二元酸和二元胺缩聚时，画出P=0.95，0.99和0.995时的数均分子质量分布曲线和重均分子质量分布曲线，并计算数均聚合度和重均聚合度，比较二者的相对分子质量分布的宽度。

10、计算下列混合物的凝胶点，各物质的比例为摩尔比

a、邻苯二甲酸酐：甘油=3.0：2.0

b、邻苯二甲酸酐：甘油=1.50：0.98

c、邻苯二甲酸酐：甘油=4.0：1.0

d、邻苯二甲酸酐：甘油：乙二醇=1.50：0.99：0.002

11、邻苯二甲酸酐与官能团等摩尔的季戊四醇缩聚，试求：

a．平均官能度

b．按Carothers法求凝胶点。

c．按统计法求凝胶点。

12、苯酚和甲醛采用酸和碱催化聚合，其原料配比、预聚体结构、固化方法等方面有哪些不同？ 13、1000g 环氧树脂（环氧值为0.2）用等当量的乙二胺或二次乙基三胺（H 2NCH 2CH 2NHCH 2CH 2NH ）

固化，以过量10%计，试计算两种固化剂的用量。 14、合成下列无规和嵌段共聚物：

15、不饱和聚酯树脂的主要原料为乙二醇、马来酸酐和邻苯二甲酸酐，试说明三种原料各起

什么作用，比例调整的原则。用苯乙烯固化的原理是什么？考虑室温固化使用何种引发体系？

第二章逐步聚合习题答案

1．

a. 反应程度：参加反应的官能团与起始官能团总数之比。

转化率：参加反应的单体分子数与初始投料单体分子数之比。 b. 当量系数：起始两种官能团数之比，记为γ，γ≦1。

过量分数：过量单体的过量分子数与不过量单体的分子数之比。 c. 平衡缩聚:通常指平衡常数小于103的缩聚反应。

不平衡缩聚:通常指平衡常数大于103的缩聚反应，或根本不可逆的缩聚反应。 d. 均缩聚：由一种单体进行的缩聚反应.

混缩聚；由两种均不能独自缩聚的单体进行的缩聚为混缩聚.

共缩聚：在均缩聚中加入第二种单体或在混缩聚中加入第三甚至第四种单体进行的缩聚反应。

e. 线型缩聚：2官能度单体或2-2体系的单体进行缩聚反应，聚合过程中，分子链线形增长，最终获得线型聚合物的缩聚反应。

体型缩聚：有官能度大于2的单体参与的缩聚反应，聚合过程中，先产生支链，再交联成体型结构，这类聚合过程称为体型缩聚。

f. 平均官能度：反应体系中平均每一个分子带有的能参加反应的官能团数。

凝胶点：开始出现凝胶时的临界反应程度。

g. 官能团：单体分子中能参见反应并能表征反应类型的原子或原子团。

官能度；一个分子上参加反应的官能团数。 h. 热塑性树脂加热时可塑化、冷却时则固化成型，能如此反复进行这种受热行为的树脂。

热固性树脂：体型缩聚中形成的线型和支链型预聚物可熔融塑化，受热后经固化反应形成体型聚合物。该聚合物加热后不能再塑化、成型，把这样的预聚物称为热固性树脂。 i. 无规预聚物：结构不确定,未反应的官能团无规排布的预聚物。结构预聚物：具有特定的活性端基或侧基的预聚物。 2．

a. m=2时，β-氨基酸易脱氨。

m=3，4时，易成稳定的五、六元环。其余主要进行线型缩聚。

b. m=2，3，二元酸在一定条件下可脱羧成五、六元酸酐。其余主要进行线型缩聚。单体成的环越稳定，则单体越易环化，而不利于线型缩聚。反之，成的环越不稳定，则不易成环，主要进行线型缩聚。

影响线型缩聚聚合物的分子量的因素；反应程度、反应平衡、单体的当量比

3. 因为=∑Wi/∑Ni ，∑Wi=21.3g, =8520，∑Ni=2.5×103，因此计算时假定每

个大分子链平均含有一个羧基。

a 、

CO CH 2 NH

C O

COO CH 2 OOC CH 2 COO C H 2 O 224

b 、CO

N H n

n m

可用气相渗透压法等准确测定数均分子量，并检验此假定的可靠性。

4. 等摩尔反应，外加酸催化的聚酯合成反应中:=K’C0t + 1=1/(1-P)

P=0.98时，=50，所需反应时间t1=49/ K’C0

P=0.99时，=100，所需反应时间t2=99/ K’C0

所以，t2≈2t1，P从0.98到0.99所需时间与从开始到P=0.98所需时间相近。

5．

封闭体系：=1/（1-P）= K1/2+ 1，P=0.97，=33。

开放体系：=1/（1-P）=[KC0/Pn w]1/2→n w=0.1mol/l

a.尼龙-1010结构单元的平均分子量为0=169，=0。=118。

b.单体非等当量投料，=（1+γ）/（1+γ-2γP）。γ=0.993，q=0.007。

7．

①γ=0.985，P=0.995时，=80

P=0.999时，=117

②γ=0.99，P=0.995时，=100

P=0.999时，=166

9．按Carothers法计算:

a.Pc=0.833

b.Pc=0.844

c.不能交联

d.Pc=0.838

按统计法计算:

a.Pc=0.707

b.Pc=0.714

c.Pc=1.158，不能交联

d.Pc=0.710

10．

a.=2.67

b.Pc=0.749

c.Pc=0.517

11.

12．等当量固化：需乙二胺的量：0.5mol

需二次乙基三胺：0.4mol。

过量10%固化：需乙二胺的量：0.55mol

需二次乙基三胺：0.44mol。

13．

a.将ω-氨基己酸与对氨基苯甲酸共缩聚，可得无规共聚物。将二者分别均缩聚所得

的低聚物进一步共缩聚可得嵌段共聚物。

b.对苯二甲酸、己二酸、乙二醇共缩聚，得无规共聚物。

第三章自由基聚合习题

1.举例说明自由基聚合时取代基的位阻效应、共轭效应、电负性、氢键和溶剂化对单体聚合热的影响。

2.什么是聚合上限温度、平衡单体浓度？根据表3-3数据计算丁二烯、苯乙烯40、80O C自由基聚合时的平衡单体浓度。

3.什么是自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合？

4.下列单体适合于何种机理聚合：自由基聚合，阳离子聚合或阴离子聚合？并说明理由。

CH2=CHCl，CH2=CCl2，CH2=CHCN，CH2=C(CN)2，CH2=CHCH3，CH2=C(CH3)2，CH2=CHC6H5，CF2=CF2，CH2=C(CN)COOR，

CH2=C(CH3)-CH=CH2。

5.判断下列烯类单体能否进行自由基聚合，并说明理由。

CH2=C(C6H5)2，ClCH=CHCl，CH2=C(CH3)C2H5，CH3CH=CHCH3，

CH2=C(CH3)COOCH3，CH2=CHOCOCH3，CH3CH=CHCOOCH3。

6.对下列实验现象进行讨论：

（1）乙烯、乙烯的一元取代物、乙烯的1,1-二元取代物一般都能聚合，但乙烯的1,2-取代物除个别外一般不能聚合。

（2）大部分烯类单体能按自由基机理聚合，只有少部分单体能按离子型机理聚合。

（3）带有π-π共轭体系的单体可以按自由基、阳离子和阴离子机理进行聚合。

7.以偶氮二异丁腈为引发剂，写出苯乙烯、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯自由基聚合历程中各基元反应。

8.对于双基终止的自由基聚合反应，每一大分子含有1.30个引发剂残基。假定无链转移反应，试计算歧化终止与偶合终止的相对量。

9.在自由基聚合中,为什么聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接?

10.自由基聚合时，单体转化率与聚合物相对分子质量随时间的变化有何特征？与聚合机理有何关系？

11.自由基聚合常用的引发方式有几种？举例说明其特点。

12.写出下列常用引发剂的分子式和分解反应式。其中哪些是水溶性引发剂，哪些是油溶性引发剂，使用场所有何不同？

（1）偶氮二异丁腈，偶氮二异庚腈。

（2）过氧化二苯甲酰，过氧化二碳酸二乙基己酯，异丙苯过氧化氢。

（3）过氧化氢-亚铁盐体系，过硫酸钾-亚硫酸盐体系，过氧化二苯甲酰-N,N 二甲基苯胺。

13.60O C下用碘量法测定过氧化二碳酸二环己酯(DCPD)的分解速率，数据列于下

表，求分解速率常数k

d (s-1)和半衰期t

1/2

(hr)。

14.解释引发效率、诱导分解和笼蔽效应。

15.如何判断自由基聚合引发剂的活性？自由基聚合在选择引发剂时应注意哪些问题？

16.推导自由基聚合动力学方程时，作了哪些基本假定？

17.聚合反应速率与引发剂浓度平方根成正比，对单体浓度呈一级反应各是哪一机理造成的？

18.在什么情况下会出现自由基聚合反应速率与引发剂浓度的下列关系？

（1）一次；（2）零次；（3）二分之一与零次之间；（4）二分之一与一次之间。

19.在什么情况下会出现自由基聚合反应速率与单体浓度的下列关系？

（1）一次与一点五次之间；（2）一点五次；（3）一点五与二次之间。20.某一热聚合反应经测定属于参分子引发，试推导聚合反应速率方程，并写明在推导过程中作了哪些基本假定？

21.以过氧化二苯甲酰作引发剂，在60O C进行苯乙烯(密度为0.887)聚合动力学研究，引发剂用量为单体重量的0.109%，R

=0.255×10-4mol/L·s，f=0.80，自由基寿命为0.82秒，聚合度为2460。

（1）求k

d 、k

、k

的大小，建立三个常数的数量级概念。

（2）比较单体浓度和自由基浓度的大小。

（3）比较R

i 、R

、R

的大小。

22.单体浓度0.2mol/L，过氧类引发剂浓度为4.2×10-3mol/L,在60O C下加热聚

合。如引发剂半衰期为44hr，引发剂引发效率f=0.80，k

p =145L/mol·s，k

=7.0

×107 L/mol·s，欲达5%转化率，需多少时间？

23.什么是自动加速现象？产生的原因是什么？对聚合反应及聚合物会产生什么影响？

24.什么是凝胶效应和沉淀效应？举例说明。

25.氯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯聚合时，都存在自动加速现象，三者有何异同？

26.氯乙烯悬浮聚合时，选用半衰期适当（2hr）的引发剂，基本上接近匀速反应，解释其原因。

27.用过氧化二苯甲酰作引发剂，苯乙烯聚合时各基元反应活化能为E

=125.6，

E p =32.6，E

=10kJ/mol，试比较从50 O C增至60 O C以及从80 O C增至90 O C，讨论

总反应速率常数和聚合度变化的情况。

28.什么叫链转移反应？有几种形式？对聚合反应速率和聚合物的相对分子质量有何影响？

29.什么叫链转移常数？与链转移速率常数有何关系？

30.动力学链长的定义是什么？分析没有链转移反应与有链转移反应时动力学链长与平均聚合度的关系。

31.以过氧化二特丁基作引发剂，在60O C下研究苯乙烯聚合。已知苯乙烯溶液浓度为1.0 mol/L，引发剂浓度为0.01 mol/L，60 O C下苯乙烯密度为0.887g/ml，溶剂苯的密度为0.839g/ml（假定聚合体系为理想溶液体系）。引发和聚合的初

速率分别为4.0×10-11 和1.5×10-7 mol/L·s。C

M =8.0×10-5，C

=3.2×10-4，C

=2.3

×10-6。求：

（1）fk

=？

（2）聚合初期聚合度。

（3）聚合初期动力学链长。

32.按上题条件制备的聚苯乙烯相对分子质量很高，常加入正丁硫醇（C

=21）调节，问加入多少才能制得相对分子质量为8.5万的聚苯乙烯？

33．用过氧化二苯甲酰作引发剂，苯乙烯在60 O C进行本体聚合。已知[I]=0.04

mol/L，f=0.8，k

d = 2.0×10-6s-1，k

= 176 L/mol·s，k

= 3.6×107 L/mol·s，

60 O C下苯乙烯密度为0.887g/ml，C

I = 0.05，C

=0.85×10-4。求：

（1）引发、向引发剂转移、向单体转移三部分在聚合度倒数中各占多少百分比？

（2）对聚合度各有什么影响？

34.醋酸乙烯酯在60O C以偶氮二异丁腈为引发剂进行本体聚合，其动力学数据如下：

[I]=0.026×10-3 mol/L，[M]=10.86 mol/L，f=1，k

d = 1.16×10-5s-1，k

= 3700

L/mol·s，k

t = 7.4×107 L/mol·s，C

=1.91×10-4，歧化终止占动力学链终止

的90%，求所得聚醋酸乙烯酯的聚合度。

35.在100毫升甲基丙烯酸甲酯中加入0.0242克过氧化二苯甲酰，于60 O C下聚合，反应1.5小时后得到3克聚合物，用渗透压法测得相对分子质量为831,500。

知60 O C下引发剂的半衰期为48小时，f=0.8，C

I = 0.02，C

=0.1×10-4，甲基

丙烯酸甲酯密度为0.93 g/ml。求：

（1）甲基丙烯酸甲酯在60 O C下的k

p 2/k

值。

（2）在该温度下歧化终止和偶合终止所占的比例。

36.聚氯乙烯的相对分子质量为什么与引发剂浓度基本上无关而仅取决于聚合反应温度？试求45、50、60 O C下聚合所得聚氯乙烯的相对分子质量。(C M = 125 exp[-30.5/RT])

37.讨论下列几种链转移、链增长、再引发速率常数的相对大小对聚合反应速率和聚合物相对分子质量的影响：

（1）k

P 》k

≈ k

（2）k

P 《 k

≈ k

（3）k

P 》k

〈 k

（4）k

P 《 k

〈 k

（5）k P《k tr k a = 0

38.分析诱导期产生的原因？与阻聚剂有何关系？试从阻聚常数比较硝基苯、对苯醌、DPPH、三氯化铁和氧的阻聚效果。

第三章自由基聚合习题答案

1. 解：聚乙烯是最简单的聚合物，主链无取代基，在考虑取代基的各种影响因素时，可以此为标准，其聚合热△H=-88.8kJ/mol。

(1)位阻效应：单体中取代基间作用小，而聚合物中由于主链共价键约束而使取代基之

间产生作用，从而储存了部分能量，因此取代基的空间效应对聚合物影响大于单体，含取代基的单体可将部分反应热以内能形式存储，从而使聚合热减小，例如，异丁

烯，△H=-54 kJ/mol。

(2)共轭效应：取代基在单体中存在共轭效应，而形成聚合物后，共轭作用消失，共轭

效应使内能降低，从而使聚合热降低。例如丁二烯的聚合热△H=-73.0 kJ/mol.

(3)电负性取代基：取代基电负性强时，聚合热升高，例如氯乙烯，△H=- 95.8 kJ/mol。

(4)氢键和溶剂化作用：这种作用在单体中比在聚合物中要强得多，使聚合热降低，

例如丙烯酸的聚合热△H=-67 kJ/mol。

2. 解：

(1)聚合和解聚处于平衡状态时的反应温度称为聚合上限温度。聚合解聚平衡时的残存单

体浓度称为平衡单体浓度。

(2)丁二烯：40℃，[M]e=1.523×10-8mol·L-1；80℃，[M]e=3.766×10-7mol·L-1。

苯乙烯: 40℃，[M]e=6.36×10-7mol·L-1; 80℃，[M]e=1.335×10-5mol·L-1。

3. 解：自由基聚合：通过自由基引发进行链增长得到高聚物的聚合反应。

阴离子聚合：由阴离子引发并进行增长的聚合反应。

阳离子聚合：由阳离子引发并进行增长的聚合反应。

4. 解:

(1)CH2=CH-Cl，氯原子的诱导效应和共轭效应作用相反，且均较弱，所以离子聚合困难，只能自由基聚合。

(2)CH2=C(Cl)2，结构不对称，同时比氯乙烯多一个氯原子，诱导作用加强，可进行阴离子和自由基聚合。

(3)CH2=CH-CN，氰基为吸电子基团，可降低双键的电子云密度，可进行阴离子和自由基聚合，在一定条件下还可进行陪位聚合。

(4)CH2=CH(CN)2，两个氰基的诱导吸电子作用过强，只能进行阴离子聚合。

(5)CH2=CHCH3，甲基可产生供电超共轭效应，但强度不大，同时聚合产生的烯丙基自由基稳定，不会增长为大分子，故不发生自由基和离子聚合，只在特殊的络合引发剂作用下进行配位聚合。

(6)CH2=C(CH3)2，两个甲基能产生较强的给电子效应，可进行阳离子聚合。在一定条件下可发生配位聚合。

(7)CH2=CH-C6H5，共轭体系，π电子流动性大，易极化，可发生自由基、阴离子、阳离子聚合。

(8)CF2=CF2，四个氟原子均产生吸电子诱导作用，但结构对称，机化度小，同时氟原子体积小，可发生自由基聚合。

(9)两个吸电子基产生很强的吸电子诱导作用，只可进行阴离子聚合。

(10)CH2=C(CH3)CH=CH2，共轭体系，π电子流动性大，发生自由基、阴离子、阳离子聚合。

5. 解:

(1)CH2=C(C6H5)2，不能，两个苯基取代基，体积太大，空间位阻大，只生成二聚体。

(2)Cl-CH=CH-Cl，不能，结构对称，极化度低，且位阻大。

(3)CH2=C(CH3)-CH2CH3，不能，两个供点基团，位阻大，只能阳离子或配位聚合。

(4)CH3-CH=CH-CH3，不能，结构对称，极化度低，且位阻大。

(5)CH2=C(CH3)-COOCH3，能，酯基诱导与共轭作用大于甲基共电作用，还可进行阴离子聚合。

(6)CH2=CHOCOCH3，能，羰基产生吸电诱导作用而氧产生给电子共轭作用，二者作用相抵，只能自由基聚合。

(7)CH3-CH=CH-COOCH3，不能，结构对称，极化度低，且位阻大。

6. 解:

(1)对单取代乙烯，空间位阻小，可以聚合；对于1,1-二取代乙烯，一般情况下，取代基体积不大，空间位阻小，同时不对称结构使之更易极化，故1,1-二取代乙烯也可聚合；1,2-二取代乙烯，主要是结构对称的两端取代基的空间位阻要比单端二取代的位阻大得多，使之难以聚合。

(2)对烯类单体来说，其参加聚合的官能团部分绝大多数情况下是碳碳双键或叁键，碳碳双键或叁键的两个碳电负性相同，不会使电子云密度大变化。大多数烯类单体的取代基的给电子或吸电子效应不是很强；自由基是电中性的，对其稳定作用没有太严格的要求，几乎所有取代基对自由基都有一定的稳定作用，因此发生自由基聚合的单体多。少数带有强电子效应取代基的单体，使碳碳双键或叁键的电子云密度发生较大变化，且取代基对生成的离子活性中心有很好的稳定作用，才能进行离子聚合。

(3)π-π体系单体具有大共轭效应，可在诱导极化下产生电子云的流动，从而产生利于在相应反应条件下的电子云密度分布，使反应容易进行，因此这类单体可发生自由基、阴离子、阳离子聚合。

7. 解:

C H 3

C C H 3C N N N C C H 3C N

C H 32C H 3

C C H 3C N + N （1）苯乙烯CH 3

C CH 3

+CH 2CH CH 3

C CH 3

CH 2CH 链引发

链增长

链终止

CH 3

C CH 3

CH 2CH +

CH 2CH

n CH 3

C CH 3

CH 2CH CH 2CH n CH 3

C CH 3

CH 2CH CH 2CH n 2CH 3

C CH 3

CH 2CH CH 2CH n CH CH 2

C CH 2C CH 3

CH 3

n （2）醋酸乙烯CH 3

C CH 3CN

+CH 2CH

OCOCH

CH 3

C CH 3

CN CH 2CH OCOCH

链引发

链增长

链终止

CH 3

C CH 3

CN CH 2CH OCOCH 3

+n CH 3

C CH 3

CN CH 2CH OCOCH 3CH 2CH OCOCH

n 2CH 3

C CH 3

CN CH 2CH OCOCH 3

CH 2CH 2n CH 2CH

OCOCH 3

CH 3

C CH 3

CN CH 2CH OCOCH 3CH 2CH OCOCH

n OCOCH 3

+CH 3

C CH 3

CN CH 2CH OCOCH 3

CH CH n OCOCH 3

8. 解:偶合终止占30%，歧化终止占70%。

9. 解：可从以下两方面考虑：(1)从位阻上看，自由基与含取代基一端靠近时会产生较大位

阻，反应能垒较头-尾方式高；(2)从生成的自由基的稳定性看，通过头-尾方式生成的自由基在带有取代基的碳上，这样取代基可起共轭稳定作用。

10. 解：自由基聚合时，引发剂是在较长时间内逐渐分解释放自由基的，因此单体是逐次与

产生的自由基作用增长的，故转化率随时间延长而逐渐增加。而对产生的一个活性中心来说，它与单体间反应的活化能很低，k p 值很大，因此瞬间内就可生成高聚物。因此，从反应一开始有自由基生成时，聚合物分子量就很大，反应过程中任一时刻生成的聚合物分子量相差不大。 11. 解：自由基聚合最常用的引发方式是引发剂引发。引发剂可分为热分解型和氧化还原型

两大类。热分解型引发剂主要有两大类，偶氮类和过氧化物类。偶氮类如偶氮二异丁腈，45-65℃下使用，引发时产生氮气，只生成一种自由基，性质稳定。过氧化物类，如过氧化二苯甲酰，分解有副反应存在，性质不稳定。

其它应用相对多的引发方式包括热引发、光引发、辐射引发。 12. 解：

(1) 偶氮二异丁腈：

偶氮二异庚腈：

(2) 过氧化二苯甲酰：

（3）甲基丙烯酸甲酯CH 3

C CH 3CN

+CH 2

COOCH

CH 3

C CH 3CN CH 2C COOCH

链引发

链增长

链终止

CH 3

C CH 3CN CH 2C

COOCH

+n CH 3

C CH 3CN CH 2C COOCH 3CH 2C COOCH

n 2CH 3

C CH 3CN CH 2C COOCH 3

CH 2n +CH 3

C CH 3CN CH 2CH OCOCH 3

CH n COOCH 3

CH 3CH 3CH 3

CH 2

COOCH

CH 3

CH 3CH 3CH 3

C CH 3CN CH 2C COOCH 3CH 2C COOCH 3

n CH 3CH 3COOCH 3

CH 3

COOCH

CH 3

偶合

CH 3

C CH 3CN CH 2C COOCH 3

CH 2n COOCH 3

C CH 3C C CH 3O OCH 3C O OCH 3CH 2C CH 3C CH 2C O OCH 3

CH 3CN CH 3n

歧化

CH 2C CN CH 3N N C CN CH 3

C H 2C H 2C C N

C H 3

+ N 2H

C C H 3

C H 3

H C C H 3H 3C H

C CH 3C H 3

2C O O O C

O C O O

+ 2CO

过氧化二碳酸二乙基己酯：

异丙苯过氧化氢：

(3) 过氧化氢-亚铁盐体系：

HO-OH + Fe 2+ → OH - + HO ? +Fe 3+

过硫酸钾-亚硫酸盐体系：

过氧化二苯甲酰-N,N’-二甲苯胺：

其中，(1)(2)和(3)的最后一组为油溶性引发剂用于本体、悬浮、油溶液聚合。

前两组为水溶性引发剂，用于乳液聚合、水溶液聚合。

13. 解：根据数据作㏑（[I]0/[I]）与时间t 的关系图，由图得k d =1.885×10-4S -1，t 1/2=1.02hr 。 14. 解：

引发效率：引发剂分解后，只有一部分用来引发单体聚合，将引发聚合部分的引发剂占引发

剂分解或消耗总量的分率称为引发效率，用f 表示。

诱导分解：指自由基向引发剂的转移反应，反应结果为自由基总数不变，但白白消耗一个引

发剂分子，使f 下降。

笼蔽效应：由于聚合体系中引发剂的浓度低，引发剂分解生成的初级自由基处于溶剂分子的

包围中，限制了自由基的扩散，导致初级自由基在笼内发生副反应，使f 下降。

15. 解：

① 问：可通过引发剂分解反应速率常数k d 、分解活化能Ed 、分解半衰期t 1/2、残留分率[I]/[I]0来判断引发剂活性，一般而言，在相同反应条件下，k d 越大，Ed 越小，t 1/2越小，[I]/[I]0越小，引发剂活性越高。 ② 问：参见教科书70页。

16. 解：在不考虑链转移反应的前提下，作了三个基本假定：等活性假定，即链自由基的活

性与链长无关；稳态假定，即在反应中自由基的浓度保持不变；聚合度很大假定。 17. 解：R p 与[I]1/2成正比是双基终止造成的，R p 与[M]成正比是初级自由基形成速率远小于

单体自由基形成速率的结果。 18. 解：热引发：R p ∝[I]0 ；

热引发和引发剂引发并存：R p ∝[I]0～

0.5 ；

引发剂引发，单双基终止并存；R p ∝[I]0.5～

1 ；引发剂引发，单基终止：R p ∝[I]0。

19. 解：引发反应速率由引发剂分解速率和单体自由基形成速率共同决定：R p ∝[M]1～

1.5；

单体自由基形成反应为引发反应控制速率步骤：R p ∝[M]1.5；

引发剂引发同时伴有热引发：R p ∝[M]1.5～

2。

20. 解：R=-d[M]/dt=R i + R p1 + R p2 + R p3 +……+ R pn 条件1：无链转移 = R i + R p 假定1：等活性假定 ≈R p 假定2：聚合度很大 = k p [M][M ?] 条件2：低转化率 = k p [M](R i /2k t ) 假定3：稳态假定 = k p [M](k i [M]3/2k t )1/2 条件3：双基终止

= k p (k i /2kt)1/2[M]2/5 条件4：三分子热引发 R i =k i [M]3 21. 解：

① k d = 3.24×10-6S -1 ;k p = 1.762×102L/mol ·S ；kt=3.59×107

L/mol ·S 。

C O O O C O

O O C H 2C H (C H 2)3C H 3

C H 2C H 3

H 3C (C H 2)3C H C H 2

H 3C H 2C

H 3C (C H 2)3C H C H 2H 3C H 2C

+ CO C CH 3

CH 3

O O H C CH 3

CH 3

O + OH S 2O 82- + SO 32-SO 42- + SO 4 - + SO3-C O O O C

O +

N CH 3

CH 3C O

O +C O

O - +

N +CH 3CH 3

②[M]=8.529 mol/L；[M·]=1.697×10-8 mol/L。

③R i=2.07×10-8mol/L·S； R t= R i；R p =2.55×10-5 mol/L·S。

R p＞＞R i= R p

22. 答案：t = 24480s=6.8hr。

23. 解：当自由基聚合进入中期后，随转化率增加，聚合速率自动加快，这一现象称为自

动加速现象。这是由于凝胶效应和沉淀效应使链自由基的终止速率受到抑制，而链增长速率变化不大，从而使聚合速率加快。自动加速现象可提高聚合反应速率，但控制不好，会出现爆聚使聚合失败。自动加速现象使聚合物分子量分布变宽。

24. 解：对于单体、聚合物、溶剂互溶的均相体系，当反应进入中期后，体系粘度加大，妨

碍大分子链自由基的扩散，导致链终止反应速率常数随粘度增大而迅速下降，而粘度变化对单体扩散并不影响，链增长反应速率常数基本不变，由此表现出粘度增加的净结果为聚合速率加速，这一现象称为凝胶效应。例如，甲基丙烯酸甲酯在苯中聚合，当单体浓度大于60%后，出现自动加速现象。

当反应体系为互不相溶的非均相体系时，整个聚合反应在异相中进行，反应形成的聚合物在一开始就从体系中沉析出来，链自由基包裹在长链形成的无规线团内，难以终止，从而使聚合速率加快，这种效应称为沉淀效应。如氯乙烯的聚合，聚合物不溶于单体，在很低转化率下就产生自动加速。

25. 解:

①氯乙烯不溶聚氯乙烯，反应为非均相体系，沉淀效应抑制链终止，故在很低转

化率下出现自动加速现象。

②甲基丙烯酸甲酯不是其聚合物的良溶剂，自动加速由凝胶效应产生，在相同的

聚合反应条件下，自动加速出现的比苯乙烯聚合体系要早。

③苯乙烯是聚苯乙烯的良溶剂，在相同聚合条件下，链自由基比较舒展,终止反

应相对容易,因此自动加速出现的比甲基丙烯酸甲酯体系要晚。

此外，还应注意三种单体的链终止方式不同。

26. 解：氯乙烯悬浮聚合时，选用高活性和中等活性引发剂并用的引发体系。由于聚合本质

是非均相本体聚合，在转化率较低时就出现自动加速现象，高活性引发剂又保证了在聚合前期聚合速率就很快。随反应进行，中活性引发剂逐渐发挥作用，再加上自动加速，使反应速率保持不变。

27. 解：

①总反应速率常数的变化：50→60℃，k2/k1=2.75；80→90℃，k2/k1=2.34。

②聚合度变化：50→60℃，2/1=0.675；80→90℃，2/1=0.719。

28. 解：

①问：链自由基夺取其它分子上的原子，使原来的自由基终止，同时生成一个新的自由基，这种反应称为链转移反应。

②问：链转移的形式包括：向单体、溶剂、引发剂、聚合物、外来试剂的转移反应。

③问：对聚合反应速率和聚合物相对分子质量影响与链增长速率常数k p、链转移反应速率常数k tr、再引发速率常数k a相对大小有关。

具体情况参见书94页表3-25。

29. 解：链转移常数C=k tr/k p，为链转移反应速率常数与链增长反应速率常数之比，表示链

转移剂和单体对链自由基反应的竞争能力。

30. 解；在自由基聚合中，将一个活性中心由引发开始到活性中心消失期间消耗的单体分子

数定义为动力学链长，用ν表示。它等于链增长反应速率与链引发反应速率之比。

没有链转移时，=ν/（C/2 + D）；有链转移时，1/=（C/2 + D）+ C M + C I[I]/[M] + C S[S]/[M] + C P[P]/[M]。

31. 解:①fkd=2×10-9S-1

②聚合初期ν=3750

③设苯乙烯-苯体系为理想混合体系，=4200

32. 答案：正丁硫醇用量= 4.2×10-3g/L。

33. 答案：

① 1/=1.329×10-3

，其中向引发剂转移占17.6%，向单体转移占6.4%，引发剂引发（正常链终止）占76%。

② 对聚合度的影响：正常链终止影响最大，其次是向引发剂的链转移，向单体转移影响最小。

34. 答案：=5058。

35. 答案：⑴问：k p 2/k t = 0.0115L/(mol ?s)。⑵问：偶合终止占16%，歧化终止占84%。 36. 解： ① 问：=R p /（R t + R tr ），由于氯乙烯主要向单体转移生成大分子，则有=R p /R tr ，M ，= 1/C M ， C M = k tr ，M /k p ，由于链转移反应活化能高于链增长反应活化能，故温度上升， C M 增加。

② 问：45℃，=817；50℃，=685；60℃，=487。 37.

① k p >>k tr ，k a ≈k p 为正常链转移。链转移比链增长几率小得多，且新生成的自由基活性不变，因而[M ·]不变，故R p 不变，而n 减小。

② k p <

③ k p >>k tr ，k a

⑤ k p <

① 问：当体系存在阻聚杂质时，开始形成的自由基与杂质反应失去活性，使聚合初期聚合速率为零。当阻聚杂质消耗完后，才开始正常聚合反应。 ② 诱导期t=n[I]0/R i ，[I]0为阻聚剂浓度。

③ 阻聚效果：硝基苯 < 苯醌 < DPPH < FeCl 3 < 氯

Cz(St 中) 0.326 518 536 14600 Cz(MMA 中) 5.5 2000 3300

C H 2C CN CN H 2C CH 3

CH 3CHCl

H 2C H 2C CH C CH 3

CH 2

习题 4

1、 1 分析下列引发体系和单体，何种引发体系可引发何种单体聚合？聚合反应类型是什么？写出链引发反应式。

引发体系单体 2、解释下列概念

离子对异构化聚合活性聚合

3、假定在异丁烯的聚合反应中向单体链转移是主要终止方式，聚合物末端是不饱和端基。现有4.0g 的聚合物使6.0ml 0.01mol/l 的Br —CCl 4溶液正好褪色，计算聚合物数均相对分子质量。

4、异丁烯在（CH 2Cl ）2中用SnCl 4—H 2O 引发聚合。

聚合速率Rp ∝[SnCl 4][H 2O][异丁烯]2。起始生成的聚合物的数均相对分子质量为20,000，1g 聚合物中含3.0×10-5mol 的羟基，不含氯。

写出该聚合的引发、增长、终止反应方程式。推导聚合反应速率和聚合度的表达式。推导过程中所做的假设。什么情况下对水或SnCl 4是零级对异丁烯是一级反应？ 5、以正丁基锂和少量单体反应，得一活性聚合物种子（A ）。以10-2mol 的A 和2mol 的新鲜单体混合，50分钟内单体有一半转化为聚合物，计算k p 值。假定无链转移反应。

6、用萘钠的四氢呋喃溶液为引发剂引发苯乙烯聚合。已知萘钠溶液的浓度为1.5mol/L ，苯乙烯为300g 。试计算若制备相对分子质量为30,000的聚苯乙烯需加多少毫升引发剂溶液？

若体系中含有1.8×10-4

mol 的水，需加多少引发剂？

7、 2.0mol/L 的苯乙烯-二氯乙烷溶液在25℃下,用4.0×10-4mol/L 的硫酸引发聚合。计算起始聚合度。计算时用表4-5的数据，Cs=4.5×10-2。

8、以正丁基锂为引发剂，环己烷为溶剂，合成线型三嵌段共聚物SBS 。单体总量是150g 。丁基锂环己烷溶液的浓度为0.4mol/L 。单体的转化率为100%。若使共聚物的组成（苯、丁比）为S/B=40/60（重量比），数均相对分子质量1×105。试计算需丁二烯和苯乙烯各多少克，需丁基锂溶液多少毫升？

9、在搅拌下依次向装有四氢呋喃的反应釜中加入0.2mol n-BuLi 和20kg 苯乙烯。当单体聚合一半时，向体系中加入1.8g 水，然后继续反应。假如用水终止的和继续增长的聚苯乙烯

C C H 3 O O H + Fe 2

C C H 3

C H 2

H C C H 2

Na n-BuLi

H 2SO 4

BF 3 + H 2O

H 2C C CH 3

CO 2CH 3H 2C CH CH CH 3

CH 3H 2C O

H 2C CH O C CH 33

的分子量分布指数均是1，试计算：

①水终止的聚合物的数均相对分子质量；

②单体完全聚合后体系中全部聚合物的数均相对分子质量； ③最后所得聚合物的相对分子质量分布指数。

10、在离子聚合反应过程中，能否出现自动加速现象？为什么？

11、写出用阴离子聚合方法合成四种不同端基（—OH 、—COOH 、—SH 、—NH 2）的聚丁

二烯遥爪聚合物的反应过程。

12、增加溶剂极性对下列各项有何影响？

（1）活性种的状态

（2）聚合物的立体规整性

（3）阴离子聚合的kp -、kp ±

；

（4）用萘钠引发聚合的产物的单分散性；（5）n-C 4H 9Li 引发聚合的产物的单分散性。 13、比较逐步聚合、自由基聚合、阴离子聚合的

（1）转化率和时间的关系；

（2）聚合物相对分子质量与时间的关系。

14、预确定电离辐射引发的某一特定单体的聚合反应是按照自由基机理还是离子型机理进行，适用的实验方法是什么？

15、举例说明异构化聚合和假阳离子聚合反应。

第四章离子型聚合习题答案

．

Na 、n-BuLi 为阴离子聚合引发剂，可引发

H 2SO 4、BF 3 + H 2O 为阳离子聚合引发剂，可引发

2．

离子对：带有相反电电荷的离子当二者间的距离小于某一临界距离时，可称为离子对。异构化聚合：在聚合链增长过程中，伴有分子内重排的聚合常称为异构化聚合。活性聚合；没有链转移和链终止的聚合反应称为活性聚合。 3．=6.67×104。 5．k p =2.31(l/mol ·S) 6.

CH 2C CH 2

CH 3CH 2CH C CH 3

CH 2

CH 2C CH 3COOCH 3C CH 3 OOH + Fe

C O O O C

O 可引发以下五种单体进行自由基聚合。

CH 2CH

CH 2C

CH 2

CH 3CH 2

C CN CN

CH 2

CH 3

COOCH 3

CH 2CH C CH 3CH 2H C O

六种单体进行阴离子聚合。

CH 2C CH 2

CH 3CH 2CH C CH 3

CH 2

H C O H 七种单体进行阳离子聚合，其中第六种单体聚合时发生异构化聚合。

CH 2C

CH 3CH 3

CH 2CH CH CH 3CH 3CH 2CH O C CH 3CH 3

CH 3

① 问：需加引发剂13.3ml 。 ② 问：需加引发剂13.46ml 。 7．0=53。 8． ①

极性增加，使上述各种活性中心的平衡向右移动。 ② 极性增加，松对和自由离子增加，立构规整性变差。 ③ 阴离子聚合的kp -基本不受影响；

极性增加，松对比例增加， kp ±

增加。 ④ 基本不变。 ⑤ 分布变窄。 9．

（1）逐步聚合：单体转化率在反应开始后的短时间内就达很高，随后，随时间延长，转化率增加极其缓慢。

自由基聚合：典型的转化率（C%）与时间（t ）曲线为S 形，反应初期C%与t 可呈线性关系，中期可能出现自动加速现象，后期C%随时间延长增长缓慢。阴离子聚合：常常可实现活性聚合。转化率与时间有如下关系：㏑[1/(1-C%)]=kt 。

（2）逐步聚合：分子量随时间延长而逐步增加，高分子量聚合物需数小时的长时间才能生成。

自由基聚合：高分子量的聚合物瞬间生成，在反应任一时刻形成的大分子的分子量相差无几。有自动加速现象时，分子量增加。阴离子聚合（活性）：聚合物分子量随时间增加而增加，二者有如下关系：㏑[1/（1-a ）]=k’t （a 、k’为常数）。

10．可向体系中添加阻聚剂的方法来验证：

若加入自由基聚合阻聚剂，如DPPH 等，如聚合反应停止，说明聚合为自由基聚合机

理，如不受影响，则为离子型聚合机理。

若加入离子型聚合阻聚剂，如水、醇等，反应停止，说明是按离子型机理进行的。如对

反应基本无影响，则表明反应是按自由基机理进行的。

11．异构化聚合：3-甲基-1-丁烯的阴离子聚合，在链增长过程中，活性链末端会发生H -：

的转移，使仲碳阳离子转变成更稳定的叔碳阳离子：

重排后的活性中心进行链增长，就在主链上形成了1’3-结构的重复单元，这种在聚合过程中活性中心发生分子内重排的聚合反应称为异构化聚合。

假阳离子聚合：在烯烃的阳离子聚合过程中，有时增长活性中心不是碳阳离子，而是共价键结构，这样的聚合称为假阳离子聚合。例如，HclO4在二氯甲烷中引发苯乙烯进行阳离子聚合，聚合第二阶段，体系中未检测出离子，认为共价酯键参与链增长：单体插入共价酯键中增长：

产物的分子量分布出现两个峰，说明聚合过程中有两种不同的活性中心。

A +

B -A +//B -

A + + B

-R +C H 2C H

+H C H 3C C H 3R CH H 33R C H 2C H 2C C H 3

C H 3

+St + + C lO 4-St +C lO 4-StOC lO 3

自由离子

离子对

共价酯键

高分子化学(第五版)潘祖仁版课后习题答案 (2)讲解

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 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 特征量/万

(完整版)(含答案)高分子化学练习题.doc

高分子化学练习题一、名词解释 1、重复单元在聚合物的大分子链上重复出现的、组成相同的最小基本单元。 2、结构单元高分子中多次重复的且可以表明合成所用单体种类的化学结构。 3、线型缩聚 2 官能度单体或 2-2 体系的单体进行缩聚反应，聚合过程中，分子链线形增长，最终获得线型聚合物的缩聚反应。 4、体型缩聚有官能度大于 2 的单体参与的缩聚反应，聚合过程中，先产生支链，再交联成体型结构，这类聚合过程称为体型缩聚。 5、半衰期物质分解至起始浓度（计时起点浓度）一半时所需的时间。 6、自动加速现象聚合中期随着聚合的进行，聚合速率逐渐增加，出现自动加速现象，自动加速现象主要是体系粘度增加所引起的。 7、竞聚率是均聚和共聚链增长速率常数之比， r 1 =k11/ k12，r 2 = k 22/ k21, 竞聚率用来直观地表征两种单体的共聚倾向。 8、悬浮聚合悬浮聚合一般是单体以液滴状悬浮在水中的聚合，体系主要由单体，水、油溶性引发剂、分散剂四部分组成。 9、乳液聚合是单体在水中分散成乳液状而进行的聚合，体系由单体、水、水溶性引发剂、水溶性乳化剂组成。 10、接枝共聚物聚合物主链只由某一种结构单元组成，而支链则由其它单元组成。二、选择题 1、聚酰胺反应的平衡常数为400，在密闭体系中最终能够达到的反应程度为（ B ） A. 0 .94 B. 0.95 C. 0.96 D. 0.97 2、在线型缩聚反应中，成环反应是副反应，其中最易形成的环状化合物是（ B ） A. 3， 4 元环 B. 5，6 元环 C. 7 元环 D. 8-11 元环 3、所有缩聚反应所共的是（A） A. 逐步特性 B. 通过活性中心实现链增长 C. 引发率很快 C. 快终止 4、关于线型缩聚，下列哪个说法不正确？（B）

高分子化学第五版资料

名词解释： 1、溶胶效应→当转化率达到一定数值时，由于粘度的增加而导致聚合速度迅速增大的现象叫做凝胶效应 2、凝胶点→多官能团单体聚合到某一程度，开始交联，气泡也难以上升，出现凝胶化现象，这时所对应的反应程度叫做凝胶点 3、半衰期→引发剂分解至其实浓度一般所需要的时间 4、引发剂效率→引发聚合的引发剂占引发剂分解或者消耗总量的分数 5、自由基寿命→自由基从产生到终止所经历的时间 5、动力学连场→每一个单体从链引发到链终止所消耗的单体分子数 6、均聚物→有一种单体引发聚合的聚合物 7、官能度→一分子物质能参与反应的官能团数目 8、立构规整度→立构规整聚合物占总聚合物的百分数填空： 1、聚合反应按聚合机理可分为逐步聚合和连锁聚合，按单体结构变化可分为缩聚反应、加聚反应和开环聚合。其中属于连锁反应的又分为自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合。连锁反应的基元反应包含链引发、链增长、（链转移）、链终止。 2、聚合物按主链结构可分为碳链聚合物、杂链聚合物、半有机聚合物、（无机聚合物）。 3、有机合成材料包含橡胶、纤维、树脂三大类。 4、著名的化学家 Carothers 提出了凝胶点理论，Ziegler-Natta 发现了金属络合催化体系。 5、甲苯和甲醛进行共聚的时候甲苯的聚合度为 3 。 6、共聚中影响聚合度的因素有反应程度、平衡常数和集团数比，如果集团数比不相同时一般通过控制集团数比来控制预聚合度 7、线型缩聚通过外加酸催化时平均聚合度和时间的关系为X k ' Ct 1 8、逐步聚合的实施方法有：溶液聚合、熔融聚合、界面聚合和固相聚合，其中酯交换法合成聚氨酯和涤纶聚酯的合成时用熔融聚合的方法，光气法合成聚氨酯应当用界面聚合。 9、自由基聚合从微观角度看其聚合特点是：慢引发、快增长、速终止。故其控速步骤是链引发阶段。 10、聚合反应中所应用的引发剂可分为偶氮类、有机过氧类和无机过氧类三种。 fk 11、自由基聚合中聚合速率与引发剂浓度之间的关系为：R k k I M，此关系成立的前提是做出了聚合度比较大、等活性理论和稳态假设三个假定。 ln 2 12、自由基聚合反应中一引发剂的分解速率常数为k d,则这个引发剂的半衰期t1/2= ，一 k 般选取引发剂的时候，其半衰期应在聚合温度下达到 10h 左右。 13、自由基共聚会生成交替共聚、无规共聚、嵌段共聚和接枝共聚四中类型聚合物。 14、自由基共聚中影响单体竞聚率的因素有溶剂、温度、压力等。对竞聚率的测定方法有曲线拟合法、直接交叉法和截距斜率法三种。 15、聚合反应中常用的聚合方法有溶液聚合、本体聚合、乳液聚合和悬浮聚合四种，其中乳液聚合的组成有：单体、水溶性引发剂、水、乳化剂；悬浮聚合的组成包含：单体、油溶性引发剂、水和分散剂。四类聚合方法中在能提高聚合速率的同时提高聚合度的是乳液聚合。

高分子化学第五章答案

思考题聚合方法(过程)中有许多名称，如本体聚合、溶液聚合和悬浮聚合，均相聚合和非均相聚合，沉淀聚合和淤浆聚合，试说明它们相互问的区别和关系。答聚合方法有不同的分类方法，如下表：溶液聚合是单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。悬浮聚合一般是单体以液滴状悬浮在水中的聚合，体系主要由单体、水、油溶性引发剂、分散剂四部分组成。按聚合体系的溶解性进行分类，聚合反应可以分成均相聚合和非均相聚合。当单体、溶剂、聚合物之间具有很好的相溶性时，聚合为均相聚合；当单体、溶剂、聚合物之间相溶性不好而产生相分离的聚合，则为非均相聚合。聚合初始，本体聚合和溶液聚合多属于均相体系，悬浮聚合和乳液聚合属于非均相聚合；如单体和聚合物完全互溶，则该本体聚合为均相聚合；当单体对聚合物的溶解性不好，聚合物从单体中析出，此时的本体聚合则成为非均相的沉淀聚合；溶液聚合中，聚合物不溶于溶剂从而沉析出来，就成为沉淀聚合，有时称作淤浆聚合。思考题本体法制备有机玻璃板和通用级聚苯乙烯，比较过程特征，说明如何解决传热问题、保证产品品质。答间歇本体聚合是制备有机玻璃板的主要方法。为解决聚合过程中的散热困难、避免体积收缩和气泡产生，保证产品品质，将聚合分成预聚合、聚合和高温后处理三个阶段来控制。①预聚合。在90-95℃下进行，预聚至10％～20％转化率，自动加速效应刚开始较弱，反应容易控制，但体积已经部分收缩，体系有一定的黏度，便于灌模。②聚合。将预聚物灌入无机玻璃平板模，在(40-50℃)下聚合至转化率90％。低温(40～50℃)聚合的目的在于避免或减弱自动加速效应和气泡的产生(MMA的沸点为100℃)，在无机玻璃平板模中聚合的目的在于增加散热面。③高温后处理。转化率达90％以后，在高于PMMA的玻璃化温度的条件(100～120℃)下，使残留单体充分聚合，通用级聚苯乙烯可以采用本体聚合法生产。其散热问题可由预聚和聚合两段来克服。苯乙烯是聚苯乙烯的良溶剂，聚苯乙烯本体聚合时出现自动加速较晚。因此预聚时聚合温度为80～90℃，转化率控制在30％～35％，此时未出现自动加速效应，该阶段的聚合温度和转化率均较低，体系黏度较低，有利于聚合热的排除。后聚合阶段可在聚合塔中完成，塔顶温度为100℃，塔底温度为200℃，从塔顶至塔底温度逐渐升高，目的在于逐渐提高单体转化率，尽量使单体完全转化，减少残余单体，最终转化率在99％以上。思考题溶液聚合多用离子聚合和配位聚合，而较少用自由基聚合，为什么? 答离子聚合和配位聚合的引发剂容易被水、醇、二氧化碳等含氧化合物所破坏，因此不得不采用有机溶剂进行溶液聚合。溶液聚合可以降低聚合体系的黏度，改善混合和传热、温度易控、减弱凝胶效应，可避免局部过热。但是溶液聚合也有很多缺点：①单体浓度较低，聚合速度慢，设备生产能力低；②单体浓度低，加上向溶剂的链转移反应，使聚合物的分子量较低；③溶剂分离回收费高，难以除尽聚合物中的残留溶剂。因此溶液聚合多用于聚合物溶液直接使用的场合。思考题悬浮聚合和微悬浮聚合在分散剂选用、产品颗粒特性上有何不同?

高分子化学试题合辑附答案

《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)＝；D (歧化终止系数)＝； f ＝； k p＝×102 L/ ；k d ＝×10-6 s-1； k t＝×106 L/ ；c(I)＝mol / L； C M＝×10-5；C I＝2×10-2；甲基丙烯酸甲酯的密度为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 ⒌引发剂二、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自由聚合的单体有、、和等。 ⒉单体可分为、和三大类。 ⒊表征乳化剂性能的指标是、和。 ⒋阴离子聚合的引发体系有强碱、碱金属和碱金属配合物。 ⒌某些聚合物按大分子主链中含的特征基团可命名为聚酯、聚酰胺、和聚醚聚合物等。

高分子化学习题答案

一．名词解释异构化聚合：指在链增长反应过程中常常发生原子或原子团的重排过程的反应。活性聚合物：在适当条件下,不发生连转移或链终止反应,而使增长的活性链反应直至单体完全消耗尽仍保持活性的聚合物化学计量聚合：指链引发速率在阴离子聚合反应中严格控制条件，以得到接近单分散的聚合物为目的的聚合反应。遥爪聚合物:又称热塑性橡胶。一类常温下显示橡胶弹性、高温下又能塑化成型的合成材料，是一类兼具橡胶和热塑性塑料特性的强韧性聚合物。按照交联键的性质可分为：物理交联型如玻璃化微区、氢键及结晶微区作交联点的聚合物和共聚物、共混物等；化学交联型如含离子键交联和离子簇微区的离聚体，共混物经动态硫化交联的TPE，含热可逆性共价键交联的TPE等。若按高分子链结构可分为：嵌段共聚物、接枝共聚物、含离子键共聚物和硫化交联共混物等。 ①(telechelic polymer)又称“远螯聚合物”。分子链两端带有反应性官能团的低聚物。因其分子中的活性基团犹如两只爪子遥遥地占据了链的两端，故名。 ②遥爪聚合物是一种分子两端带有反应性官能团的液体聚合物,可用作液体橡胶、涂料、粘合剂、密封胶等,最后通过活性端基的相互作用,扩链或交联成高分子量的聚合物。【遥爪聚合物】(telechelicpolymer)又称“远

螯聚合物”。分子链两商带有反革命应性官能团的低聚物。因其分子中的活性基团犹如两只爪子遥遥地占据了链的两端，故名。其分子量不高，呈液状，在加工时可采用浇铸或注模工艺，最后通过活性端基的交联或链的伸长成为高分子量聚合物。热塑弹性体：指在常温下显示橡胶弹性，在高温下能够塑化成型的高分子材料。其产品既具备传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性各项优异性能，同时又具备普通塑料加工方更、加工方式广的特点。热塑性弹性体是指常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体。二．讨论水对离子聚合的影响三．写出制备含端羧基、端羟基。端氨基的遥爪聚合物的反应式

高分子化学(第五版)潘祖仁版课后习题答案

第一章绪论计算题 1. 求下列混合物的数均分子量、质均分子量和分子量分布指数。 a 、组分A ：质量 = 10g ，分子量 = 30 000； b 、组分B ：质量 = 5g ，分子量 = 70 000； c 、组分C ：质量 = 1g ，分子量 = 100 000 解：数均分子量 38576 100000 /170000/530000/101 510) /(=++++= = =≡∑∑∑∑∑i i i i i i i n M m m n M n n m M 质均分子量 10300005700001100000 46876 1051 i i w i i i m M M w M m = =?+?+?= =++∑∑∑ 分子量分布指数 w M /n M =46876/38576 = 第2章缩聚与逐步聚合计算题 2. 羟基酸HO-(CH 2)4-COOH 进行线形缩聚，测得产物的质均分子量为18,400 g/mol -1，试计算：a. 羧基已经醌化的百分比 b. 数均聚合度 c. 结构单元数n X 解：已知100,184000==M M w 根据 p p X M M X w w w -+= = 110和得：p=，故已酯化羧基百分数为%。 9251,1=+=n n w M P M M 51.92100 92510=== M M X n n

8. 等摩尔的乙二醇和对苯二甲酸在280℃下封管内进行缩聚，平衡常数K=4，求最终n X 。另在排除副产物水的条件下缩聚，欲得 100=n X ，问体系中残留水分有多少解： 3111 =+=-= K p X n L mol n n K pn K p X w w w n /10*410011 4-==≈=-= 9. 等摩尔二元醇和二元酸缩聚，另加醋酸%，p=或时聚酯的聚合度多少解：假设二元醇与二元酸的摩尔数各为1mol ，则醋酸的摩尔数为。N a =2mol ，N b =2mol ，015.0' =b N mol 985.0015 .0*222 2, =+= += b b a N N N r 当p=时， 88.79995 .0*985.0*2985.01985 .01211=-++=-++= rp r r X n 当p=时， 98.116999 .0*985.0*2985.01985 .01211=-++=-++= rp r r X n 14题 18. 制备醇酸树脂的配方为季戊四醇、邻苯二甲酸酐、丙三羧酸[C 3H 5（COOH ）3]，问能否不产生凝胶而

高分子化学第五章答案

第五章聚合方法思考题聚合方法(过程)中有许多名称，如本体聚合、溶液聚合和悬浮聚合，均相聚合和非均相聚合，沉淀聚合和淤浆聚合，试说明它们相互问的区别和关系。答聚合方法有不同的分类方法，如下表： $ 按聚合体系中反应物的相态考虑，本体聚合是单体加有(或不加)少量引发剂的聚合。溶液聚合是单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。悬浮聚合一般是单体以液滴状悬浮在水中的聚合，体系主要由单体、水、油溶性引发剂、分散剂四部分组成。按聚合体系的溶解性进行分类，聚合反应可以分成均相聚合和非均相聚合。当单体、溶剂、聚合物之间具有很好的相溶性时，聚合为均相聚合；当单体、溶剂、聚合物之间相溶性不好而产生相分离的聚合，则为非均相聚合。聚合初始，本体聚合和溶液聚合多属于均相体系，悬浮聚合和乳液聚合属于非均相聚合；如单体和聚合物完全互溶，则该本体聚合为均相聚合；当单体对聚合物的溶解性不好，聚合物从单体中析出，此时的本体聚合则成为非均相的沉淀聚合；溶液聚合中，聚合物不溶于溶剂从而沉析出来，就成为沉淀聚合，有时称作淤浆聚合。思考题本体法制备有机玻璃板和通用级聚苯乙烯，比较过程特征，说明如何解决传热问题、保证产品品质。答间歇本体聚合是制备有机玻璃板的主要方法。为解决聚合过程中的散热困难、避免体积收缩和气泡产生，保证产品品质，将聚合分成预聚合、聚合和高温后处理三个阶段来控制。①预聚合。在90-95℃下进行，预聚至10％～20％转化率，自动加速效应刚开始较弱，反应容易控制，但体积已经部分收缩，体系有一定的黏度，便于灌模。②聚合。将预聚物灌入无机玻璃平板模，在(40-50℃)下聚合至转化率90％。低温(40～50℃)聚合的目的在于避免或减弱自动加速效应和气泡的产生(MMA的沸点为100℃)，在无机玻璃平板模中聚合的目的在于增加散热面。③高温后处理。转化率达90％以后，在高于PMMA的玻璃化温度的条件(100～120℃)下，使残留单体充分聚合，通用级聚苯乙烯可以采用本体聚合法生产。其散热问题可由预聚和聚合两段来克服。苯乙烯是聚苯乙烯的良溶剂，聚苯乙烯本体聚合时出现自动加速较晚。因此预聚时聚合温度为80～90℃，转化率控制在30％～35％，此时未出现自动加速效应，该阶段的聚合温度和转化率均较低，体系黏度较低，有利于聚合热的排除。后聚合阶段可在聚合塔中完成，塔顶温度为100℃，塔底温度为200℃，从塔顶至塔底温度逐渐升高，目的在于逐渐提高单体转化率，尽量使单体完全转化，减少残余单体，最终转化率在99％以上。思考题溶液聚合多用离子聚合和配位聚合，而较少用自由基聚合，为什么] 答离子聚合和配位聚合的引发剂容易被水、醇、二氧化碳等含氧化合物所破坏，因此不得不采用有机溶剂进行溶液聚合。溶液聚合可以降低聚合体系的黏度，改善混合和传热、温度易控、减弱凝胶效应，可

高分子化学试题及答案

高分子化学试题一、选择题 1.下列说法对于尼龙-66正确的是：（） A . 重复单元=结构单元 B . 结构单元=单体单元 C. DP = D. = 2n 2.乳液聚合物的粒径大小为（） A. 1～10μm B. 0.01～5mm C. 0.5～1.0mm D. 0.05～0.15μm 3.聚氯乙烯和聚丙烯的英文缩写符号分别是：（） A . PVC PP B . PET PS C. PET PE D. PVC PU 4.聚合物SBR的组成：（） A . 乙烯和丙烯的共聚物 B . 乙烯和醋酸丙烯的共聚物 C. 丙烯腈和1,3-丁二烯的共聚物 D. 苯乙烯和1,3-丁二烯的共聚物 5.四氢呋喃可以进行下列哪种聚合（） A . 自由基聚合 B . 阴离子聚合 C. 阳离子聚合 D. 配位聚合 6.下列属于自由基聚合的引发剂的是（） A . Na + 萘 B . + 水 C. n-C4H9Li D. (C6H5CO)2O2 7. 聚1,3-丁二烯有几种立体异构体，属于几何异构体有几种，聚丙烯有几种立体异构体，属于光学异构体有几种（）A. 4 4 3 3 B. 4 2 3 3 C. 4 4 3 0 D. 4 2 3 0 8. 自动加速效应是自由基聚合特有的现象，他不会导致（） A. 聚合速率增加 B. 爆聚现象 C. 相对分子质量分布变窄 D. 聚合物相对分子质量增加 9.若聚合反应温度对聚合速率和分子量影响均较小，是因为（） A. 聚合热小 B. 引发剂分解活化能低 C. 反应是放热反应 D. 引发剂分解活化能高 10.本体聚合至一定转化率时会出现自动加速现象，这时体系中的自由基浓度[M·]和自由基寿命τ的变化为（）A. [M·]增加，τ延长 B. [M·]增加，τ缩短 C. [M·]减少，τ延长 D. [M·]减少，τ缩短二、填空题 1. 无定形高聚物的物理状态及力学性质随温度而变，其中T g是；T f是，而在结晶高聚物中T m 是。 2. 聚合物的一次结构是与结构单元有关的结构它包括、和。 3. 本体聚合应选择引发剂、乳液聚合应选择引发剂。 4. 聚合物聚合度变大的化学反应有、和等。 5. 凡能获得立体规整性聚合物的聚合反应，都称为。采用Ziegler-Natta引发剂所得的聚合物通常是，也可以是。 6. 等摩尔的二元醇和二元酸在一定温度下，于封管中进行均相聚合，已知该温度下的平衡

高分子化学第五章答案

第五章聚合方法思考题5、1聚合方法(过程)中有许多名称,如本体聚合、溶液聚合与悬浮聚合,均相聚合与非均相聚合,沉淀聚合与淤浆聚合,试说明它们相互问的区别与关系。答聚合方法有不同的分类方法,如下表: 液聚合就是单体与引发剂溶于适当溶剂中的聚合。悬浮聚合一般就是单体以液滴状悬浮在水中的聚合,体系主要由单体、水、油溶性引发剂、分散剂四部分组成。按聚合体系的溶解性进行分类,聚合反应可以分成均相聚合与非均相聚合。当单体、溶剂、聚合物之间具有很好的相溶性时,聚合为均相聚合;当单体、溶剂、聚合物之间相溶性不好而产生相分离的聚合,则为非均相聚合。聚合初始,本体聚合与溶液聚合多属于均相体系,悬浮聚合与乳液聚合属于非均相聚合;如单体与聚合物完全互溶,则该本体聚合为均相聚合;当单体对聚合物的溶解性不好,聚合物从单体中析出,此时的本体聚合则成为非均相的沉淀聚合;溶液聚合中,聚合物不溶于溶剂从而沉析出来,就成为沉淀聚合,有时称作淤浆聚合。思考题5、2本体法制备有机玻璃板与通用级聚苯乙烯,比较过程特征,说明如何解决传热问题、保证产品品质。答间歇本体聚合就是制备有机玻璃板的主要方法。为解决聚合过程中的散热困难、避免体积收缩与气泡产生,保证产品品质,将聚合分成预聚合、聚合与高温后处理三个阶段来控制。①预聚合。在90-95℃下进行,预聚至10％～20％转化率,自动加速效应刚开始较弱,反应容易控制,但体积已经部分收缩,体系有一定的黏度,便于灌模。②聚合。将预聚物灌入无机玻璃平板模,在(40-50℃)下聚合至转化率90％。低温(40～50℃)聚合的目的在于避免或减弱自动加速效应与气泡的产生(MMA的沸点为100℃),在无机玻璃平板模中聚合的目的在于增加散热面。③高温后处理。转化率达90％以后,在高于PMMA的玻璃化温度的条件(100～120℃)下,使残留单体充分聚合,通用级聚苯乙烯可以采用本体聚合法生产。其散热问题可由预聚与聚合两段来克服。苯乙烯就是聚苯乙烯的良溶剂,聚苯乙烯本体聚合时出现自动加速较晚。因此预聚时聚合温度为80～90℃,转化率控制在30％～35％,此时未出现自动加速效应,该阶段的聚合温度与转化率均较低,体系黏度较低,有利于聚合热的排除。后聚合阶段可在聚合塔中完成,塔顶温度为100℃,塔底温度为200℃,从塔顶至塔底温度逐渐升高,目的在于逐渐提高单体转化率,尽量使单体完全转化,减少残余单体,最终转化率在99％以上。思考题5、3溶液聚合多用离子聚合与配位聚合,而较少用自由基聚合,为什么? 答离子聚合与配位聚合的引发剂容易被水、醇、二氧化碳等含氧化合物所破坏,因此不得不采用有机溶剂进行溶液聚合。溶液聚合可以降低聚合体系的黏度,改善混合与传热、温度易控、减弱凝胶效应,可避免局部过热。但就是溶液聚合也有很多缺点:①单体浓度较低,聚合速度慢,设备生产能力低;②单体浓度低,加上向溶剂的链转移反应,使聚合物的分子量较低;③溶剂分离回收费高,难以除尽聚合物中的残留溶剂。因此溶液聚合多用于聚合物溶液直接使用的场合。思考题5、4悬浮聚合与微悬浮聚合在分散剂选用、产品颗粒特性上有何不同? 答悬浮聚合常用的分散剂有无机粉末或水溶性的高分子,其中无机粉末包括碳酸镁、磷酸钙等,其作用机理就是吸附在液滴或颗粒表面,起机械隔离的作用。要求聚合物粒子透明时,多采用无机粉末作为分散剂。水溶性有机高分子包括明胶、纤维素衍生物(如羟丙基纤维

高分子化学第五章答案

第五章聚合方法思考题 5.1聚合方法(过程)中有许多名称，如本体聚合、溶液聚合和悬浮聚合，均相聚合和非均相聚合，沉淀聚合和淤浆聚合，试说明它们相互问的区别和关系。答聚合方法有不同的分类方法，如下表：按聚合体系中反应物的相态考虑，本体聚合是单体加有(或不加)少量引发剂的聚合。溶液聚合是单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。悬浮聚合一般是单体以液滴状悬浮在水中的聚合，体系主要由单体、水、油溶性引发剂、分散剂四部分组成。按聚合体系的溶解性进行分类，聚合反应可以分成均相聚合和非均相聚合。当单体、溶剂、聚合物之间具有很好的相溶性时，聚合为均相聚合；当单体、溶剂、聚合物之间相溶性不好而产生相分离的聚合，则为非均相聚合。聚合初始，本体聚合和溶液聚合多属于均相体系，悬浮聚合和乳液聚合属于非均相聚合；如单体和聚合物完全互溶，则该本体聚合为均相聚合；当单体对聚合物的溶解性不好，聚合物从单体中析出，此时的本体聚合则成为非均相的沉淀聚合；溶液聚合中，聚合物不溶于溶剂从而沉析出来，就成为沉淀聚合，有时称作淤浆聚合。思考题5.2本体法制备有机玻璃板和通用级聚苯乙烯，比较过程特征，说明如何解决传热问题、保证产品品质。答间歇本体聚合是制备有机玻璃板的主要方法。为解决聚合过程中的散热困难、避免体积收缩和气泡产生，保证产品品质，将聚合分成预聚合、聚合和高温后处理三个阶段来控制。①预聚合。在90-95℃下进行，预聚至10％～20％转化率，自动加速效应刚开始较弱，反应容易控制，但体积已经部分收缩，体系有一定的黏度，便于灌模。②聚合。将预聚物灌入无机玻璃平板模，在(40-50℃)下聚合至转化率90％。低温(40～50℃)聚合的目的在于避免或减弱自动加速效应和气泡的产生(MMA的沸点为100℃)，在无机玻璃平板模中聚合的目的在于增加散热面。③高温后处理。转化率达90％以后，在高于PMMA的玻璃化温度的条件(100～120℃)下，使残留单体充分聚合，通用级聚苯乙烯可以采用本体聚合法生产。其散热问题可由预聚和聚合两段来克服。苯乙烯是聚苯乙烯的良溶剂，聚苯乙烯本体聚合时出现自动加速较晚。因此预聚时聚合温度为80～90℃，转化率控制在30％～35％，此时未出现自动加速效应，该阶段的聚合温度和转化率均较低，体系黏度较低，有利于聚合热的排除。后聚合阶段可在聚合塔中完成，塔顶温度为100℃，塔底温度为200℃，从塔顶至塔底温度逐渐升高，目的在于逐渐提高单体转化率，尽量使单体完全转化，减少残余单体，最终转化率在99％以上。思考题5.3溶液聚合多用离子聚合和配位聚合，而较少用自由基聚合，为什么? 答离子聚合和配位聚合的引发剂容易被水、醇、二氧化碳等含氧化合物所破坏，因此不得不采用有机溶剂进行溶液聚合。溶液聚合可以降低聚合体系的黏度，改善混合和传热、温度易控、减弱凝胶效应，可避免局部过热。但是溶液聚合也有很多缺点：①单体浓度较低，聚合速度慢，设备生产能力低；②单体浓度低，加上向溶剂的链转移反应，使聚合物的分子量较低；③溶剂分离回收费高，难以除尽聚合物中的残留溶剂。因此溶液聚合多用于聚合物溶液直接使用的场合。

高分子化学习题以及答案【武汉工程大】

一、填空题 1.尼龙66的重复单元是。 2.聚丙烯的立体异构包括、和无规立构。 3.过氧化苯甲酰可作为的聚合的引发剂。 4.自由基聚合中双基终止包括终止和偶合终止。 5.聚氯乙烯的自由基聚合过程中控制聚合度的方法是。 6.苯醌可以作为聚合以及聚合的阻聚剂。 7.竞聚率是指。 8.邻苯二甲酸和甘油的摩尔比为1.50 : 0.98，缩聚体系的平均官能度为；邻苯二甲酸酐与等物质量的甘油缩聚，体系的平均官能度为（精确到小数点后2位）。 9.聚合物的化学反应中，交联和支化反应会使分子量而聚合物的热降解会使分子量。 10.1953年德国K.Ziegler以为引发剂在比较温和的条件下制得了少支链的高结晶度的聚乙烯。 11.己内酰胺以NaOH作引发剂制备尼龙-6 的聚合机理是。二、选择题 1.一对单体共聚时，r1=1，r2=1，其共聚行为是（）? A、理想共聚； B、交替共聚； C、恒比点共聚； D、非理想共聚。 2.两对单体可以共聚的是（）。 A、Q和e值相近； B、Q值相近而e值相差大； C、Q值和e值均相差大； D、Q值相差大而e值相近。 3.能采用阳离子、阴离子与自由基聚合的单体是（）？ A、MMA； B、St； C、异丁烯； D、丙烯腈。 4.在高分子合成中，容易制得有实用价值的嵌段共聚物的是（）？ A、配位阴离子聚合； B、阴离子活性聚合； C、自由基共聚合； D、阳离子聚合。 5.乳液聚合的第二个阶段结束的标志是（）？ A、胶束的消失； B、单体液滴的消失； C、聚合速度的增加； D、乳胶粒的形成。 6.自由基聚合实施方法中，使聚合物分子量和聚合速率同时提高，可采用（）聚合方法？ A、乳液聚合； B、悬浮聚合； C、溶液聚合； D、本体聚合。 7.在缩聚反应的实施方法中对于单体官能团配比等物质量和单体纯度要求不是很严格的缩聚是（）。 A、熔融缩聚； B、溶液缩聚； C、界面缩聚； D、固相缩聚。 8.合成高分子量的聚丙烯可以使用以下（）催化剂？ A、H2O+SnCl4； B、NaOH； C、TiCl3+AlEt3； D、偶氮二异丁腈。 9.阳离子聚合的特点可以用以下哪种方式来描述（）？ A、慢引发，快增长，速终止； B、快引发，快增长，易转移，难终止； C 快引发，慢增长，无转移，无终止；D、慢引发，快增长，易转移，难终止； 10.下面哪种组合可以制备无支链高分子线形缩聚物（）

高中化学选修五第五章应用广泛的高分子材料知识点

第二节应用广泛的高分子材料一、高分子化合物的命名：（1）天然高分子化合物习惯用专有名称。如纤维素、淀粉。（2）合成高分子化合物一般在单体名称前加上“聚”。如聚乙烯、聚丙烯。（3）如果是由两种单体聚合成的高聚物有两种命名方法： ○1在两种单体前加“聚”。如聚对苯二甲酸乙二醇。 ○2在两种单体名称后加上“树脂”。如酚醛树脂。二、塑料：主要成分是合成高分子化合物，即合成树脂。在塑料的组成中除了合成树脂外，还有根据需要加入的具有某些特定用途的加工助剂以改进其性能。如提高柔韧性的增塑剂，改进耐热性的热稳定剂，防止塑料老化的防老化剂，赋予塑料颜色的着色剂等。塑料的分类如下表所示： 1、聚乙烯聚乙烯具有极其广泛的用途，有高压聚乙烯和低压聚乙烯之分。高压聚乙烯是在150～300 MPa、170～200 ℃的温度下，并在引发剂作用下使乙烯发生加成聚合反应，得到的聚乙烯相对分子质量较低，密度也低(0.91～0.93 g·m－3)，主链上带有长短不一的支链，熔融温度为105～115 ℃，称为低密度聚乙烯(LDPE)。低压聚乙烯是在较低压强下，在催化剂的作用下使乙烯发生加成聚合反应，生成的聚乙烯相对分子质量较高(≥50万)，密度也较高(0.94～0.96 g·cm－3)，熔融温度为131～137 ℃，称为高密度聚乙烯(HDPE)。高压聚乙烯一般用做薄膜，可做食品包装袋等；低压聚乙烯较硬，可以做瓶、桶、板、管与棒材等。

2、酚醛树脂酚醛树脂是酚类(如苯酚)与醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位上的氢原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成线型结构高分子：在碱催化下，等物质的量的甲醛与苯酚或过量的甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，可以生成网状结构的酚醛树脂。 2,4－二羟甲基苯酚2,4,6－三羟甲基苯酚【习题一】（2010?湘潭一模）化学与生产生活密切相关，聚乙烯制成品在我们生活中常常

高分子化学第五章答案

聚合。聚合初始，本体聚合和溶液聚合多属于均相体系，悬浮聚合和乳液聚合属于非均相聚合；如单体和聚合物完全互溶，则该本体聚合为均相聚合；当单体对聚合物的溶解性不好，聚合物从单体中析出，此时的本体聚合则成为非均相的沉淀聚合；溶液聚合中，聚合物不溶于溶剂从而沉析出来，就成为沉淀聚合，有时称作淤浆聚合。思考题5.2本体法制备有机玻璃板和通用级聚苯乙烯，比较过程特征，说明如何解决传热问题、保证产品品质。答间歇本体聚合是制备有机玻璃板的主要方法。为解决聚合过程中的散热困难、避免体积收缩和气泡产生，保证产品品质，将聚合分成预聚合、聚合和高温后处理三个阶段来控制。①预聚合。在90-95℃下进行，预聚至10％～20％转化率，自动加速效应刚开始较弱，反应容易控制，但体积已经部分收缩，体系有一定的黏度，便于灌模。②聚合。将预聚物灌入无机玻璃平板模，在(40-50℃)下聚合至转化率90％。低温(40～50℃)聚合的目的在于避免或减弱自动加速效应和气泡的产生(MMA的沸点为100℃)，在无机玻璃平板模中聚合的目的在于增加散热面。③高温后处理。转化率达90％以后，在高于

第四版《高分子化学》思考题课后答案_潘祖仁

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

高分子化学第六章答案

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 CH 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 2C 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 CH 3 C CH 3CH 2CH 3 C CH 3 CH 3 CH 3 (SnCl 4OH)n t CH 2C CH 3 CH 3 C CH 3CH 2CH 3 C CH 3 CH 3 CH 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])

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