高分子作业

《高分子材料》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业旨在帮助学生深入理解高分子材料的基本概念和性质，掌握高分子合成的基本方法，并能够应用所学知识解决实际问题。

二、作业内容1. 课堂笔记整理：请学生整理课堂笔记，重点关注高分子材料的分类、性能和应用。

2. 课后习题：完成《高分子材料》相关课后习题，进一步巩固课堂所学知识。

3. 实验操作与报告：预约实验室进行高分子合成实验，如聚乙烯、聚氯乙烯等聚合反应的观察与记录，了解高分子材料的合成过程。

4. 小组讨论：组织小组讨论，让学生分享对高分子材料的认识、了解到的实际应用案例，以及未来的发展方向。

三、作业要求1. 笔记整理：要求学生在课堂上认真听讲，及时记录关键知识点，确保笔记的准确性和完整性。

2. 课后习题：要求独立完成，如有疑问，可与同学讨论或请教老师。

3. 实验操作与报告：学生需提前预习实验内容，按时到达实验室并遵守实验规定。

实验报告需包括实验过程、现象的观察与分析、结论等，确保报告的完整性和准确性。

4. 小组讨论：要求每位学生积极参与讨论，提出自己的观点，尊重他人的意见。

小组讨论应以书面形式提交讨论成果。

四、作业评价1. 笔记评价：检查学生的笔记是否完整、准确，是否涵盖了高分子材料的各个方面。

2. 课后习题评价：批改课后习题，了解学生对课堂知识的掌握情况。

3. 实验报告评价：根据实验报告的完成情况，评估学生对高分子合成过程的了解程度。

4. 小组讨论反馈：根据小组讨论的参与程度和讨论成果，对学生的团队合作和知识应用能力进行评价。

五、作业反馈1. 针对学生的薄弱环节进行个别辅导和答疑，帮助学生更好地理解和掌握高分子材料相关知识。

2. 根据作业评价结果，总结学生在学习过程中存在的问题，并在下次课堂上进行讲解和补充。

3. 鼓励学生积极参与小组讨论和实验操作，给予积极的反馈和鼓励，增强学生的学习自信和兴趣。

4. 提醒学生注意实验安全，遵守实验室规定，确保实验的顺利进行。

高分子化学第二章课后作业（共100分）1、简述逐步聚合的实施方法。

（10分）答案：2、影响线形缩聚物聚合度的因素有哪些？两单体非等化学计量，如何控制聚合度？（10分）备注：影响线形缩聚物聚合度中的第四个因素（反应条件）未回答的也可以给予满分。

另外批改时注意两单体非等化学计量的公式（应该有部分写成两单体等化学计量公式）3、己二酸与下列化合物反应，哪些能形成聚合物并说明原因。

（10分）A.乙醇B.乙二醇C.甘油D.苯胺E.己二胺答案：己二酸（f=2）为2官能度单体，因此能与己二酸形成聚合物的化合物有：乙二醇（f=2）、甘油（f=3）、己二胺（f=2）。

其中与乙二醇（f=2）、己二胺（f=2）形成线形缩聚物，与甘油（f=3）形成体形缩聚物。

答案解释：4、聚酯化和聚酰胺化的平衡常数有何差别？对缩聚条件有何影响？（10分）答案：(1)聚酯化反应平衡常数小，K=4，低分子副产物水的存在限制了聚合物分子量的提高，对聚合反应的条件要求较高，反应须在高温和高真空条件下进行，体系中水的残留量应尽量低，这样才能得到高聚合度的聚合物。

（2）聚酰胺化反应平衡常数中等，K=300-400,水对分子量有所影响，对聚合反应的条件要求相对温和。

聚合早期，可在水介质中进行；聚合后期，须在一定的减压条件下脱水，提高反应程度。

5、分别按Carothers法和Flory统计法计算下列混合物的凝胶点：（10分）（1）邻苯二甲酸酐和甘油按照摩尔比为1.5:0.98进行缩聚（2）邻苯二甲酸酐、甘油、乙二醇按照摩尔比为1.5:0.99:0.002进行缩聚答案：（1）Carothers法：邻苯二甲酸酐（f=2）官能度为2，甘油（f=3）官能度为3，邻苯二甲酸酐和甘油按照摩尔比为1.5：0.98进行缩聚的情况下，属于两基团不相等平均官能度=（2*3*0.98）/(1.5+0.98)=2.371，凝胶点=2/2.371=0.844Flory统计法：由题可知甘油（f=3）官能度为3，则支化单元分率ρ=1，基团比r=（0.98*3）/ (1.5*2)=0.98,f=3则凝胶点=1/[0.98+0.98*1*(3-2)]1/2=0.714（2）Carothers法：邻苯二甲酸酐（f=2）官能度为2，甘油（f=3）官能度为3，乙二醇（f=2）官能度为2，邻苯二甲酸酐、甘油、乙二醇按照摩尔比为1.5:0.99:0.002进行缩聚的情况下，属于两基团不相等平均官能度=2*（0.99*3+0.002*2）/(1.5+0.99+0.002)=2.387，凝胶点=2/2.387=0.838Flory统计法：由题可知甘油（f=3）官能度为3，则支化单元分率ρ=0.99*3/(0.99*3+0.002*2) =0.999，基团比r=（0.99*3+0.002*2）/(1.5*2)=0.991,f=3则凝胶点=1/[0.991+0.991*0.999*(3-2)]1/2=0.71解题思路：（1）首先判断该体系是属于两基团数相等还是两基团数不等；（2）Carothers法：根据体系的类型选择合适的公式计算出平均官能度，进而计算出凝胶点；（3）Flory统计法：根据体系的类型，得到官能度f为多少（此处注意与平均官能度不是一个概念，官能度f为多官能度单体的官能度），选择合适的公式计算出支化单元分率、基团比，进而计算出凝胶点。

高分子化学1、对于等摩尔的二酸和二醇间的缩聚，请推导出反应程度P与聚合度Xn间的公式，以及P在0.1, 0.9, 0.99以及0.999，对应的Xn。

(20分)答：对于等摩尔的二酸和二醇2-2体系，t=0，未反应时，定义体系的羧基或羟基数目为N0，则二酸和二醇的单体数目为N0/2，t=t时即反应t时刻后，定义体系残留未参与反应的羧基或羟基数为N，则体系含有高聚物的数目为N，（此时假定一个高聚物分子含有一个羧基和羟基在链的两端）。

由反应程度：参与反应的基团数占起始总基团数的分数。

则P=(N0-N)/N0(如以羧基为例)=1-N/N0;由聚合度：大分子的结构单元数，而大分子的结构单元数中自己反应的总的单体数目与反应后形成的高聚物数目的比值，则X N=(N0/2+N0/2)/N=N0/N,则X N与P的关系为X N=1/（1-P）或P=1-1/X N 当P=0.1，X N=1.1;P=0.9，X N=10;P=0.99，X N=100;P=0.999，X N=1000.2、由1 mol丁二醇和1 mol己二酸合成Mn为5000的聚酯，试计算：a. 两基团数完全相等，忽略端基对Mn的影响，求终止缩聚的反应程度。

b.在缩聚过程中，如果有0.5%摩尔分数的丁二醇脱水成乙烯二损失，求达到同一反应程度时的Mn。

c.假设原始混合物中羧基的总浓度为2 mol，其中1%为醋酸，无其他因素影响两基团比，求获得同一数均聚合度所需的反应程度P。

（30分）答：a、由丁二醇和己二酸的缩聚后产物为聚己二酸丁二醇[-CO(CH2)4COO(CH2)4O-]n 重复单元分子量为200，结构单元分子量为100则：X N=5000/100=50，则P=1-1/X N=1-1/50=0.98。

b、体系中参与反应的丁二醇为1*（1-0.5%）=0.995 mol，则与己二酸1mol非等量则：r=N a/N b=N丁二酸/N己二酸=0.995*2/1*2=0.995；X n=（1+r）/（1+r-2rp）=（1+0.995）/（1+0.995-2*0.995*0.98）=44.53。

高分子物理作业-2-答案聚合物的力学状态及转变1. 解释名词：（1）聚合物的力学状态及转变由于高分子链之间的作用力大于主链的价键力，所以聚合物只具有固态和液态力学状态。

随着温度的升高，分子热运动能量逐渐增加，当达到某一温度时，即可发生两相间的转变。

（2）松弛过程与松弛时间松弛过程：在一定温度和外场（力场、电场、磁场等）作用下，聚合物由一种平衡态通过分子运动过渡到另一种与外界条件相适应的、新的平衡态，这个过程是一个速度过程。

松弛时间τ是用来描述松弛快慢的物理理。

在高聚物的松弛曲线上，∆x t ()变到等于∆x o 的1/e 倍时所需要的时间，即松弛时间。

（3）自由体积与等自由体积状态 分子中未被占据的体积为自由体积；在玻璃态下，由于链段运动被冻结晶，自由体积也被冻结，并保持一恒定值，自由体积“孔穴”的大小及其分布也将基本上维持固定。

因此，对任何高聚物，玻璃温度就是自由体积达到某一临界值的温度，在这临界值以下，已经没有足够的窨进行分子链的构象调整了。

因而高聚物的玻璃态可视为等自由体积状态。

（4）玻璃态与皮革态当非晶态高聚物在较低的温度下受到外力时，由于链段运动被冻结，只能使主链的键长和键角有微小的改变，因此从宏观上来说，高聚物受力变形是很小的，形变与受力和大小成正比，当外力除去后形变能立刻回复。

这种力学性质称为普弹性，非晶态高聚物处于具有普弹性的状态，称为玻璃态；部分结晶聚合物，存在玻璃化转变与高弹态，但由于晶区链段不能运动，此时玻璃化转变不再具有很大弹性的高弹态，而表现为具有一定高弹性、韧而硬的皮革态，即皮革态。

2. 试定性地绘出下列聚合物的形变—温度曲线（画在一张图上）1) 低分子玻璃态物质 2) 线性非晶态聚合物（1M ）3) 线性非晶态聚合物（212,M M M 〉212,M M M 〉>1M ） 4) 晶态聚合物（1M ）5) 晶态聚合物（212,M M M 〉212,M M M 〉>1M ） 6) 交联聚合物（交联度较小） 7) 交联聚合物（交联度较大）3. 判断下列聚合物（写出分子式）的Tg 的高低，阐述其理由：1) 聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯、聚二甲基硅氧烷 2) 聚氯乙烯、聚氯丁二烯、聚偏二氯乙烯、顺式1，4聚丁二烯 3) 聚乙烯、聚异丁烯、聚苯乙烯、聚乙烯基咔锉 4) 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈5) 聚甲基乙烯基醚、聚乙基乙烯基醚、聚正丙基乙烯基醚、聚正丁基乙烯基醚1) 聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯、聚二甲基硅氧烷CH 2CH 2n聚乙烯CO C OO CH 2CH 2On聚对苯二甲酸乙二酯n聚苯Si CH 33On聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷<聚乙烯<聚对苯二甲酸乙二酯<聚苯理由：当主链中引入苯基、联苯基、萘基和均苯甲酸二酰胺基等芳杂环以一，链上可以内旋转的单键比例相对减少，分子链的刚性增大，因此有利于玻璃化温度的提高。

1、用2.5mol 邻苯二甲酸酐与1mol 乙二醇、1mol 丙三醇进行缩聚，用Carothers 方程与Flory 统计法计算凝胶点。

解：2.25.410115.23*12*12*5.2==++++=f ，9.02==fp c 2. 等摩尔的乙二醇与对苯二甲酸在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 pX n 3. 邻苯二甲酸酐与甘油或季戊四醇缩聚，两种基团数相等，试求：a. 平均官能度b. 按Carothers 法求凝胶点c. 按统计法求凝胶点解：a 、平均官能度：1）甘油：4.2233*22*3=++=f 2）季戊四醇：67.2121*42*2=++=f b 、 Carothers 法：1）甘油：833.04.222===f p c 2）季戊四醇：749.067.222===f p c c 、Flory 统计法：1）甘油：1,1,707.0)2([12/1===-+=ρρr f r r p c 2）季戊四醇：1,1,577.0)2([12/1===-+=ρρr f r r p c4. 等摩尔二元醇与二元酸缩聚，另加醋酸1.5%，p=0.995或0.999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0.015mol。

N a=2mol，N b=2mol，015.0'N molb当p=0.995时，当p=0.999时，5. 用2mol羟基酸（HORCOOH）为原料进行缩聚反应，另外加乙酸0.02mol，如果反应进行到p=0.99时，所得产物的聚合度是多少？1.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。

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。

高分子材料作业(总5页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除高分子材料成型原理平时作业(2)(针对第四章、第五章教学内容)一、单项选择题1.对于切力变稀的纺丝流体, （c ）。

A. η0 <ηa<η∞B.ηa<η且ηa<η∞C. η∞<ηa<ηD.ηa>η且ηa>η∞2.熔体纺丝过程的取向主要是（ b ）的作用。

A.喷丝孔道中的剪切流动取向B.纺丝线上的拉伸流动取向C.纺丝线上的拉伸形变取向D. B+C3. 溶剂的扩散系数 DS 和凝固剂的扩散系数 DN随凝固浴中溶剂含量的增加而（ a ）。

A. 增大B. 减小C有极小值 D. 有极大值4．拉伸过程中晶区取向因数fc与非晶区取向因素fa的大小通常为（ c ）。

A. fc>faB. fa>fcC.开始时fc>fa，然后 fa>fcD.开始时 fa>fc，然后fc>fa二、简答题1.简述聚合物流体切力变稀的原因。

2.简述在纺丝过程中减轻或避免漫流型细流的出现的措施。

2三、讨论题1.试述聚合物分子结构对聚合物流体剪切粘性的影响。

答：聚合物分子结构包括链结构、相对分子质量及相对分子质量分布。

（1）链结构的影响聚合物的链结构对流变性能有较大影响。

聚合物分子链柔性越大，缠结点越多，链的解缠和滑移越困难，聚合物流动时非牛顿性越强。

聚合物分子链刚性增加，分子间作用力愈大，粘度对剪切速率的敏感性减小，但粘度对温度的敏感性增加，提高这类聚合物的加工温度可有效改善其流动性。

聚合物分子中支链结构的存在对粘度也有很大的影响。

具有短支链的聚合物的粘度低于具有相同相对分子质量的直链聚合物的粘度；支链长度增加，粘度随之上升，支链长度增加到一定值，粘度急剧增高，且可能比直链聚合物大若干倍。

在相对分子质量相同的条件下，支链越多，越短，流动时的空间位阻越小，粘度越低，越容易流动。

1. 选择题（10分，每题1分）（1）比较一下聚合物的流动性，哪个最好 ( C )A.MI=0.1B. MI=1C. MI=10（2）某一结构对称的结晶聚合物，其T m =210℃，其结晶速度最快的温度在 ( A )A ．115℃ B. －25℃ C. 210℃（3）下列那种方法可以降低熔点： 。

( B )A ．主链上引入芳环； B. 降低结晶度； C. 提高分子量（4）大多数聚合物流体属于 。

（ D ）A ．膨胀性流体（,1n Kr n σ=>&）B ．膨胀性流体（,1n Kr n σ=<&） C ．假塑性流体（,1n Kr n σ=>&） D ．假塑性流体（,1n Kr n σ=<&） （5）用 模型可以用来描述线性聚合物的应力松弛现象。

（ B ）A 、粘壶与弹簧串连的kelvin 模型B 、粘壶与弹簧串连的maxwell 模型C 、粘壶与弹簧并连的kelvin 模型D 、粘壶与弹簧并连的maxwell 模型（6）多分散高聚物下列平均分子量中最小的是 （ A ）A 、n MB 、 w MC 、z MD 、M η（7）高分子链柔性越大,其等效自由结合链的链段长度 ( B )A 、越长B 、越短C 、 不变D 、不能判断（8）以下哪种现象可用聚合物存在链段运动来解释 （ B ）A 、聚合物泡在溶剂中溶胀B 、聚合物受力可发生弹性形变C 、聚合物熔体黏度很大（9）下述哪一条是正确的 （ C ）A 、玻璃化温度随相对分子质量的增大而不断增大B 、玻璃化转变是热力学一级转变C 、玻璃化温度是自由体积达到某一临界值的温度（10）聚丙烯酸甲酯的T g 为3℃，聚丙烯酸的T g 为106℃，后者T g 高是因为 （ B ）A 、侧基的长度短B 、存在氢键C 、范德华力大2. 填空题（15分,每空1分）（1）聚合物在溶液中通常呈无规线团（或卷曲）构象，在晶体中呈伸直链或折叠链构象。

高分子化学第五章作业P296第3题(1)、（2）、（3）、（4）（2）在离子聚合反应过程中，能否出现自动加速效应？为什么？ 答：在离子聚合反应过程中不会出现自动加速现象。

自由基聚合反应过程中出现自动加速现象的原因是：随着聚合反应的进行，体系的粘度不断增大。

当体系粘度增大到一定程度时，双基终止受阻碍，因而k t 明显变小，链终止速度下降；但单体扩散速度几乎不受影响，K p 下降很小，链增长速度变化不大，因此相对提高了聚合反应速度，出现了自动加速现象。

在离子聚合反应过程中由于相同电贺互相排斥不存在双基终止，因此不会出现自动加速效应。

董炎明教材P152第29、32、34、36题29. 在四氢呋喃溶液中于25℃用3.2×10-3mol•L -1的萘钠，使浓度为1.5mol•L -1的苯乙烯聚合。

（1）试写出聚合反应的方程式（从制备萘钠开始）； （2）计算聚合物的数均聚合度。

（7分） 解：（1）略 （2）23104.9102.35.12][][2⨯=⨯⨯==-C M X n 34. 合成SBS 热塑弹性体的主要方法有A ．用双官能催化剂经二步法合成C CH 2C 6H 56H 5CH 2CLi C 6H 56H 5LiCH 2CH CH CH 2+2nC CH 2C 6H 5C 6H 5CH 2C C 6H 5C 6H 5CH 2CH CH CH 2CH 2CH CH CH 2Lin-1SBS 树 脂CH 2CH CH CH 2LiCH 2CH CH CH 2n-12mCH 2CH C 6H 5终止B ．偶联法nCH 2CH+R -Li +C 6H 5R CH 2CHCH 2C 6H 5CHLi +C 6H 5n-1CHR CH 2CH CH 2CH CH CH 2CH 2C 6H 5CH CH CH 2Li +nm-12R CH2CH CH2CH CH CH2CH26H5CH CH CH2Li+树脂n m-1Br(CH2)6Br C．用单官能团催化剂经三步法或二步法合成nCH2CH+RLi6H5CH2CH-Li+6H5CHCH2RC6H5n-1mCH2CH CH CH2R CH2CH CH2C6H5CH CH CH2CH2CH CH CH2-Li+n m-1SBS树脂265终止。

《高分子合成工艺》作业参考答案第一章1、单体储存过程中应注意什么问题，储存设备应考虑哪些问题，为什么答：单体储存过程应该注意：（1）为了防止单体自聚，在单体中添加少量的阻聚剂，如在1, 3-丁二烯中加人防老剂对叔丁基邻苯二酚。

（2）为防止着火事故的发生，单体储罐要远离反应装置，储罐区严禁明火以减少着火的危险。

（3）防止爆炸事故的发生，首先要防止单体泄漏，因单体泄漏后与空气接触产生易爆炸的混合物或过氧化物；储存气态单体（乙烯）或经圧缩冷却后液化的单体（丙烯、氯乙烯、丁二烯等）的储罐应是耐压的储罐；高沸点的单体储罐应用氮气保护，防止空气进入。

2、引发剂储存是应注意什么问题答：多数引发剂受热后有分解和爆炸的危险，干燥纯粹的过氧化物最易分解。

因此，工业上过氧化物引发剂采用小包装，储存在阴暗、低温条件下，防火、防撞击。

3、聚合反应产物的特点是什么答：聚合物的分子量具有多分散性；聚合物的形态有坚韧的固体、粉状、粒状和高粘度的溶液；聚合物不能用一般产品精制的方法如蒸镭、重结晶和萃取等方法进行精制和提纯。

4、选择聚合方法的原则是什么答：聚合方法的选择原则是根据产品的用途所要求的产品形态和产品成本选择适当的聚合方法。

自山基聚合可以采用本体、溶液、乳液和悬浮聚合等方法；离子聚合只能采用本体和溶液聚合。

聚合操作可以是连续法或者间歇法；聚合反应器有不同的类别、排热方式和搅拌装置等。

5、如何选用聚合反应器答：根据聚合反应器的操作特性、聚合反应及聚合过程的特征、聚合反应器操作特性和经济效益等聚合反应的特性以及过程控制的重点，按下列原则选择聚合反应器：（1）重点在于LI标产物的主成时，在原料配方一定的情况下，当反应物浓度高对于LI标聚合物生成有利时，可选用管式聚合反应器或间歇操作的釜式聚合反应器，当反应物浓度低对LI标聚合物生成有利时，可选用连续操作的釜式聚合反应器或多级串联釜式聚合反应器（2）重点在于确保反应时间的场合可选用塔式或管式聚合反应器（3）重点在于除去聚合热的场合可以选用搅拌釜式聚合反应器（4）重点在于除去平衡过程中产生的低分子物的场合，可选用搅拌釜式聚合反应器，薄膜型聚合反应器或表面更新型聚合反应器（5）对于高粘度体系，应尽量选择相应的特殊型式的聚合反应器。

高分子物理习题：第一章高分子链的结构一、概念与名词高聚物的结构高分子链结构聚集态结构近程结构远程结构化学结构物理结构构型旋光异构全同立构间同立构无规立构有规立构等规度几何异构顺反异构键接异构序列序列分布数均序列长度支化度交联度IPN Semi-IPN 构象单键内旋转链段近程相互作用远程相互作用无规线团柔顺性平衡态柔顺性动态柔顺性末端距均方末端距根均方末端距均方回转半径最可几末端距自由结合链自由旋转链伸直链等效自由结合链高斯链无扰尺寸空间位阻参数特征比一级近程排斥力二级近程排斥力热塑性聚合物热固性聚合物热力学链段长度动力学链段长度二、基本理论与基本问题1.下列哪种聚合物是热塑性的（）a.硬质橡胶b.酚醛树脂c.硫化橡胶d.HDPE2.高压聚乙烯因为在聚合时压力很大，所以产品的密度也高，低压聚乙烯因为聚合时压力低，所以产品密度也低。

（）3.所谓自由旋转链，就是键角（θ），内旋转角（θ）均不受限制的高分子链。

（）4.高分子在晶体中是规则排列的，只有全同立构或间同立构的高分子才能结晶，无规立构高分子（也有例外）不能结晶。

（）5.HPPE聚合时压力很大，LPPE聚合时压力很小。

所以二者的密度a、HPPE>LPPEb、HPPE<LPPEc、HPPE=LPPE6.分子量相同的大分子链，链越柔顺则线团尺寸（）a、越小b、越大c、基本不变7.下列高聚物，单个分子链柔顺性最大的是（）a、聚已二酸乙二醇酯b、聚丙烯（全同）c、聚二甲基硅氧烷8.α-取代烯烃聚合物，当不对称碳原子在链中的排列方式为DLDL……，则这种聚合物的立构属于（）a、全同b、无规c、间同9.高顺1，4-聚异戊二烯在室温下为（）a、塑料b、橡胶c、纤维10.按高聚物结构层次的划分，高分子链的构型属于（）a、一次结构b、二次结构c、三次结构11.下列三种高聚物中，耐热性最好的是( )a、聚酰亚胺b、尼龙-66c、芳香尼龙12.哪种聚合物在室温下透气性更好（）a、等规聚丙烯b、无规聚丙烯13.下列哪种聚合物是热塑性（）a、硬质橡胶b、HDPE14.下列哪种聚合物是支链聚合物（）a、HDPEb、等规聚丙烯c、LDPE15.等规聚丙烯的大分子链，在晶体中呈螺旋构象。