高分子化学期末重点
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1.解释重复单元,结构单元,单体单元,单体含义单体:能够进行聚合反应,并构成高分子基本结构组成单元的小分子化合物 重复单元:重复组成高分子分子结构的最小的结构单元。
结构单元:构成高分子主链结构组成的单个原子或原子团。
单体单元:高分子分子结构中由单个单体分子衍生而来的 最大的结构单元2 聚合度:单个聚合物分子中所含单体单元的数目。
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D P 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X n 表示3 阻聚常数即阻聚剂的链转移常数,C s =K t r /K p 4.半衰期:指引发剂分解至起始浓度一半所需时间 5.凝胶点:开始出现凝胶瞬间的临界反应程度6.凝胶现象:在交联逐步聚合反应过程中,随着聚合反应的进行,体系粘度突然增大,失去流动性,反应及搅拌所产生的气泡无法从体系中逸出,可看到凝胶或不溶性聚合物明显生成的实验现象7.自动加速效应竞聚率:随着聚合反应的进行,单体转化率(c %)逐步提高,【I 】【M 】逐渐下降,聚合反应速率R p 理应下降,但在许多聚合体系中,R p 不但不下降,反而显著升高,这种现象是没有任何外界因素影响,在反应过程中自动发生的,因而称为自动加速现象;是指聚合反应中期,反应速率自动增加的现象。
8.竞聚率:同一种自由基均聚和共聚链增长速率常数之比,r 1=k 11/k 12 r 2=k 22/k 219.乳液聚合:单体在水中分散成乳液状态的聚合。
体系有单体、水、水溶性引发剂、水溶性乳化剂组成。
10.引发剂:通常是一些可在聚合温度下具有适当的分解速率,生成自由基,并能引发单体聚合的化合物。
11.胶束:表面活性剂在溶液中的浓度达到某一临界值,如果浓度继续增加,表面活性剂分子中的长链亲油基团通过分子间吸引力相互缔合,自身相互抱成团,而亲水基团则伸向水中,与水分子结合形成聚集体,即胶束。
12.配位聚合:是指采用金属有机化合物与过渡金属化合物的络合体系作为引发剂的聚合反应。
1、使自由基聚合反应速率最快的聚合方式是(C )。
A.热引发聚合B.光聚合C.光敏聚合D. 热聚合答案( C )2、在自由基聚合反应中,链自由基的( D )是过氧类引发剂引发剂效率降低的主要原因A.屏蔽效应B.自加速效应C.共轭效应D.诱导效应3、MMA(Q=0.74)与( C )最容易发生共聚A. St(1.00 )B. VC(0.044 )C. AN ( 0.6 )D. B( 2.39)4、异戊二烯配位聚合理论上可制得( 6 )种立体规整聚合物。
A. 6B. 4C. 5D.31、丁二烯配位聚合可制得(B )种立体规整聚合物。
A. 6B. 4C. 5D.35、是阻聚剂并可用于测定引发反应速率的是( B )A.对苯二酚B.DPPHC.AIBND.双酚A3、丁二烯(e=-1.05)与(D )最容易发生交替共聚A.苯乙烯(-0.8)B.氯乙烯(0.20)C.丙烯腈(0.6)D.马来酸酐(2.25)4、不需要引发剂的聚合方法是(D )。
A.热引发聚合B.光聚合C.光敏聚合D. 热聚合5、常用于保护单体的试剂是( D )A. BPOB.FeCl3C.AIBND. 对苯二酚1、某一聚合反应,单体转化率随反应时间的延长而增加。
它属于(连锁)聚合反应。
2、BPO在高分子合成中是(引发剂)剂,对苯二酚加在单体中用作(阻聚剂)。
3、氧在低温时是(阻聚剂 )、在高温时是(引发剂)。
4、常用的逐步聚合反应方法有(熔融)缩聚、( 溶液) 缩聚、(界面 ) 缩聚。
5、链转移剂能使聚合物的分子量(降低 )7、梯形结构聚合物有较高的(热 )稳定性。
8、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯的结构分别是(-[CH2CH2]n- )、(-[CH2CH(C6H5)]n- )、(-[CH2CHCl]n- )和(-[CH2CHCH3]n- )。
9、腈纶的化学名称是(聚丙烯腈)。
10、聚合方法分为(两)大类,大多数乙烯基单体发生(连锁)聚合,大多数非乙烯基单体发生(逐步)聚合。
名词解释1.高分子或称聚合物分子或大分子由许多重复单元通过共价键有规律地连接而成的分子,具有高的分子量.2.高分子化合物或称聚合物: 由许多单个高分子(聚合物分子)组成的物质。
3.重复单元由实际上或概念上是相应的小分子衍生而来4.链原子:构成高分子主链骨架的单个原子5.结构单元构成高分子主链结构组成的单个原子或原子团,可包含一个或多个链单元。
6.重复结构单元:重复组成高分子分子结构的最小的结构单元7.单体单元:高分子分子结构中由单个单体分子衍生而来的最大的结构单元8.聚合度(Degree of Polymerization,DP):单个聚合物分子中所含单体单元的数目。
9.末端基团(End Groups):高分子链的末端结构单元10.加聚反应是指聚合产物分子的单体单元的组成与相应的单体分子相同的聚合反应11.缩聚反应是指聚合产物分子的单体单元组成比相应单体分子少若干原子的聚合反应,在聚合反应过程中伴随有水、醇等小分子副产物生成12.均聚物如果聚合物分子结构中只有一种重复结构单元、并且该重复结构单元可以只由一种(事实上的、隐含的或假想的)单体衍生而来,则该聚合物为均聚物,否则为共聚物。
13.逐步聚合反应是指在聚合反应过程中,聚合物分子是由体系中的单体分子以及所有聚合度不同的中间产物分子之间通过缩合或加成反应生成的,聚合反应可在单体分子以及任何中间产物分子之间进行。
14.链式聚合反应是指在聚合反应过程中,单体分子之间不能发生聚合反应,聚合反应只能发生在单体分子和聚合反应活性中心之间,单体和聚合反应活性中心反应后生成聚合度更大的新的活性中心,如此反复生成聚合物分子。
第二章逐步聚合反应15.单体功能度(f ) 逐步聚合反应的单体分子要求至少含有两个以上的功能基或反应点,单体分子所含的参与聚合反应的功能基或反应点的数目叫单体功能度(f )16.反应程度P = 已反应的A(或B)功能基数/ 起始的A(或B)功能基数,反应过程中功能基的转化程度17.凝胶化现象在交联逐步聚合反应过程中,随着聚合反应的进行,体系粘度突然增大,失去流动性,反应及搅拌所产生的气泡无法从体系中逸出,可看到凝胶或不溶性聚合物明显生成的实验现象。
高分子化学期末常考简答题1.为什么在缩聚反应中不用转化率雨用反应程度来描述反应过程?因缩聚反应本质是官能团之间的反应,只有官能团之间充分反应才能生成大分子,故应用反应程度描述其反应过程。
而转化率一开始就很高。
2.欲使逐步聚合成功,必须考虑哪些原则和措施?有哪些实施方法?原料尽可能纯净;按化学计量或等摩尔比投料:尽量提高反应程度;采用减压或其他手段打破化学平衡,使反应向聚合物方向移动。
实施方法有:熔融聚合:溶液聚合和界面缩聚。
3.传统自由基聚合时,单体转化率和聚合度随时间的变化有何特征?画出简图自由基聚合时,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。
4.竟聚率的定义?说明其物理意义?理想恒比共聚和交替共聚的竞聚率分别是么?竟聚率系单体均聚链增长速率常数和共聚链增长速率常数之比。
即它表征两单体的相对活性,r1=2=1,则两单体为理想恒比共聚体系。
r1=r2=0时,则两单体为交替共聚体系。
5.解释笼蔽效应和诱导分解,它们对引发效率有什么影响?笼蔽效应:引发剂分解成游离基后,处在溶剂的笼子中,来不及引发单体的聚合,就发生了副反应,形成了稳定的分子,消耗了引发剂。
诱导分解:诱导分解是指链自由基向引发剂的转移反应,原来的来的链自由基终止,只生成一个新的自由基,无偿消耗一个引发剂分子。
二者都使引发效率降低。
6.何为自动加速现象?它主要是由什么引起的?某些聚合反应到达一定程度后,聚合速度自动增加,直到后期,聚合速度又减慢。
它主要是由体系粘度增加所引起的,称为自动加速现象。
7.为什么乳液聚合可以同时获得高的聚合速度和聚合度?聚合速率与聚合度均与乳胶粒数成正比。
因此增加乳胶粒数可以同时增加聚合速率与聚合度。
8.用 Ziegler- Natta催化剂催化丙烯和乙烯聚合,分别用什么催化剂组分,为什么这样选择?催化丙烯用:TiCl3(α,Y,δ)- AletAI,综合考虑立构规整度,聚合速率和分子量。
高分子化学期末复习要点1.单体、结构单元、重复单元合成聚合物的原料称做单体;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。
如果用两种单体缩聚成缩聚物,则由两种结构单元构成重复单元。
2.玻璃化温度无定型和结晶热塑性聚合物低温时都呈玻璃态,受热至某一较窄温度(2~5℃),则转变成橡胶态或柔韧的可塑态,这一转变温度特称做玻璃化温度Tg。
3.聚合反应分类(机理、单体—聚合物结构变化)(1).按单体聚合物结构变化分类:①.缩聚,是官能团单体多次缩合成聚合物的反应,除形成聚合物外,还有水、醇、氨、氯化氢等低分子副产物产生。
②.加聚,是烯类单体π键断裂而后加成聚合起来的反应。
③.开环聚合,是环状单体σ键断裂而后聚合成线性聚合物的反应。
(2).按聚合机理分类:①.逐步聚合多数缩聚和聚加成反应属于逐步聚合,由单体逐步形成二、三、四聚体等低聚物(齐聚物)。
②.连锁聚合多数烯类单体的加聚反应属于连锁聚合,连锁聚合从活性种(可以是自由基、阳离子、阴离子)开始,有自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合,经链引发、链增长、链终止等基元反应形成聚合物。
4.高分子聚合物的特征分子量大多分散性5.线性缩聚机理的特征①逐步特性②可逆平衡6.官能度、平均官能度、凝胶点化合物分子中官能团的个数为官能度f单体混合物的平均官能度定义为,每一份子平均带有的基团数:f平均=ΣNifi/ΣNi开始出现凝胶化时的反应程度(临界反应程度)称为凝胶点,用Pc表示。
7.Carothers法预测该聚合体系的凝胶点(P31、32)8.逐步聚合实施方法:实施逐步聚合有熔融聚合、溶液聚合、界面缩聚、固相缩聚等四种方法。
需考虑下列原则和措施:①.原料要尽可能纯净;②.单体按化学计量配制加微量单官能团物质或某双官能团单体微过量来控制分子量;③.尽可能提高反应程度;④.采用减压或其他手段去除副产物,使反应向聚合物方向移动。
⾼分⼦化学复习重点聚合过程:本体聚合,溶液聚合,沉淀聚合,悬浮聚合,分散聚合,乳液聚合⼀.本体聚合:不加其它介质,只有单体本⾝,在引发剂、热、光等作⽤下进⾏的聚合反应。
1.基本组分:单体————包括⽓态、液态和固态单体引发剂——⼀般为油溶性2.助剂:⾊料,增塑剂,润滑剂3.聚合场所:本体内4.本体聚合的优缺点:优点:产品纯净,不存在介质分离问题,可直接制得透明的板材、型材,聚合设备简单,可连续或间歇⽣产。
缺点:体系很粘稠,聚合热不易扩散,温度难控制,轻则造成局部过热,产品有⽓泡,分⼦量分布宽;重则温度失调,引起爆聚。
5.解决办法:预聚——在反应釜中进⾏,转化率达10~40%,放出⼀部分聚合热,有⼀定粘度。
后聚——在模板中聚合,逐步升温,使聚合完全⼆.溶液聚合:将单体和引发剂溶于适当溶剂进⾏的聚合反应1.基本组分单体,引发剂和溶剂2. 聚合场所在溶液内3.优点散热控温容易,可避免局部过热,体系粘度较低,能消除凝胶效应。
缺点溶剂回收⿇烦,设备利⽤率低,聚合速率慢,分⼦量不⾼。
4;溶剂对聚合的影响:(1)溶剂的加⼊可能影响聚合速率、分⼦量分布,溶剂的加⼊降低了[M],使 Rp降低;向溶剂链转移的结果使分⼦量降低;溶剂导致笼蔽效应使引发剂效率f 降低。
(2) 溶剂对聚合物的溶解性能与凝胶效应有关良溶剂,为均相聚合,[M]不⾼时,可消除凝胶效应沉淀剂,凝胶效应显著,Rp ,Mn劣溶剂,介于两者之间三、沉淀聚合:单体溶于⽔⽽聚合物不溶于⽔四、悬浮聚合:将不溶于⽔的单体以⼩液滴状悬浮在⽔中进⾏的聚合单体液滴含⽔,加⼊油溶性引发剂,聚合反应在液滴内进⾏1.基本组分: 单体,引发剂,⽔,悬浮剂2. 悬浮剂: 将油溶性单体分散在⽔中形成稳定悬浮液的物质。
a.⽔溶性⾼分⼦物质:聚⼄烯醇,聚丙烯酸钠,明胶,纤维素淀粉类。
吸附在液滴表⾯,形成⼀层保护膜。
b. 不溶于⽔的⽆机物:碳酸盐,硫酸盐,滑⽯粉,⾼岭⼟。
吸附在液滴表⾯,起机械隔离作⽤。
第一章绪论2.聚合物分子量有几种表示方法?如何表示聚合物分子量的多分散性?答:数均分子量,重均分子量,黏均分子量,Z 均分子量,相对分子质量分布指数分子量的多分散性可以用多分散指数HI,即重均分子量和数均分子量的比值来表示。
分子量均一的聚合物其HI为1。
HI越大则聚合物分子量的多分散程度越大。
分子量多分散性还可用分子量分布曲线表示。
以分子量为横坐标,以所含各种分子的重量或数量百分数为纵坐标,即得分子量的重量或数量分布曲线。
4.高分子链结构形状有几种?它们的化学性质有什么特点?答:高分子链的形状主要有直线型、支链型和网状体型三种,其次有星形、梳形、梯形等(它们可视为支链型或体型的特例)。
直线型和支链型高分子靠范德华力聚集在一起,分子间力较弱。
形成的聚合物具有热塑性,加热可熔化,在溶剂中可溶解。
其中支链型高分子溶解性能更好。
网状体型高分子加热可软化但不熔融,在溶剂中可溶胀但不溶解。
交联程度高的,加热不软化,在溶剂中不溶解。
5.聚合物的平均分子量有几种表示方法,写出数学表达式,并比较大小。
答:(1)数均分子量Mn=NiMi/Ni=Wi/(Wi/Mi)( 2 )重均分子量Mw=WiMi/Wi=NiMi^2 /NiMi( 3 )粘均分子量Mv=(WiMi^a/ Wi)^1/a大小Mw>Mv>Mn6.何谓高聚物?何谓低聚物? 答:物理化学性能不因分子量不同而变化的高分子化合物称为高聚物。
反之,其物理和化学性能随分子量不同而变化的聚合物成为低聚物。
但也有将分子量大于一万的聚合物称为高聚物,分子量小于一万的聚合物称为低聚物。
8.与低分子化合物比较,高分子化合物有何特征?答:与低分子化合物相比,高分子化合物有以下主要特征:(1)高分子化合物分子量很大,分子往往由许多相同的简单的结构单元通过共价键重复连接而成;(2)即使是一种“纯”的高分子化合物,它也是化学组成相同而分子量不等,结构不同的同系聚合物的混合物。
高分子期末重点名词解释第四章逐步聚合反应1)缩聚反应(线型缩聚与体型缩聚):缩聚反应定义:含有两个(或两个以上)官能团的低分子化合物,在官能团之间发生缩合反应,在缩去小分子的同时能生成高聚物的逐步聚合反应。
线型缩聚:单体都只带两个官能团,聚合过程,分子链在两个方向增长。
获得可溶可熔的线形聚合物(热塑性聚合物)。
体型(支化、交联)缩聚反应:单体至少有一个含有两个以上官能团,反应过程中,分子链从多个方向增长。
获得不溶不熔的交联(体形)聚合物(热固性聚合物)。
2)反应程度:参加反应官能团数占起始官能团数的分率。
3)平均官能度:两种或两种以上单体参加的缩聚反应中,在达到凝胶点以前的线型反应阶段,反应体系中实际能够参加反应的各种官能团(有效官能团)总物质的量与单体总物质的量之比。
4)凝胶点:体型缩聚反应当反应程度达到某一数值时,反应体系的粘度会突然增加,突然转变成不溶、不熔、具有交联网状结构的弹性凝胶的过程。
此时的反应程度被称作凝胶点。
5)热塑性聚合物:非交联型的,加热时会变软或流动。
加工过程不发生化学变化,可进行再加工。
6)热固性聚合物:交联型的,加热时不会流动。
聚合反应的完成与交联反应就是在加工过程中进行的,成型后不能再次加工。
7)熔融缩聚:在单体与聚合物的熔融温度以上将它们加热熔融,然后在熔融态进行的缩聚方法。
8)溶液聚合:单体加适当催化剂在溶剂中进行的缩聚反应。
9)固相缩聚:在单体及聚合物熔点一下的惰性气体或高真空下加热缩聚的方法。
10)界面缩聚:在多相(一般为两相)体系中,在相界面处进行的缩聚反应。
第五章聚合物的化学反应1)聚合物的相似转变:反应仅发生在聚合物分子的侧基上,即侧基由一种基团转变为另一种基团,并不会引起聚合度的明显转变。
2)邻近基团效应:分为以下两种位阻效应:由于新生成的功能基的立体阻碍,导致其邻近功能基难以继续参加反应。
静电效应:邻近基团的静电效应可降低或提高功能基的反应活性。
3)概率效应(功能基孤立化效应):当高分子链上的相邻功能基成对参与反应时,由于成对基团反应存在概率效应,即反应过程中间或会产生孤立的单个功能基,由于功能基难以继续反应,因而不能100%转化,只能达到有限的反应程度。
期末复习
1.名词解释:单体、单体单元、结构单元、重复单元、聚合度、动力学链长、反应程度、转化率、诱导分解、笼蔽效应、凝胶化效应、均聚和共聚、竞聚率、逐步聚合、连锁聚合、官能团等活性理论、自由基等活性假设
2.PE、PVA 、PS、PP、PVc、PMMA、PU、PET等英文缩写对应的中文名称?
3、如何计算共混聚合物的数均分子量、质均分子量、粘均分子量和
分子量分布指数?
4. 连锁聚合、逐步聚合两种聚合方式中,聚合物分子量、转化率与
反应时间的关系?
5.三大合成材料是什么?要生成线型、体型结构的产物,两种单体各自的官能度需要满足什么条件?
6. 有效控制线形缩聚物聚合度的方法是什么?平均官能度的计算、
怎样用Carothers法和统计法预测凝胶点?
7、自由基聚合引发方式有哪些?常用的引发剂有那些类型?如何选择?如何合理选择阻聚剂?
8.何谓引发剂效率和半衰期?影响引发剂效率的因素?自由基聚合机理的特点、终止方式?自由基聚合实施方法有哪几种、各自体系的组成和特点?二元共聚类型与单体竞聚率之间的关系?
9、自由基聚合中的三个假设分别是什么?自由基聚合体系中温度升
高或增加引发剂用量时,对聚合速率和分子量的影响是什么?
10、为什么CH2=C(CN)2只能进行阴离子聚合?CH2=CHOCH2CH3只
能进行阳离子聚合?
11、在已选定单体对的条件下,为获得窄的组成分布可以采用哪些工艺?
12、计算题(黏度分子量)。
1. 自由基聚合按引发剂的分解方式:热分解型与氧化还原型2.热分解引发a.偶氮类引发剂:代表品种:偶氮二异丁腈(AIBN):分解只形成一种自由基,无诱导分解,常温下稳定,贮存安全。
80℃以上会剧烈分解分解速度与取代基有关:烯丙基、苄基>叔烷基>仲烷基>伯烷基b.过氧化类引发剂——最简单的过氧化物:过氧化氢活化能较高,一般不单独用作引发剂。
过氧化类引发剂的典型代表:过氧化二苯甲酰(BPO)。
分解温度:60~80℃,BPO 的分解分两步:第一步分解成苯甲酰自由基,第二步分解成苯基自由基,放出CO2c.无机过氧化类引发剂代表品种为过硫酸盐,如过硫酸钾(K2S2O8)和过硫酸铵[(NH4)2S2O8]。
水溶性引发剂,主要用于乳液聚合和水溶液聚合。
分解温度:60~80℃5.氧化—还原引发体系优点:活化能低(40~60kJ/mol);引发温度低(0~50℃),聚合速率大◆水溶性氧化—还原引发体系, 用于乳液聚合和水溶液聚合◆油溶性氧化—还原引发体系, 溶液聚合和本体聚合。
最常用的油溶性氧化—还原引发体系:过氧化二苯甲酰(BPO)—N, N二甲基苯胺(DMBA)。
6.电荷转移络合物引发:富电子分子和缺电子分子之间反应,可以生成电荷转移络合物(CTC),电荷转移络合物可以自发地或在光、热的作用下分解,产生自由基引发烯类单体进行自由基聚合。
本质:氧化--还原体系。
特点是体系活化能低(40kJ/mol)、可在低温下进行。
7.热引发:单体在没有引发剂的条件下,受热发生的聚合反应。
8.光引发:在紫外光作用下引起单体聚合特点:引发聚合活化能低,易控制,产物纯,结果重复性高9.光敏剂的光分解引发:在光的作用下,光引发剂发生光分解,产生两个自由基而引发聚合10辐射引发:在高能射线辐照下引起单体聚合反应11.等离子体引发:机理主要是自由基聚合反应12.引发剂分解动力学a. 初级自由基的生成:引发剂分解(均裂)形成自由基,为吸热反应,活化能高,反应速度慢。
高分子期末考试重点第一章、绪论《高分子化学》的主要内容。
高分子发展史上的几个重要的人物及事件。
高分子的基本概念。
聚合反应分类。
重要聚合物的聚合反应式。
聚合物的分类。
重要聚合物的命名。
聚合物的相对分子质量及分布。
第二章、逐步聚合逐步聚合的单体、官能度。
逐步聚合的分类,重要缩聚产物的聚合反应式。
线性逐步聚合动力学。
相对分子质量控制。
线形与体形聚合物,热塑性与固热性高分子。
凝胶点,Carothers计算方法,平均官能度。
逐步聚合的特征、机理。
第三章、自由基聚合单体的聚合能力与影响因素。
自由基聚合的基元反应。
自由基聚合的引发体系。
聚合初期的聚合反应速率。
聚合中期的聚合反应速率。
动力学链长,有链转移反应的相对分子质量。
阻聚、缓聚与诱导期。
自由基聚合的特征、机理,与逐步聚合的异同。
第四章、离子型聚合阳离子聚合的引发剂种类。
阳离子质子酸引发的要求及特点。
阳离子聚合的终止方式。
发生阴离子、阳离子聚合的单体条件及活性大小。
阴离子聚合引发剂的活性大小。
阴离子聚合的速率影响因素。
活性聚合物的概念、应用。
阴离子聚合可以实现活性计量聚合的条件。
阴离子聚合无终止的原因分析。
自由离子和松紧离子对对离子聚合速率的影响。
第五章、配位聚合配位聚合的起源。
配位聚合的特点。
Zigler-Natta催化剂的活性。
Zigler-Natta催化剂的组成。
各种共催化剂的催化活性大小。
三氯化钛及各种价态的卤化钛的催化活性。
11P的意义。
Cossrr-Arlman的单金属机理的基本论点。
第六章、开环聚合开环聚合的各单体及活性大小。
聚甲醛的聚合机理。
环酰胺的开环聚合机理。
环氧丙烷、氧化丙烯发生负离子开环聚合时得到聚合物分子量相对较低的原因。
第七章、共聚合自由基共聚合的命名、序列结构。
共聚合中单体和链自由基活性大小比较。
Q-e概念。
自由基共聚合的各种共聚合物组成曲线、共聚物组成的控制。
F1的求算,个表达公式。
竞聚率的概念、意义、求解。
第八章、聚合方法连锁聚合、逐步聚合所采用的聚合方法。
高分子化学1.高分子是指:也称聚合物,聚合物指许多大分子的聚合体。
有时高分子也指一个大分子,高分子的分子量高达上万,一个大分子往往由许多简单的结构单元通过共价键重复连接而成。
2.单体:指能形成聚合物的低分子化合物或反应物,工业生产称为原料。
结构单元:单体聚合后发生变化而后构成聚合物结构的组合单元。
重复单元:大分子链上化学组成和结构均可重复的最小单元,可能与结构单元相同,也可能由2个或多个结构单元组成。
例如:3.聚合度:结构单元数4.均聚物:一种单体聚合而成的聚合物共聚物:两种以上单体共聚而成的聚合物。
5.三大合成材料:塑料,合成橡胶和合成纤维。
6.PE:聚乙烯 PP:聚丙烯PS:聚苯乙烯 PTFE:聚四氟乙烯PMMA:聚甲基丙烯酸甲酯 PA:尼龙(聚酰胺)7.聚酰胺(尼龙),后面加数字区别。
第一个数字表示二元胺的碳原子数,第二个数字表示二元酸的碳原子数。
只附一个数字代表氨基酸的碳原子数。
8.数均分子量:重均分子量:分子量分布指数:重均分子量与数均分子量的比值,用来表示分子宽度。
例题:设一聚合物,其中分子量为104的分子有10mol,其中分子量为105的分子有5mol,求分子量分布指数。
10.Tg:非晶态热塑性聚合物低温时呈玻璃态,受热至某一温度范围,转变成高弹态(橡胶态),这一转变温度称为玻璃化温度Tg。
Tm:晶态聚合物继续受热,出现另一转变温度熔点Tm。
Tf:玻璃态,高弹态,粘流态11.通常所说的塑料,橡胶,正是按照Tm和Tg在室温之上或室温之下划分到的:塑料:晶态高聚物,处于部分结晶态,Tm是使用的上限温度;非晶态高聚物,处于玻璃态,Tg是使用的上限温度。
橡胶:只能是非晶态高聚物,处于高弹态,Tg是使用下限温度,Tg 应低于室温70℃以上,Tf是使用上限温度。
纤维:大部分是晶态高聚物,Tm应低于室温150℃以上,也有非晶体高聚物,分子排列要有一定规则和取向。
12.热塑性(化合物):可溶于适当的溶剂中,加热时可熔融塑化,冷却时则固化成型,可以重复加工成型。
一、名词解释1.柔性:指大分子有改变分子链形态的能力。
2.构象:是因碳-碳单键内旋而产生的异构现象。
3.链段:是因为分子内旋受阻而在高分子链中能够自由转动的单元长度。
4.内聚能密度:单位体积的内聚能。
5.取向:是指非晶高聚物中的分子链段或整个分子链,结晶高聚物的晶带、晶片、晶粒,在外力作用下,沿外力作用的方向进行有序排列的现象。
6.结晶度:是指高聚物结晶中结晶部分所占的质量分数或体积分数。
7.应力松弛:在保持高聚物材料形变一定的情况下,应力随时间的增长而逐渐减小的现象。
8.蠕变:在一定的应力作用下,形变随时间而发展的现象。
9.内聚能:一摩尔分子聚集在一起的总能量,也等于同样数量分子分离的总能量。
10.高聚物:由成千上万个原子通过化学键连接而成的高分子所组成的化合物。
选择题二、1.聚合物在溶液中通常呈无规线团构象。
2.一般来说,纤维材料需要较高程度的取向。
3.测量数均分子量,可以选择气相渗透法、渗透压法、端基滴定法、沸点升高和冰点降低法、光散射法。
4.聚合物处于高弹态时,其分子运动的主要单元是链段。
5.大多数聚合物流体属于假塑性流体。
6.高分子链结构——是构成高聚物最基本的微观结构,是决定高聚物基本性质的主要因素。
如:聚乙烯柔软能结晶;无规立构聚苯乙烯硬而脆,不能结晶;全同立构聚丙烯常温下是结晶固体,而无规立构聚丙烯常温下却为粘稠性的液体。
7..高聚物聚集态结构取决于成型加工的过程,它是决定高聚物制品使用性能的主要因素。
8. 影响高分子链柔性的的主要因素(1)主链结构的影响——决定性作用1/ 主链全部由单键组成,柔性很大。
规律:键角越大,键长越长,旋转时的内阻就越小,柔性就越大。
如:─O─Si─O─Si─O─大小大大─O─C─O─C─O─↑↓↑↑─C─C─C─C─C─小大小小键角内阻键长柔性2/ 主链中如含有苯环、芳环、杂环结构,柔性下降,刚性增加。
3/ 主链中含有双键:孤立双键——内旋转容易,柔性增大。
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 pX nLm ol n n Kpn KpX w w wn /10*4100114-==≈=-=9. 等摩尔二元醇和二元酸缩聚,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'=b N mol985.0015.0*2222,=+=+=bb a N N N r当p=0.995时,88.79995.0*985.0*2985.01985.01211=-++=-++=rp r r X n当p=0.999时,98.116999.0*985.0*2985.01985.01211=-++=-++=rp r r X n13. 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:32232.432f ⨯+⨯==+2)季戊四醇:2241 2.6721f ⨯+⨯==+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:1,1,703.0)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 c2. 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 原子的诱导效应是吸电子基团,但共轭效应却有供电性,两者相抵后,电子效应微弱。
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,将使双键π电子云密度降低,有利于阴离子的进攻,对自由基有共轭稳定作用。
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,难以进行自、阳、阴三种聚合,用自由基聚合只能得无定型蜡状物低、分子量,用阴离子聚合只能得到低分子量油状物。
CH 2=C(CH 3)2 :阳离子聚合,CH 3 是供电子基团,与双键有超共轭。
CH 2=CHC 6H 5:三种机理均可,共轭体系π电子容易极化和流力。
CF 2=CF 2:自由基聚合,对称结构,但氟原子半径小,F 体积小使四取缔啊仍聚合。
CH 2=C(CN)COOR :阴离子聚合,取代基为两个吸电子基(CN 及COOR ),兼有共轭效应。
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 3CH 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。
6. 苯乙烯溶液浓度0.20 mol ∙L -1, 过氧类引发剂浓度为4.0⨯10-3mol ∙L -1, 在60℃下聚合,如引发剂半衰期44h, 引发剂效率f =0.80,k p =145 L ∙(mol ∙s)-1,k t =7.0⨯107 L ∙(mol ∙s)-1, 欲达到50%转化率,需多长时间?解:6111/20.6934.375100.01575dk s h t ---==⨯=a . 当引发剂浓度随时间不变时:[][][][]1/21/261/231/2771/21/21/22011/2201ln()[]110.8 4.37510ln 145()(4.010)10.507.0100.69394145 2.236100.0632.44,[]()[](1)()[](1d dd p tk t d p tk d p tfk k I t C k t t hr b t h I d M fk k I edt M k d M fk k I e M k -----=-⨯⨯=⨯⨯-⨯==⨯⨯⨯>=--=--⎰随转化率而变6/22.1910)0.2602170.7t tdt e t h--⨯==⎰8. 以过氧化二苯甲酰做引发剂,苯乙烯聚合各基元反应的活化能为123/,32.6/,10/d p t E KJ mol E KJ mol E KJ mol ===,是比较从50℃增至60℃以及从80℃增至90℃聚合速率和聚合度的变化。
光引发的情况又如何?90.1/22tdp E E E E kJ mol ⎛⎫=-+= ⎪⎝⎭/90100158.314323.15501560605090802.725107.46210, 2.7482.236E RT k Ae k AeAk k A k k k ---⨯-===⨯=⨯==所以同理'34.9/22t dp E E E E kJ mol ⎛⎫=--=- ⎪⎝⎭()()'''/'606060''/5050500.677E RTE RT Ae k X k X Ae --=== ()()'''/'909090''/8080800.721E RTE RT Ae k X k X Ae --===12. 以过氧化特丁基作引发剂,60℃时苯乙烯在苯中进行溶液聚合,苯乙烯浓度为1.0 mol ∙L -1,过氧化物浓度为0.01mol ∙L -1,初期引发速率和聚合速率分别为4.0⨯10-11和1.5⨯10-7 mol ∙(L ∙s) -1。
苯乙烯-苯为理想体系,计算(f k d )、初期聚合度、初期动力学链长和聚合度,求由过氧化物分解所产生的自由基平均要转移几次,分子量分布宽度如何? 计算时采用下列数据:C M =8.0⨯10-5,C I =3.2⨯10-4,C S =2.3⨯10-6,60℃下苯乙烯密度为0.887 g ∙ml -1,苯的密度0.839 g ∙ml -1。
解:[M]=1.0mol/L[I]=0.01mol/L114.010/(.)i R mol L s -=⨯][2I fk R d i =1194.0102102[]20.01i d R fk I --⨯===⨯⨯71.510/(.)p R mol L s -=⨯104(1)839887[]9.50/78S mol L -⨯== 3750==ip R R ν60℃,苯乙烯偶合终止占77%,歧化终止占23%。
若无链转移,56.609723.02/77.037502/)(0=+=+=DC X n ν若同时发生单体、引发剂和溶剂转移,则按下式计算:546411[][][][]()10.019.58.010 3.210 2.3106097.56 1.0 1.02.6910M I Sn n I S C C C M M X X ----=+++=+⨯+⨯+⨯=⨯3717=n X itrI trS trm i trS trI trm R M I k M S k M M k R R R R ]][[]][[]][[∙∙∙++=++=由基平均转移次数过氧化物分解产生的自394.0)0.15.9103.20.101.0102.3100.8(3750)][][][][()][][][][(645=⨯+⨯+⨯=++=++⋅=---M I C M S C C M I C M S C C R R I S m I Sm ip ν由基平均转移次数过氧化物分解产生的自13. 按上题制得的聚苯乙烯分子量很高,常加入正丁硫醇(C S =21)调节,问加多少才能制得分子量为8.5万的聚苯乙烯?加入正丁硫醇后,聚合速率有何变化?60℃,某单体由某引发剂引发本体聚合,[M]=8.3 mol ∙L -1解:3717)(0=n X48.510817.3104n X ⨯==511[]21817.337171[] 4.54510/S S mol L-=+=⨯ 加入正丁硫醇后,聚合速率变化不大。
15. 用过氧化二苯甲酰作引发剂,苯乙烯在60℃下进行本体聚合,试计算链引发、向引发剂转移、向单体转移三部分在聚合度倒数中所占的百分比。
对聚合有何影响?计算时用下列数据:[I]=0.04 mol ∙L -1,f =0.8;k d =2.0⨯10-6s -1,k p =176 L ∙(mol ∙s)-1,k t =3.6⨯107 L ∙(mol ∙s)-1,ρ(60℃)=0.887 g ∙mL -1,C I =0.05;C M =0.85⨯10-4。
解:[I]=0.04mol/L[M]=0.887*1000/104=8.53mol/L1/21/2671/2[]11768.53494.52()[]2(0.8 2.010 3.6100.04)p k M fkdkt I ν-⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯431/20.040.85100.05 1.563510494.58.53nC D X --+=+⨯+⨯=⨯偶合终止:C=0.77,歧化终止:D=0.23%151%43.51%57.791)1(0===nInMnnX C X C X X7.根据r 1r 2乘积的大小,可以判断两种单体交替共聚的倾向。
即r 1r 2→0,两单体发生交替共聚;r 1r 2越趋于 0,交替倾向越大。