《高分子化学教程》习题答案(第三版)

第6章离子聚合（一）思考题1．试从单体结构来解释丙烯腈和异丁烯离子聚合行为的差异，选用何种引发剂？丙烯酸、烯丙醇、丙烯酰胺、氯乙烯能否进行离子聚合？为什么？答：（1）丙烯腈中氰基为吸电子基团，可以与双键形成π-π共轭，使双键上的电子云密度减弱，有利于阴离子的进攻，并使所形成的碳阴离子的电子云密度分散而稳定，因此丙烯腈能够进行阴离子聚合。

进行阴离子聚合时，可选用碱金属、碱金属化合物、碱金属烷基化合物、碱金属烷氧化合物等作为引发剂。

异丁烯中两个甲基为推电子基团，能使双键上的电子云密度增加，有利于阳离子的进攻，并使所形成的碳阳离子的电子云密度分散而稳定，因此异丁烯能够进行阳离子聚合。

进行阳离子聚合时，通常采用质子酸、Lewis酸及其相应的共引发剂进行引发。

（2）丙烯酸、烯丙醇、丙烯酰胺不能进行离子聚合，因为没有强烈的推电子基团和吸电子基团。

氯乙烯中氯原子的诱导效应为吸电性，而共轭效应却有供电性，两者相抵消后，电子效应微弱，因此氯乙烯不能离子聚合。

2．下列单体选用哪一引发剂才能聚合？指出聚合机理类型。

表6-1答：（1）苯乙烯三种机理均可，可以选用表6-1中任何一种引发剂。

（2）偏二腈乙烯，阴离子聚合，选用Na＋萘或n-C4H9Li引发。

（3）异丁烯，阳离子聚合，选用SnC14＋H2O或BF3＋H2O。

（4）丁基乙烯基醚，阳离子聚合，选用SnC14＋H2O或BF3＋H2O。

（5）甲基丙烯酸甲酯，阴离子聚合和自由基聚合。

阴离子聚合，选用Na＋萘或n-C4H9Li 引发，自由基聚合选用（C6H5CO）2O2作引发剂。

3．下列引发剂可以引发哪些单体聚合？选择一种单体，写出引发反应式。

a．KNH2b．AlCl3＋HClc．SnCl4＋C2H5Cld．CH3ONa答：a．KNH2是阴离子聚合引发剂，可以引发大多阴离子单体聚合，如引发苯乙烯进行聚合，反应式为b．AlCl3活性高，和微量的水作共引发剂即可，和HCl配合时，氯离子的亲和性过强，容易同阳离子共价终止，所以很少采用。

《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 32 CH3 C + N CH 3CN CH 3CH 3CN CNCH 3 C CH 3CN CH 3 C CH 2 CHCH 3CN + CH 2 CH nC H 2 CH +CH 3 C CH 2 CH CH 3CN CH 2 CHCH 3 C CH 2 CH CH 3CN []n 2CH 2 CHCH 3 C CH 2 CH CH 3CN[]nC []n CH 2 CH CH 3 C CH 2 CH CH 3CN []n CH CH 2 CH CH 2CH 3CN CH 3⒉ (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 2121t 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。

《高分子化学教程》习题答案（王槐三第三版）第1章1、解释下列概念(1) 高分子化合物：由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在1万以上的化合物。

(2) 重复结构单元：将大分子链上化学组成和结构可重复的最小单位称为重复结构单元(在高分子物理里也称为链节)。

(3) 结构单元：由1个单体分子通过聚合反应而进入聚合物重复单元的那一部分叫结构单元。

(4) 平均相对分子质量：高分子化合物中同系物相对分子质量的统计平均值。

(5) 平均聚合度：所有大分子链上所含重复结构单元数量的统计平均值。

(6) 多分散性和分散指数：多分散性是指聚合物材料中所含大分子同系物的相对分子质量不相等的这一特性。

分散指数是指重均相对分子质量与数均相对分子质量的比值。

2、写出合成下列聚合物的聚合反应方程式并标出结构单元 (1) 涤纶n HOOCCOOH n HO(CH 2)2OH (2n -1)H 2OHO[OCCOO(CH 2)2O]n H +=+结构 结构单元单元(2) 尼龙-610n HOOC COOH n H 2N(CH 2)6NH 2(2n -1)H 2OHO [ OC(CH 2)8COHN(CH 2)6NH ]+=+(CH 2)8n H 结构单元结构单元(3) 有机玻璃n CH 2CH 3COOCH 3CCH 2CH 3C COOCH 3=[]n CH 2CH 3C COOCH 3结构单元：(4) 聚乙烯醇n CH 2 = CHOCOCH 3CH 2CH []OCOCH 3n水解聚合[]CH 2CH OHn(5) 环氧树脂 (见P8) (6) 聚碳酸酯HOCH 3CH 3C Cl C O ClH OC CH 3CH 3OCCl + (2n - 1)HCl=+n n []OH n O(7) 聚己二氨基甲酸丁二酯n OCN(CH 2)6NCO + n HO(CH 2)2OH = []OCNH(CH 2)6NHCOO(CH 2)4O n(8) 维尼纶[]CH 2CH OHn + CH 2O CH 2CHCH 2CH CH 2CH OCH 2OOH(9) 丁腈橡胶nCH 2CHCN CH 2CHCH CH CH 2CHCH 2CHCHCH 2CNnn +[](10) ABS 树脂nCH 2CHCN CH 2CHCH CH 2n ++ nCH 2CH+ BPOCH 2CHCH 2CHCHCH 2CH 2CH CNn[]3、写出合成下列聚合物的聚合反应方程式并命名聚合物 (1) HO OC(CH 2)8CONH(CH 2)6NH n H []HO OC(CH 2)8CONH(CH 2)6NH n H[]n HOOC(CH 2)8COOH + n H 2N(CH 2)6NH 2 =尼龙-610 (2)[]OCNH(CH 2)6NHCOO(CH 2)4O n见第2题(7)小题 聚己二氨基甲酸丁二酯(3) H O(CH 2)5CO OH[]nn HOOC(CH 2)5OH = HO []OC(CH 2)5O H + (n-1)H 2On聚6-羟基己酸酯 4、参见教材p3315、分别写出单独或与别的单体进行聚合的反应方程式并命名聚合物。

《高分子化学》课程试题答案试题编号: 07 (A）课程代号： 2040301 课程学时： 56一、基本概念题（共10分,每题2分）⒈结构单元的构型:结构单元上的取代基在空间排布方式不同所造成的立体异构体。

⒉合成高聚物：由单体经聚合反应形成的具有巨大相对分子质量的化合物.⒊缩聚反应的平衡常数：缩聚反应进行了一段时间后,正反应的速率与逆反应的速率相等，反应达到平衡。

平衡常数即平衡时正反应的速率常数与逆反应的速率常数之比。

⒋塑料：以高聚物为基材，添加助剂，经混炼造粒形成的可进行塑性加工的高分子材料。

⒌不饱和聚酯树脂：大分子链中含有酯基和不饱和双键的树脂。

二、填空题（共20分,每空1分）⒈无定型聚合物的力学三态是玻璃态、高弹态和粘流态两个转变温度是玻璃化温度和粘流温度。

⒉聚合物的一次结构是与结构单元有关的结构它包括结构单元的化学组成、结构单元的序列结构和结构单元的构型 .⒊使引发剂引发效率降低的原因有体系中的杂质、笼蔽效应、和诱导分解。

⒋按参加缩聚反应的单体种类，缩聚反应可分为均缩聚、混缩聚和共缩聚三种。

⒌ 聚合物的热降解可分为 无规降解 解聚 和 侧链断裂 。

6. 自由基可分为 原子自由基 、 基团自由基 和 离子自由基 三种。

三、简答题(共25分，每小题5 分）⒈ 写出合成下列聚合物的聚合反应简式（每错一个方程式扣1分）:⑴ 合成天然橡胶 ⑵ 聚3,3'—二氯甲基丁氧环 ⑶ 聚甲基丙烯酸甲酯⑷ 聚二甲基硅氧烷 ⑸ 聚甲苯基-2，4-二氨基甲酸丁二醇酯解 n CH 2 CH C CH 2CH 3CH 2 CH C CH 2CH 3[]n n O CH 2CH 2CH 2C CH 2Cl CH 2Cl CH 2Cl 2Cl CH 2O C []n CH 2 C CH 3COOCH 3[]n n CH 2 C CH 3COOCH 3n HO Si OH H [ O Si ]n OH +(n -1)H 2OCH 3CH 3CH 3CH 3 CH 3n HO(CH 2)4OH + (n +1) O C N N C O O C N [N C H O O(CH 2)4O C N O H ]nCH 3N C O CH 3⒉自由基聚合时,聚合物的相对分子质量随时间的变化有何特征？与机理有何关系?单体转化率随时间的变化有何特征？与机理有何关系？自由基聚合时，聚合物的相对分子质量与时间关系不大。

第3章自由基聚合（一）思考题1．烯类单体加聚有下列规律：①单取代和1，1-双取代烯类容易聚合，而1，2-双取代烯类难聚；②大部分烯类单体能自由基聚合，而能离子聚合的烯类单体却较少。

试说明原因。

答：①单取代烯类容易聚合是因为单取代基降低了双键对称性，改变其极性，从而提高单体参加聚合反应的能力。

1，1-双取代烯类在同一个碳原子上有两个取代基，促使极化，易于聚合，但若取代基体积较大，则只形成二聚体。

1，2-双取代烯由于位阻效应，加上结构对称，极化程度低，一般都难均聚，或只形成二聚体。

②乙烯基单体中，C＝Cπ键兼有均裂和异裂倾向，因此有可能进行自由基或离子聚合。

自由基呈中性，对π键的进攻和对自由基增长中的稳定作用并无严格的要求，几乎各种取代基对自由基都有一定的共振稳定作用。

所以大部分烯类单体能以自由基聚合。

而只有个别带强烈供电基团和吸电基团的烯类单体及共轭烯类单体可进行离子聚合。

2．下列烯类单体适用于何种机理聚合？自由基聚合、阳离子聚合还是阴离子聚合？并说明原因。

答：CH2＝CHCl：适合自由基聚合，-Cl是吸电子基团，也有共轭效应，但均较弱。

CH2＝CCl2：自由基及阴离子聚合，两个-Cl使诱导效应增强。

CH2＝CHCN：自由基及阴离子聚合，-CN为吸电子基团，并有共轭效应，使自由基、阴离子活性种稳定。

CH2＝C（CN）2：阴离子聚合，两个吸电子基团-CN，使吸电子倾向过强，不能进行自由基聚合。

CH2＝CHCH3：配位聚合，甲基（CH3）供电性弱。

CH2＝C（CH3）2：阳离子聚合，两个甲基有利于双键电子云密度的增加和阳离子的进攻。

CH2＝CHC6H5：三种机理均可，共轭体系中电子流动性较大，易诱导极化。

CF2＝CF2：自由基聚合，对称结构，但氟原子半径小。

CH2＝C（CN）COOR：阴离子聚合，取代基为两个吸电子基（CN及COOR），基团的吸电性过强，只能进行阴离子聚合。

CH2＝C（CH3）-CH＝CH2：三种机理均可，共轭体系电子流动性大，易诱导极化。

1.图1 相对分子质量～转化率关系1.链式聚合2.活性聚合3.逐步聚合对链式聚合，存在活性中心，活性中心的特点一是在反应过程中不断生成，二是高活性，可使高分子链是瞬间形成，因此在不同转化率下分离所得聚合物的相对分子质量相差不大，延长反应时间只是为了提高转化率。

对逐步聚合，是官能团间反应，由于大部分单体很快聚合成二聚体、三聚体等低聚物，短期内可达到很高转化率，但因官能团活性低，故需延长反应时间来提高相对分子质量。

对活性聚合，活性中心同时形成，且无链转移和链终止，故随反应进行，相对分子质量和转化率均线性提高。

2.连锁聚合与逐步聚合的单体有何相同与不同?连锁聚合单体的主要反应部位是单体上所含不饱合结构（双键或叁键），在聚合过程中不饱合键打开，相互连接形成大分子链。

需要有活性中心启动聚合反应，为此多需用引发剂，反应活化能低，反应速率快，相对分子质量高。

逐步聚合单体的主要反应部位是单体上所带可相互反应的官能团，在聚合过程中官能团相互反应连接在一起，形成大分子链。

不需活性中心启动反应，但反应活化能高，为此多需用催化剂，反应速率慢，受平衡影响大，相对分子质量低。

3.凝胶点：出现凝胶化时的反应程度。

（逐步聚合概念）凝胶化：体形逐步聚合的交联反应到一定程度时，体系粘度变得很大，难以流动，反应及搅拌产生的气泡无法从体系中溢出，出现凝胶或不溶性聚合物明显生成的实验现象。

（逐步聚合概念）凝胶效应：自由基聚合中随反应进行体系粘度加大，妨碍了大分子链自由基的扩散运动，降低了两个链自由基相遇的几率，导致链终止反应速率常数随粘度的不断增加而逐步下降；另一方面，体系粘度的增加对小分子单体扩散的影响并不大，链增长反应速率常数基本不变，因而出现了自动加速现象。

这种因体系粘度增加引起的自动加速又称凝胶效应。

（自由基聚合概念）4.为什么在缩聚反应中不用转化率而用反应程度描述反应过程？在逐步聚合中，带不同官能团的任何两分子都能相互反应，无特定的活性种，因此，在缩聚早期单体很快消失，转变成二聚体、三聚体等低聚物，单体的转化率很高。

高分子化学教程》习题答案(王槐三第三版)第1章1、解释下列概念(1)高分子化合物：由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在 1 万以上的化合物。

(2)重复结构单元：将大分子链上化学组成和结构可重复的最小单位称为重复结构单元 (在高分子物理里也称为链节 )。

(3)结构单元：由 1 个单体分子通过聚合反应而进入聚合物重复单元的那一部分叫结构单元。

(4)平均相对分子质量：高分子化合物中同系物相对分子质量的统计平均值。

(5)平均聚合度：所有大分子链上所含重复结构单元数量的统计平均值。

(6)多分散性和分散指数：多分散性是指聚合物材料中所含大分子同系物的相对分子质量不相等的这一特性。

分散指数是指重均相对分子质量与数均相对分子质量的比值。

2、写出合成下列聚合物的聚合反应方程式并标出结构单元(1)涤纶n HOOC COOH + n HO(CH 2)2OH =HO[OC COO(CH 2)2O]n H + (2n -1)H 2O 结构单元结构单元(2) 尼龙 -610n HOOC (CH 2)8COOH + n H 2N(CH 2)6NH 2 =HO [ OC(CH 2)8COHN(CH 2)6NH ]n H +(2n -1)H 2O 结构单元结构单元(3) 有机玻璃(7) 聚己二氨基甲酸丁二酯n OCN(CH 2)6NCO + n HO(CH 2)2OH = [ OCNH(CH 2)6NHCOO(CH 2)4O]n(8) 维尼纶CH CH 2 CH CH 2 CHO CH 2 O OH(9) 丁腈橡胶CH 3n CH 2 CCOOCHCH 33= [CH 2 C ]nCOOCH 3结构单元： CH 3CH 2 C2COOCH 3(4) 聚乙烯醇n CH 2 = CHOCOCH 3聚合[ CH 2 C O H CO ]n CH 3水解[ CH 2 CH]nOH(5) 环氧树脂 (见 P8)(6) 聚碳酸酯[ CH 2 O CH H ]n +缩C 醛H 2化OCHnHOOH + n Cl C ClOC ]n Cl + (2n - 1)HClO[HnCH2 CHCN +nCH2 CHCH CH2 [ CH 2CHCH 2CH CHCH 2] nCN(10)ABS 树脂nCH2 CHCN + + BPO3、写出合成下列聚合物的聚合反应方程式并命名聚合物(1) HO [ OC(CH2)8CONH(CH 2)6NH ]n Hn HOOC(CH2)8COOH + n H2N(CH2)6NH2 = HO [ OC(CH2)8CONH(CH2)6NH]n H尼龙-610(2) [ OCNH(CH 2)6NHCOO(CH 2)4O ]n见第 2 题 (7)小题聚己二氨基甲酸丁二酯(3) H [ O(CH 2)5CO] n OHn HOOC(CH2)5OH = HO [ OC(CH2)5O ]n H + (n-1)H 2O 聚 6- 羟基己酸酯4、参见教材 p3315、分别写出单独或与别的单体进行聚合的反应方程式并命名聚合物。

第三版-高分子物理课后习题答案（详解）[1]1-图文第1章高分子的链结构1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型，举例说明高分子的构造。

等。

举例说明高分子链的构造：线形：聚乙烯，聚α-烯烃环形聚合物：环形聚苯乙烯，聚芳醚类环形低聚物梯形聚合物：聚丙烯腈纤维受热，发生环化形成梯形结构支化高分子：低密度聚乙烯交联高分子：酚醛、环氧、不饱和聚酯，硫化橡胶，交联聚乙烯。

2．构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？答：（1）区别：构象是由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型则是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。

（2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同的构型。

3.为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？答（1）由于等归立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形（ttt）构象极不稳定，必须通过C-C 键的旋转，形成31螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原则。

（2）由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比范德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量最低的构象。

4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子），值愈大，柔顺性愈差；（2）特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好；（3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。

5．聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。

该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下为塑料而不是橡胶。

6.从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：（1）聚丙烯睛与碳纤维；（2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；（3）顺式聚1，4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1，4-异戊二烯（杜仲橡胶）。