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高分子化学答案第四章

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高分子化学第四章

高分子化学第四章

RAFT自由基聚合
RAFT 试剂
Z S C S R
双硫酯
其中 Z： 能够活化C=S键对自由基加成的基团，通 常 为芳基、烷基 R：活泼自由基离去基团，断键后生成的自由 基 R应具有再引发聚合的活性，通常为枯 基、异苯基乙基、腈基异丙基等
RAFT自由基聚合 常用RAFT 试剂
S C CH3 S C CH3 S C H S C CH3 S C CH3 S C CN CH3
活性种
2,2,6,6-四甲基 -1-哌啶氧自由基 St + (TEMPO)
+ St
休眠种
缺点：只适用于苯乙烯及其衍生物等少数几种单体； TEMPO价格昂贵；聚合反应速率较低。
（2） 原子转移自由基聚合 (ATRP) 1995年，Matyjaszewski和王锦山等首先报道了原 子 转 移 自 由 基 聚 合 技 术 (Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP)。他们采用 α -氯代乙苯为引 发剂，氯化亚铜和2,2’-联二吡啶( bpy )为催化剂，在 130 oC下进行苯乙烯本体聚合，得到聚合物不仅分 子量分布窄，理论分子量和实测值非常接近；而且 当加入第二种单体（丙烯酸甲酯）时，获得了嵌段 共聚物，表明ATRP具有明显的活性聚合特征。
第四章 离子聚合反应
阳离子聚合的特点： 快引发，快增长，易转移，难终止
4.1.3 阳离子聚合机理 4.1.3.1. 链引发
阳离子引发活化能为Ei = 8.4‾21 kJ/mol（自由 基聚合的Ed= 100～170kJ/mol），相对于自由基聚合 的慢引发，阳离子聚合的引发极快，瞬间完成。
第四章 离子聚合反应 4.1.3.2. 链增长
α-氯代乙苯

高分子化学第四章(离子聚合)

高分子化学第四章(离子聚合)

（2）Lewis酸
这类引发剂包括AlCl3、BF3、SnCl4、SnCl5、ZnCl2和TiCl4 等金属卤化物，以及 RAlCl2，R2AlCl 等有机金属化合物，其中 以铝、硼 、钛、锡的卤化物应用最广。
Lewis 酸引发阳离子聚合时，可在高收率下获得较高分子量 的聚合物，因此从工业上看，它们是阳离子聚合的主要引发剂。
（5）聚合方法
自由基聚合可以在水介质中进行，但水对离子聚合的引发剂和 链增长活性中心有失活作用，因此离子聚合一般采用溶液聚合， 偶有本体聚合，而不能进行乳液聚合和悬浮聚合。
4.2 阳 离 子 聚 合
4.2.1 阳离子聚合单体
阳离子聚合单体必须是有利形成阳离子的亲核性烯类单体，包 括以下三大类：
（1）带给电子取代基的烯烃如：
Lewis 酸引发时常需要在质子给体（又称质子源）或正碳离 子给体（又称正碳离子源）的存在下才能有效。
质子给体或正碳离子给体是引发剂，而 Lewis 酸是助引发剂 (或称活化剂)，二者一起称为引发体系。
质子给体 一类在 Lewis 酸存在下能析出质子的物质，如水、卤 化氢、醇、有机酸等；以 BF3 和 H2O引发体系为例：
阳离子聚合反应过程中的异构化反应
碳阳离子可进行重排形成更稳定的碳阳离子，在阳离子聚合 中也存在这种重排反应，如 β-蒎烯的阳离子聚合：
4.2.2.3 链转移和链终止 链转移反应 链转移反应是阳离子聚合中常见的副反应，有以下几种形式：
（1）向单体链转移： 增长链碳阳离子以 H+ 形式脱去 β-氢给单体，这是阳离子聚
(Ph)3C+ClO4- + OR
Ph Ph
Ph
CH2 CH ClO4OR
（4）卤素 卤素 I2 也可引发乙烯基醚、苯乙烯等的聚合，其引发反应被认

材料化学-第四章高分子材料化学习题及答案

材料化学-第四章高分子材料化学习题及答案

第四章高分子材料化学习题：1、高聚物相对分子质量有哪些测试方法？分别适用于何种聚合物分子，获得的相对分子质量有何不同？(10分)答：测定高聚物相对分子质量的方法：渗透压、光散射、粘度法、超离心法、沉淀法和凝胶色谱法等。

这些方法中，有些方法偏向于较大的聚合物分子，有的方法偏向于较小的聚合物分子。

聚合物相对分子质量实际是指它的平均相对分子质量。

(1)数均相对分子质量( Mn ) 采用冰点降低、沸点升高、渗透压和蒸气压降低等方法测定的数均相对分子质量，即总质量除以样品中所含的分子数。

(2)质均相对分子质量( Mω) 采用光散射等方法测定质均相对分子质量。

(3)粘均相对分子质量( Mη) 采用粘度法测定粘均相对分子质量。

2、详述高分子聚合物的分类及各自的特征并举例。

(20分)答：高分子化合物常以形状、合成方法、热行为、分子结构及使用性能进行分类。

1、按高聚物的热行为分类(1) 热固性高聚物高聚物受热变成永久固定形状的高聚物(有些不需加热)。

不可再熔融或再成型。

结构：加热时，线型高聚物链之间形成永久的交联，产生不可再流动的坚硬体型结构，继续加热、加压只能造成链的断裂，引起性质的严重破坏。

利用这一特性，热固性高聚物可作耐热的结构材料。

典型的热固性高聚物有环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、聚氨酯等。

(2) 热塑性高聚物熔融状态下使它成型(塑化)，冷却后定型，但是可以再加热又形成一个新的形状，可以多次重复加工。

结构：没有大分子链的严重断裂，其性质也不发生显著变化，称为热塑性高聚物。

根据这一特性，可以用热塑性高聚物碎屑进行再生和再加工。

聚乙烯、聚氯乙烯、ABS树脂、聚酰胺等都属于热塑性高聚物。

2、按高聚物的分子结构分类(1) 碳链高聚物大分子主链完全由碳原于组成，绝大部分烯类聚合物属于这一类。

如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯等。

(2) 杂链高聚物大分子主链中除碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子。

如聚醚、聚酯、聚硫橡胶等。

高分子化学(山东联盟-青岛科技大学)智慧树知到答案章节测试2023年

高分子化学(山东联盟-青岛科技大学)智慧树知到答案章节测试2023年

第一章测试1.开环聚合属于连锁聚合。

A:对B:错答案:B2.热塑性树脂都是线性聚合物。

A:错B:对答案:A3.在数均分子量、重均分子量及粘均分子量中，数值上最大的是（）。

A:粘均分子量B:重均分子量C:数均分子量答案:B4.以下属于热塑性高分子的是（）。

A:酚醛树脂B:SBSC:交联天然橡胶答案:B5.丁苯无规共聚物有几种结构单元（）。

A:2B:1C:3D:4答案:A第二章测试1.聚氨酯一般由两种单体获得,它们是( )。

A:己二胺-己二酸二甲酯B:苯酚-甲醛C:二元醇-二异氰酸酯D:己二胺-己二酸答案:C2.缩聚是高分子合成的重要类型之一，以下属于缩聚的实施方法的是（）。

A:乳液聚合B:悬浮聚合C:界面聚合D:分散聚合答案:C3.在缩聚反应的实施方法中对于单体官能团配比等摩尔质量和单体纯度要求不是很严格的缩聚是( )。

A:溶液缩聚B:熔融缩聚C:界面缩聚D:固相缩聚答案:C4.杂链高分子一般指分子主链中含有杂原子,尼龙主链中的特征结构为( )。

A:-NHCO-B:-O-C:–COO-D:–NHCOO-答案:D5.关于聚合反应,以下说法正确的是( )。

A:逐步聚合均为缩合聚合B:配位聚合属逐步机理C:乙烯的高温高压聚合属于逐步聚合D:聚氨酯的合成属于逐步聚合答案:D6.逐步聚合的聚合方法有（）。

A:溶液聚合B:熔融聚合C:界面聚合D:固相聚合答案:ABCD7.以下可用作环氧树脂固化剂的是（）。

A:乙酸B:苯酚C:己二胺D:邻苯二甲酸酐答案:CD8.基团数比越大，聚合度也越大。

A:错B:对答案:A9.其它条件相同时，反应程度越大，聚合度越大。

A:错B:对答案:B10.反应程度不可能大于1。

A:错B:对答案:B第三章测试1.关于动力学链长,以下说法正确的是( )。

A:一个活性种从引发到终止期间所消耗的单体总数B:与聚合度相等C:为聚合度的1/2D:与链转移成正比答案:A2.下列可以进行自由基聚合的单体是( )。

高分子化学_第四章

高分子化学_第四章

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。

2122212111k 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：122221211212111F 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。

苏州大学考研高分子化学exercise5

苏州大学考研高分子化学exercise5

第四章聚合方法
一、单选题
2、乳液聚合的主要场所是_ ___。

A、水相；
B、单体液滴；
C、乳胶粒
4、合成橡胶通常采用乳液聚合反应，主要是因为乳液聚合____ _。

A、以水作介质价廉无污染；
B、散热容易；
C、不易发生凝胶效应；
D、易获得高分子量聚合物
5、在乳液聚合的第二阶段，补加一定量的引发剂后，______。

A、聚合物分子量增大；
B、聚合物分子量不变；
C、聚合速率不变；
D、聚合速率增大
6、在乳液聚合的第二阶段，补加一定量的引发剂后，______。

A、聚合速率降低；
B、聚合速率增大；
C、聚合物分子量增大；
D、聚合物分子量降低
7、乳液聚合和悬浮聚合都是将单体分散于水相中，但聚合机理却不同，这是因
为_ _____。

A、分散剂不同所致；
B、聚合温度不同所致；
C、搅拌速度不同所致；
D、聚合场所不同所致
二、填空题
3、油包水型的乳液聚合称为_____________。

4、单体、引发剂溶解在溶剂中进行的聚合反应称为____________。

5、单体以液滴状悬浮于水中而进行的聚合称为____________。

6、不用溶剂只用单体和／或少量的引发剂或催化剂进行聚合的方法称为
__________。

7、单体在搅拌下借助乳化剂的作用分散于水（或其他分散介质）中形成乳状液
而进行的聚合称为_______________。

《高分子化学》第4章 自由基共聚合


6
第四章 自由基共聚合
由一段M1链段与一段M2链段构成的嵌段共聚物， 称为AB型嵌段共聚物。如苯乙烯—丁二烯（SB）嵌 段共聚物。由两段M1链段与一段M2链段构成的嵌段 共聚物，称为ABA型嵌段共聚物。如苯乙烯—丁二 烯—苯乙烯（SBS）嵌段共聚物。由n段M1链段与n 段M2链段交替构成的嵌段共聚物，称为(AB)n型嵌 段共聚物。
1, 2-二苯乙烯也不能均聚，但能与马来酸酐共聚， 产物严格交替。
13
第四章 自由基共聚合
（3）理论研究 共聚合反应可用于研究单体、自由基、阴
离子和阳离子的活性，了解单体活性与聚合 物结构之间的关系。
14
第四章 自由基共聚合
4.2 二元共聚物的组成与序列分布
4.2.1 共聚组成的特点 两种单体进行共聚时，由于化学结构不同，反应
R iM1
k
21[M
. 2
][M
1
]
k12
[M1.
][M
2
]
R
t11
R t12
0
d[M
. 2
]
dt
R iM2
k
12
[M
. 1
][M
2
]
k
21[M
. 2
][M
1
]
R
t22
R t12
0
（4—4） （4—5）
因为自由基总浓度不变，即
R iM1 R t11 R t12 0 R iM2 R t22 R t12 0
W2
W1 r1KW1 W2
dW2
W2
r2 W2
W1
m2 m1
W2 r2W2 KW1
（4—15）
K m2

高化答案第四章

第四章自由基共聚合反应1．(1) 竞聚率：两种单体均聚速率常数与共聚速率常数之比称为竞聚率。

r1=k11/k12r2=k22/k21(2) Q-e方程：以代表单体取代基共轭程度即参加聚合反应活性的Q值和代表单体取代基极性（或吸电性）的e值来表征单体参加共聚反应能力大小，并可以用Q、e来计算竞聚率的关系式。

k12=P1Q2e-e1e2k21=P2Q1e-e2e1k11=P1Q1e-e1e1k22=P2Q2e-e2e2(3) 序列结构：共聚物的序列结构也叫序列分布，定义为两种结构单元的序列长度分布。

(4) 恒比点：共聚物的组成曲线与对角线的交点称为恒比点。

在这一点上共聚物组成与单体组成相等，即F1=f1。

2．(1) 答：①等活性假设。

即自由基的活性与链长无关，同时自由基的活性只与独电子所在的结构单元有关，而与该结构单元以外的链结构无关。

②长链假设。

即共聚物的聚合度很高，链增长反应是消耗单体并决定共聚物组成的最主要过程。

链引发和链终止反应对共聚物组成基本上无影响。

③稳态假设。

即体系中两种自由基的总浓度以及各自的浓度都保持不变。

④共聚反应是无解聚副反应的不可逆反应。

以上假设实际上是推导自由基均聚合反应动力学方程的基本假设在共聚反应条件下的具体表述而已。

另外在稳态假设中多了两种自由基之间的互变速率也相等。

(2) 答：决定单体和自由基活性的决定性因素包括取代基的共轭效应、位阻效应和单体的对称性。

总的规律是：共轭单体活泼；非共轭单体不活泼；位阻大的单体不活泼；对称性高的单体不活泼，如乙烯。

由于活泼单体的自由基不活泼，不活泼单体的自由基活泼，所以属于共轭、活泼的单体苯乙烯的自由基不活泼；而属于非共轭、不活泼的单体乙酸依稀酯的自由基活泼。

4.答：控制共聚物组成的主要方法有①补加消耗得快的单体②控制转化率。

由r1f12+f1f2F1 =r1f12+2f1f2+r2f22r1=0.40 r2=0.60 f2=1-f1得当F1 =0.5 时，有0.4 f12+ f1(1-f1)0.5 =0.4 f12+ 2f1(1-f1)+0.6(1-f1)2解得f1=0.55所以单体[M1]:[M2]=55:45r1< r2时，恒比点在对角线左下半侧，反应过程中应补加单体M2。

高分子化学第四章乳液聚合

油性单体。单
体液滴体积大 比表面小。
增容胶束？
是油溶性单体和 水溶性引发剂相 遇的场所;
胶束内[M]很 高，比表面大， 提供了自由基易 扩散进入引发聚
合的条件。
增容胶束是进行聚合的主要场所。
2.成核机理
乳胶粒：含有聚合物的胶束。 成核：形成乳胶粒的过程，称为成核。
➢胶束成核(micellar nucleation)
散热易,产物呈 固态时要后处 理,也可直接使 用。
含有少量乳化 剂。
间歇， 连续
生产实例
有机玻璃 聚苯乙烯
聚乙烯
丙烯酸树脂 聚丙烯腈 聚醋酸乙烯酯
聚氯乙烯 聚苯乙烯
丁苯橡胶 丙烯酸酯类乳
液
Thank you
●—单体分子， ○—乳化剂分子， ~~聚合物
第Ⅰ阶段：存在单 体液滴，胶束及乳 胶粒子。
第Ⅱ阶段：胶束消 失，含乳胶粒及单 体液滴；乳胶粒体 积不断增大。
第Ⅲ阶段：单体 液滴消失，乳胶 粒体积不断缩小。
乳液聚合阶段示意图
二. 乳液聚合机理
乳化剂：大部分形成胶束，
（直径4～5nm，
聚
少量溶解于水中。
➢ 反相乳液聚合(inverse emulsion polymerization)； 油相为连续相，单体是水溶性，即W/O(油包水）。
➢ 核壳乳液聚合(core-shell emulsion polymerization)； 先后加入两种不同单体进行聚合，形成核壳结构的乳胶粒。
➢ 无皂乳液聚合(non-soap emulsion polymerization)； 不加乳化剂，乳胶粒径单分散性好。
底料入烧瓶 升温至78℃；取组分2的8%-10%打底，升温至84℃， 并加入初加KPS；待兰光出现，回流不明显时开始同时滴加预乳 液及引发剂，约4h滴完；保温1h；降温为65℃，后消除，并保温 30min；降至40℃，调PH为7-8，过滤出料。

高分子化学(第四版)第四章 自由基共聚合


组成可由均聚、 组成可由均聚、 共聚速率常数 [M]、[M•]确定 、
应用稳态假定R 消去[M 应用稳态假定 i＝Rt , R12=R21 消去 •]
10
“稳态假定”：R12=R21： 稳态假定”
R11 = k 11 M 1• [M 1 ]
[ ]
R12 = k12 M 1• [M 2 ]
• d[M1 ] k11 M1 [M1 ] + k21 M• [M1 ] 2 = • d[M2 ] k22 M• [M2 ] + k12 M1 [M2 ] 2
假定： 假定：
1、等活性假设：自由基的活性与链长无关。 、等活性假设：自由基的活性与链长无关。 2、无前末端效应：链自由基的活性只取决于末端单体单元的结构， 、无前末端效应：链自由基的活性只取决于末端单体单元的结构， 与前末端单元的结构无关。 与前末端单元的结构无关。 活性一样） （ M 1M 1* 和⋯M2M1* 活性一样） ⋯ 3、聚合度很大：单体主要消耗在链增长反应过程中，而消耗在链引发 、聚合度很大：单体主要消耗在链增长反应过程中， 中的单体数可忽略不计， ＞＞R 中的单体数可忽略不计，Rp ＞＞ i 。 4、无解聚反应：聚合反应是不可逆的，无解聚反应 、无解聚反应：聚合反应是不可逆的， 5、稳态假定：体系中自由基浓度不变。 要求 i＝Rt ，R12=R21 、稳态假定：体系中自由基浓度不变。 要求R
• 12 ⋯ M 1• + M 2 ⋯ M 1M 2 ⋯ →
• 2
• 2
kt22
• 2 2
kt
• Rt12 = 2kt12 M1• M 2
[ ][ ]
交叉终止
kt11, Rt11,分别表示终止速率常数和终止速率 分别表示终止速率常数和终止速率。
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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 --=。