高分子科学答案教材
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《高分子科学概论》习题及参考答案聚合物结构与性能的基本理论1、高分子链有哪三种不同的几何形态?分别各举一例线型(HDPE)、支链型(LDPE)和交联型(硫化橡胶、固化的环氧树脂)。
2、比较高分子与小分子在相对分子质量及其分布上的差异小分子的相对分子质量一般在1000以下,高分子的相对分子质量一般在104~106;小分子有确定的相对分子质量,高分子的相对分子质量具有多分散性,是由一系列相对分子质量不等的同系物组成的混合物,通常用平均相对分子质量和分散系数来表示。
3、什么是聚集态结构?按有序性不同,高分子的聚集态结构主要分为哪三种?典型的结晶性(或非结晶性)聚合物有哪些(至少6例)?什么是高分子合金?高分子链与链之间的排列或堆砌结构。
按有序性不同,高分子的聚集态结构主要分为晶态、非晶态和取向态。
典型的结晶性聚合物有:聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚甲醛、尼龙6、尼龙66、聚四氟乙烯等。
由两种或两种以上聚合物混合在一起得到的多组分聚合物体系,称共混聚合物,又称“高分子合金”。
4、聚合物的主要性能包括哪些方面的性能?(至少六种)表征聚合物力学性能和电学的指标主要有哪些?力学性能、电性能、热性能、耐化学介质性、耐老化性、加工性能、溶液性质、燃烧性质等。
表征力学性能的指标主要有:拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量、硬度、冲击强度等。
表征电学性能的指标主要有:介电常数、介电损耗、介电强度、表面电阻、体积电阻率。
5、什么是玻璃化(转变)温度?什么是熔融指数?玻璃化温度:是非晶态聚合物的玻璃态与高弹态之间的热转变温度,是链段运动状态由冻结到解冻的转变温度。
室温下用作塑料的聚合物,其玻璃化温度高于室温;玻璃化温度是塑料使用的上限温度。
室温下用作橡胶的聚合物,其玻璃化温度低于室温,玻璃化温度是其使用的下限温度。
熔融指数:在一定温度下,熔融状态的聚合物在一定负荷下,十分钟内从规定直径和长度的标准毛细管中流出的重量(克数),单位g/10min。
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nX表示。
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/万结构单元分子量/万DP=n 特征塑料聚氯乙烯聚苯乙烯5~1510~3062.5104800~2400960~2900(962~2885)足够的聚合度,才能达到一定强度,弱极性要求较高聚合度。
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n2. 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/万塑料聚氯乙烯聚苯乙烯5~1510~3062.5104800~2400960~2900(962~2885)足够的聚合度,才能达到一定强度,弱极性要求较高聚合度。
▲为08年6月考试题目*为14年6月考题第一章概述3. 说出10种你在日常生活中遇到的高分子的名称。
答:涤纶、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、PET、蛋白质、核酸、涂料、塑料、合成纤维6.下列物质中哪些属于聚合物?(1)水;(2)羊毛;(3)肉;(4)棉花;(5)橡胶轮胎;(6)涂料答:羊毛、棉花、橡胶轮胎、涂料、肉*7.写出下列高分子的重复单元的结构式:(1)PE;(2)PS;(3)PVC;(4)POM;(5)尼龙;(6)涤纶答:(1)PE——聚乙烯-CH2-CH2-(2)PS——聚苯乙烯(3)PVC——聚氯乙烯(4)POM——聚甲醛-O-CH2-(5)尼龙——聚酰胺-NH(CH2)5CO-(6)涤纶——聚对苯二甲酸乙二醇酯P7名称结构单元单体单元H2C CCH3H3COOC聚甲基丙烯酸甲酯一样一样H2 C H CH3COOC聚丙烯酸甲酯一样一样—NH(CH2)6NHCO(CH)4CO—尼龙-66 —NH(CH2)6NH——CO(CH)4CO—无H2C CH3C HCCH2聚异戊二烯一样一样▲(1)高分子;(2)链节;(3)聚合度;(4)多分散度;(5)网状结构;(6)共聚物答:(1)高分子也叫聚合物分子或大分子,具有高的相对分子量,其结构必须是由多个重复单元所组成,并且这些重复单元实际是或概念上是由相应的小分子衍生而来的。
(2)链节是指结构重复单元,重复组成高分子分子结构的最小结构单元。
(3)聚合度是单个聚合物分子所含单体单元的数目。
(4)多分散性:除了蛋白质、DNA等外,高分子化合物的相对分子质量都是不均一的(5)网状结构是交联高分子的分子构造。
(6)共聚物:由一种以上单体聚合而成的聚合物。
14、平均相对分子质量为100万的超高相对分子质量PE的平均聚合度是多少?P=100×10000/28=35700▲21、高分子结构有哪些层次?各层次研究的内容是什么?答:高分子结构由4个层次组成:a、一级结构,指单个大分子内与基本结构单元有关的结构,包括结构单元的化学组成、链接方式,构型,支化和交联以及共聚物的结构b、二级结构,指若干链节组成的一段链或整根分子链的排列形状。
第二章(P255)1.简述聚合物的分子运动特点。
答:聚合物的分子运动的特点是:运动单元的多重性:聚合物的运动单元可以是侧基、支链、链节、链段和整个分子等。
高分子热运动是一个松弛过程:在一定的外界条件下,聚合物从一种平衡状态通过热运动达到与外界条件相适应的新的平衡态,这个过程不是瞬间完成的,需要一定的时间。
高分子热运动与温度有关:随着温度的升高,高分子热运动的松弛时间缩短。
2.试用自由体积理论解释聚合物的玻璃化转变。
答:根据自由体积理论,液体或固体物质的体积是由两部分组成的:一部分是被分子占据的体积,称为已占体积,另一部分是未被占据的以“孔穴”形式分散于整个物质之中的自由体积。
正是由于自由体积的存在,分子链才可能通过转动和位移而调整构象。
自由体积理论认为,当高聚物冷却时,起先自由体积逐渐减少,到某一温度时,自由体积将达到最低值,这时高聚物进入玻璃态。
在玻璃态下,由于链段运动被冻结,自由体积也被冻结,并保持一恒定值。
因此,对任何高聚物,玻璃化温度就是自由体积达到某一临界值时的温度,高聚物的玻璃态可视为等自由体积状态。
3.何谓玻璃化转变温度?简述一种测量聚合物玻璃化温度的方法。
答:聚合物玻璃态与高弹态之间的转变称为玻璃化转变,对应的转变温度为玻璃化转变温度。
玻璃化转变温度可以用膨胀计法测定,即直接测量高聚物的体积或比容随温度的变化。
从体积或比容对温度曲线两端的直线部分外推,其交点对应的温度作为T;g T也可以用差热分析测量,其基本原理是在等速升温的条件下,连续测定被测试g样与惰性基准物之间的温度差△T,并以△T对试样T作图,即得差热曲线,曲线上出现一台阶,台阶处所对应的温度即为T。
g4.试从分子运动的观点说明非晶聚合物的三种力学状态和两种转变。
答:在玻璃态下(T<Tg ),由于温度较低,分子运动的能量很低,不足以克服主链内旋转的位垒,因此不足以激发起链段的运动,链段处于被冻结的状态,只有那些较小的运动单元,如侧基、支链和小链节能运动。
习题解答第一章(P235)1.简述聚合物的结构层次答:高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分。
链结构又分为近程结构和远程结构。
近程结构包括构造与构型,构造是指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。
构型是指某一原子的取代基在空间的排列。
近程结构属于化学结构,又称一级结构。
远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。
远程结构又称二级结构。
聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。
前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的,又称三级结构。
织态结构则属于更高级的结构。
2.写出聚异戊二稀的各种可能的构型和名称(只考虑头-尾键接方式)。
解:(1)1,2-聚合:全同立构1,2-聚异戊二稀;间同立构1,2-聚异戊二稀;无规立构1,2-聚异戊二稀。
(2)3,4-聚合:全同(间同,无规)立构-聚3,4-聚异戊二稀。
(3)1,4聚合:顺式(反式)1,4-聚异戊二稀。
注意:一般来说,顺式、反式聚合都是在特定的催化剂下进行的,当催化剂一定时,产物结构就一定,所以不存在无规的几何异构体。
3.已知聚乙烯试样的聚合度为4105⨯,C-C 键长为0.154nm ,键角为109.5︒,试求: (1)若把聚乙烯看作自由旋转链时的聚乙烯试样的均方末端距;(2)若聚乙烯的末端距符合高斯分布时聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。
解:54101052=⨯⨯=n ;nm l 154.0=; 5.109=θ(1)22522222.4743)154.0(10225.109cos 15.109cos 1cos 1cos 1nm nl nl nl r =⨯⨯==+-⋅=+-⋅= θθ(2)由于聚乙烯的末端距符合高斯分布,因此它应该是自由结合链)(87.44154.014159.33108385nm l n r =⨯⨯⨯=⋅=π)(76.39154.03102325nm l n r =⨯⨯=⋅=*注意:末端距复合高斯分布的链为高斯链,自由结合链和等效自由结合链都是高斯链。
《高分子化学》习题与解答第一章、绪论习题与思考题习题与思考题 1. 解:(1) 加聚反应ClnCH 2 CHCl [ CH 2CH ]n结构单元和重复单元都是: CH 2CHCl(2)加聚反应CH 3nCH 2 C(CH 3)CH 3[ CH 2CH ]n结构单元和重复单元都是:CH 2CHCH 3CH 3(3) 缩聚反应O[ O(CH 2)5C ]n nHO(CH 2)5结构单元和重复单元都是OO(CH 2)5C(4) 开环聚合反应 [ CH 2CH 2CH 2O ]n nCH 2CH 2CH 2 O结构单元和重复单元都是: CH 2CH 2CH 2O(5)缩聚反应OO[ HN(CH 2)10NHC(CH 2)8C ]HOOC(CH 2)8COOHnH 2N(CH 2)10NH 2 +结构单元:HN(CH 2)10NH和OO C(CH 2)8C(6)加聚反应OO[ C NH(CH 2)6NH C O(CH 2)2O ]n nOCN(CH 2)6NCO + HO(CH 2)2OH结构单元:C NH(CH 2)6NH CO O和O (CH 2)2O ]n重复单元:C NH(CH 2)6NH C OOO (CH 2)2O ]n2.解: (1)聚甲基丙烯酸甲酯 单体为甲基丙烯酸甲酯(2) 聚丙烯酸甲酯 单体为丙烯酸甲酯n CH 2 CH(COOCH 3) [ CH 2CH ]n3(3) 聚己二酸乙二酯(尼龙66) 单体为乙二胺和乙二酸H 2N(CH 2)6NH 2 n HOOC(CH 2)4COOH +H [ NH(CH 2)6NHCO(CH 2)4CO ]n OH + (2n -1)H 2O(4) 聚己内酰胺 单体为己内酰胺或氨基己酸NH(CH 2)5CO [ NH(CH 2)5CO ]nn或n H 2N(CH 2)6COOH H [ NH(CH 2)5CO ]n OH + (n -1)H 2O(5) 聚异戊二烯 单体为异戊二烯n CH 2 C(CH 3)CH CH [ CH 2C(CH 3) CHCH 2 ]n(6) 聚碳酸酯 单体为双酚A和光气C n HOOH CH 33+n COCl 2CH 3CH3C H [ OOC ] Cl On +(2n -1)HCln CH 2 C(CH 3)(COOCH 3) [ CH 2C ]nCH 333.解: (1) 单体为丙烯腈CH CHC NCH CH C N []n n(2) 单体为丁二烯和苯乙烯CH 2 CH CH CH2CH CH 2CH 2 CH CH CH 2CH CH 2+CH 2CH CHCH 2CHCH 2[]nnn(3) 单体为对苯二甲酸和乙二醇CH 3O C C OCH 3+HOCH 2CH 2OHHOCH 2CH 2OCCOCH 2CH 2OHOOOO[ OCHCHCC ]nOO(4) 单体为甲醛[CH 2O]nnCH 2(5) 单体为环氧乙烷或单体为乙二醇或单体为氯乙醇(6) 单体为4.解:(1) 高分子化合物,高分子材料;高分子化合物指的是由多种原子以相同的,多次重复的结构单元通过共价键连接起来的,分子量是104~106的大分子所组成的化合物。
⾼分⼦化学第五版课后习题答案第⼀章绪论思考题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均值,以DP表⽰;X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n2. 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4. 举例说明和区别:缩聚、聚加成和逐步聚合,加聚、开环聚合和连锁聚合。
高分子科学教程(第二版)—高分子物理部分第7章 聚合物的结构 P2371.试述聚合物的结构特点2.简述聚合物的结构层次答:高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分。
链结构又分为近程结构和远程结构。
近程结构包括构造与构型,构造是指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。
构型是指某一原子的取代基在空间的排列。
近程结构属于化学结构,又称一级结构。
远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。
远程结构又称二级结构。
聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。
前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的,又称三级结构。
织态结构则属于更高级的结构。
3.写出聚异戊二稀的各种可能的构型和名称(只考虑头-尾键接方式)。
解:(1)1,2-聚合:全同立构1,2-聚异戊二稀;间同立构1,2-聚异戊二稀;无规立构1,2-聚异戊二稀。
(2)3,4-聚合:全同(间同,无规)立构-聚3,4-聚异戊二稀。
(3)1,4聚合:顺式(反式)1,4-聚异戊二稀。
注意:一般来说,顺式、反式聚合都是在特定的催化剂下进行的,当催化剂一定时,产物结构就一定,所以不存在无规的几何异构体。
4.已知聚乙烯试样的聚合度为4105⨯,C-C 键长为0.154nm ,键角为109.5︒,试求:(1)若把聚乙烯看作自由旋转链时的聚乙烯试样的均方末端距;(2)若聚乙烯的末端距符合高斯分布时聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。
解:54101052=⨯⨯=n ;nm l 154.0=; 5.109=θ(1)22522222.4743)154.0(10225.109cos 15.109cos 1cos 1cos 1nm nl nl nl r =⨯⨯==+-⋅=+-⋅=θθ (2)由于聚乙烯的末端距符合高斯分布,因此它应该是自由结合链)(87.44154.014159.33108385nm l n r =⨯⨯⨯=⋅=π)(76.39154.03102325nm l n r =⨯⨯=⋅=*注意:末端距复合高斯分布的链为高斯链,自由结合链和等效自由结合链都是高斯链。
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。
第一章概述3. 说出10种你在日常生活中遇到的高分子的名称。
答:涤纶、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、PET、蛋白质、核酸、涂料、塑料、合成纤维6.下列物质中哪些属于聚合物?(1)水;(2)羊毛;(3)肉;(4)棉花;(5)橡胶轮胎;(6)涂料答:羊毛、棉花、橡胶轮胎、涂料、肉7.写出下列高分子的重复单元的结构式:(1)PE;(2)PS;(3)PVC;(4)POM;(5)尼龙;(6)涤纶答:(1)PE——聚乙烯-CH2-CH2-(2)PS——聚苯乙烯(3)PVC——聚氯乙烯(4)POM——聚甲醛-O-CH2-(5)尼龙——聚酰胺-NH(CH2)5CO-(6)涤纶——聚对苯二甲酸乙二醇酯P7名称结构单元单体单元H2C CCH3H3COOC聚甲基丙烯酸甲酯一样一样H2 C H CH3COOC聚丙烯酸甲酯一样一样—NH(CH2)6NHCO(CH)4CO—尼龙-66 —NH(CH2)6NH——CO(CH)4CO—无H2C CH3C HCCH2聚异戊二烯一样一样▲(1)高分子;(2)链节;(3)聚合度;(4)多分散度;(5)网状结构;(6)共聚物答:(1)高分子也叫聚合物分子或大分子,具有高的相对分子量,其结构必须是由多个重复单元所组成,并且这些重复单元实际是或概念上是由相应的小分子衍生而来的。
(2)链节是指结构重复单元,重复组成高分子分子结构的最小结构单元。
(3)聚合度是单个聚合物分子所含单体单元的数目。
(4)多分散性:除了蛋白质、DNA等外,高分子化合物的相对分子质量都是不均一的(5)网状结构是交联高分子的分子构造。
(6)共聚物:由一种以上单体聚合而成的聚合物。
14、平均相对分子质量为100万的超高相对分子质量PE的平均聚合度是多少?P=100×10000/28=35700▲21、高分子结构有哪些层次?各层次研究的内容是什么?答:高分子结构由4个层次组成:a、一级结构,指单个大分子内与基本结构单元有关的结构,包括结构单元的化学组成、链接方式,构型,支化和交联以及共聚物的结构b、二级结构,指若干链节组成的一段链或整根分子链的排列形状。
c、三级结构在二级的基础上许多这样的大分子聚集在一起而形成的结构,包括结晶结构,非晶结构,液晶结构和取向结构。
d、四级结构,指高分子在材料中的堆砌方式。
22、什么是高分子的构型?什么是高分子的构象?请举例说明。
答:构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列;高分子链由于单键内旋转而产生分子在空间的不同形态称为构象。
构象与构型的根本区别在于,构象通过单键内旋转可以改变,而构型无法通过内旋转改变。
26、用粗略示意图表示:(1)线型聚合物(2)带短支链聚合物(3)交联XX27、试分析线形、支化、交联高分子的结构和性能特点。
线形高分子的分子间没有化学键结合,在受热或受力时可以互相移动,因而线形高分子在适当溶剂中可以溶解,加热时可以熔融,易于加工成形。
交联高分子的分子间通过支链联结起来成为了一个三锥空间网状大分子,高分子链不能动弹,因而不溶解也不熔融,当交联度不大时只能在溶剂中溶胀。
支化高分子的性质介于线形高分子和交联(网状)高分子之间,取决于支化程度。
第三章链式聚合反应1.下列烯类单体适于何种机理聚合: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)2CH2=CHCH3CH2=C(CH3)2 CH2=CHC6H5 CF2=CF2 CH2=C(CN)COOR CH2=C(CH3)-CH=CH2解:CH=CHCl适于自由基聚合,Cl原子是吸电子基团,也有共轭效应,但均较弱。
CH2=CCl2适于自由基聚合和阴离子聚合。
Cl原子是吸电子基团,也有共轭效应。
2个Cl原子的吸电子性足够强。
CF2=CF2适合自由基聚合,F原子体积小,结构对称。
CH2=CHC6H5 与CH2=CH-CH=CH2可进行自由基聚合、阳离子聚合以及阴离子聚合。
因为共轭体系п电子的容易极化和流动。
CH2=CHCN适合自由基聚合和阴离子聚合。
-CN是吸电子基团,并有共轭效应。
CH2=C(CN)2适合阴离子聚合。
2个-CN是强吸电子基团。
CH2=C(CH3)2适合阳离子聚合。
CH3为供电子基团,CH3与双键有超共轭效应。
CH2=C(CN)COOR适合阴离子聚合,两个吸电子基的吸电子性很强。
CH2=CCH3COOR适合自由基聚合和阴离子聚合。
因为是1,1二取代基,甲基体积较小,COOR为吸电子基,甲基为供电子基,均有共轭效应。
2.判断下列烯类能否进行自由基聚合,并说明理由。
CH2==C(C6H5)2ClHC==CHCl CH2==C(CH3)C2H5CH3CH==CHCH3 CH2==C(CH3)COOCH3 CH2==CHOCOCH3CH3CH==CHCOOCH3解:CH2==C(C6H5)2不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。
因为取代基空间阻碍大,只能形成二聚体。
ClCH=CHCl不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。
因为单体结构对称,1,2二取代基造成较大空间阻碍。
CH2==C(CH3)C2H5不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。
由于双键电荷密度大不利于自由基的进攻,且易转移生成烯丙基型较稳定的自由基,难于再与丙烯等加成转变成较活泼的自由基,故得不到高聚物。
CH3CH=CHCH3不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。
因为位阻大,且易发生单体转移生成烯丙基稳定结构。
CH2==C(CH3)COOCH3能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。
由于是1,1二取代基,甲基体积小,均有共轭效应。
CH2=CHOCOCH3能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。
因为OCOCH3有吸电子诱导效应和供电子共轭效应,但这两种效应都很弱。
CH3CH=CHCOOCH3不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。
由于是1,2二取代基,空间阻碍大。
3.书P406答案(缺分析)11、什么叫链转移反应?有几种形式?对聚合速率和相对分子质量有何影响?什么叫链转移常数?与链转移速率常数的关系?答:链转移反应:指活性链自由基与聚合物反应体系中的其他物质分子之间发生的独电子转移并生成大分子和新自由基的过程通常包括链自由基向单体、向引发剂、向溶剂、向大分子的转移反应。
对聚合速率和相对分子质量影响相反第64页13、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,且所得的聚合物多为无规立构?答:由于电子效应和空间位阻效应,按头尾方式连接的单体单元更稳定,因此聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接。
由于自由基聚合的链增长活性中心,链自由基周围存在不定向因素,因此空间构型没有选择性,是随机的,因此得到聚合物为无规立构。
14.已知在苯乙烯单体中加入少量乙醇进行聚合时,所得聚苯乙烯的相对分子质量比一般本体聚合要低。
但当乙醇量增加到一定程度后,所得到的聚苯乙烯的相对分子质量要比相应条件下本体聚合所得的要高,试解释之。
答:加少量乙醇时,聚合反应还是均相的,乙醇的链转移作用会使分子量下降。
当乙醇量增加到一定比例后,聚合反应是在不良溶剂或非溶剂中进行,出现明显的自动加速现象,从而造成产物的分子量反比本体聚合的高。
20.单体(如苯乙烯)在储存和运输过程中,常需加入阻聚剂。
聚合前用何法除去阻聚剂?若取混有阻聚剂的单体聚合,将会发生什么后果?答:单体在聚合反应以前通常要通过蒸馏或萃取先除去阻聚剂,否则需使用过量引发剂。
当体系中存在阻聚剂时,在聚合反应开始以后(引发剂开始分解),并不能马上引发单体聚合,必须在体系中的阻聚剂全部消耗完后,聚合反应才会正常进行,即存在诱导期。
22. 工业上用自由基聚合产生的大品种有哪些?试简述它们常用的聚合方法和聚合条件。
答:PS 聚苯乙烯:以苯,乙烯为原料,ALCL3 ,金属氧化物为催化剂进行本体聚合制得PE 聚乙烯:用金属茂作催化剂引发聚合PVC :聚氯乙烯;以电石为原料,与氯化氢反应,经过本体聚合制得PMMA:聚甲基丙烯酸甲酯:在单体MMA 加入引发剂,增塑剂紫外吸收剂悬浮聚合得到。
23. 简要解释下列名词,并指出它们之间的异同点。
(1)①本体聚合;②悬浮聚合;③乳液聚合;(2)①溶液聚合;②淤浆聚合;③均相聚合;④沉淀聚合。
答:(1)①本体聚合是不加其他介质,只有单体本身在引发剂热光辐射的作用下进行的聚合;②悬浮聚合是通过强力搅拌并在分散剂的作用下,把单体分散成无数的小液滴悬浮于水中,由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应;③乳液聚合是在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌,使单体在水中分散成乳液状,由水溶性引发剂引发而进行的聚合反应(2)①溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合反应;②淤浆聚合是催化剂(引发剂)和形成的聚合物均不溶于单体和溶剂(稀释剂)的聚合反应;③生成的聚合物溶于单体的聚合叫均相聚合;④聚合产物不溶于单体的聚合叫沉淀聚合。
28.34.写出合成热塑性弹性体SBS 的一种方法。
解:合成SBS 热塑弹性体的主要方法有(选其一即可)A .用双官能催化剂经二步法合成C CH 2C 6H 5C 6H 5CH 2C Li C 6H 5C 6H 5Li CH 2CH CH CH +2n C CH 2C 6H 56H 5CH 2C C 6H 56H 5CH 2CH CH CH 2CH 2CH CH CH 2Li n-1树 脂CH 2CH CH CH 2Li CH 2CH CH CH 2 n-12mCH 2CH C 6H 5终止B .偶联法nCH 2CH+R -Li +6H 5R CH 2CH CH 26H 5CHLi +6H 5n-1CHR CH2CH CH2CH CH CH2CH2 C6H5CH CH CH2Li+n m-12R CH2CH CH2CH CH CH2CH2 C6H5CH 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nCH2CH C6H5终止或第二步同时加入丁二烯和苯乙烯,利用丁二烯优先聚合的特定形成渐变型的SBS树脂。
36. 有一正在进行聚合反应的苯乙烯聚合体系,请用最直观、方便的实验方法判断该体系是自由基、阳离子还是阴离子聚合类型。
答:①若反应液呈深蓝(紫)或红色,则反应为阴离子聚合。
②在体系中投入DPPH,反应终止则为自由基聚合,否则为离子型聚合;若为离子型聚合,在体系中通入CO2,若反应终止为阴离子聚合,无变化则为阳离子聚合。
▲37 试从单体、引发剂,聚合方法及反应的特点等方面对自由基、阴离子和阳离子聚合反应进行比较。