第四章自由基共聚合作业

自由基共聚合练习题一、填空题：1、根据共聚物大分子链中单体单元的排列顺序，共聚物分为一、 _、 _ _和丄2、共聚中控制聚合物平均组成的方法______ 、_____ 。

3、竞聚率的物理意义是，对于r i=r 2=1的情况，称为，r i=r 2=0，称而门<1和r2<1时，共聚组成曲线存在恒比点，恒比点原料组成公式为—。

_4、从竞聚率看，理想共聚的典型特征为_______ 。

5、M i-M 2两单体共聚，门=0.75 ,「2=0.20。

其共聚曲线与对角线的交点称为_________ 。

若f i°=0.80，随共聚进行到某一时刻，共聚物组成为F i，单体组成为f i，则f i ____________ 汕，F i ______ F i°(大于或小于)。

6、单体的相对活性习惯上用_____ V定，自由基的相对活性习惯上用______ V定。

在Q —e值判断共聚行为时，Q代表______ , e代表_____ 。

二、选择题：I •下列单体中，与丁二烯(e = I.05 )共聚时，交替倾向最大的是( )A. PS (e = -I.08 )B.马来酸酐(e = 2.25 )C.醋酸乙烯(e = -0.22 )D.丙烯腈(e = i.2)2. 一对单体工具和的竞聚率r i和「2的值将随( )A.局和时间而变化B.局和温度而变化C.单体配比不同而变化D.单体的总浓度而变化3. 已知一对单体在进行共聚合反应时获得了恒比共聚物，其条件必定是( )A、r i=i.5,r 2=i.5B、r i =0.i,r 2=i.0C、r i=0.5,r 2=0.5D、r i=i.5,r 2=0.74. 在自由基聚合中，竞聚率为( )时，可得到交替共聚物。

r l=n=l B 丁丹D 巧§ ryqAA.r i r=1B.r i =r 2=1C.r i =r 2D.r i =r 2=06.当r i > 1 r 2v 1时，若提高聚合反应温度，反应将趋向于（7. 当两种单体的Q.e 值越接近则越（A .越难共聚B 。

4. 自由基共聚合例1 苯乙烯（M 1）和丙烯酸甲醇（M 2）在苯中共聚，已知r=0.75,r 2=0.20。

求：（1）画出共聚物组成F 1-f 1曲线；（2）[M 1]0=1.5mol ·L -1，[M 2]0=3.0mol ·L -1，求起始共聚物的组成；（3）当M 1质量分数为15%，当M 2质量分数为时85%，求共聚物的组成。

解 （1） 因为r 1=0.75 < 1 , r 2=0.2 < 1,所以，两单体的共聚属于有恒比共聚点的非理想共聚。

其恒比点为：762.02.075.022.0121f F 21211=---=---==r r r共聚物组成的F 1-f 1曲线如下： ·（2）因为[M 1]0=1.5mol ·L -1，[M 2]0=3.0mol ·L -1。

得[][][]67.0f 1f 33.00.35.15.1M M M f 010202010101=-==+=+=，起始共聚物组成为()()()5.0fr f f 2fr f f f r F 202202012011020121101=+++=（3）当[M 1]0=15%（质量分数），[M 2]=85%（质量分数），M 1和M 2的摩尔分数分别为：[][][]873.0127.01f 1f 127.01088.91044.11044.186/85.0104/15.0104/15.0M M M f01023332010101=-=-==⨯+⨯⨯=+=+=---起始共聚物组成为 ()()()318.0fr f f 2fr f f f r F 202202012011020121101=+++=例2 根据下图的二元组分的自由基共聚反应F 1-f 1关系形状，判断竞聚率值、共聚反应特征、共聚物组成与原料组成的关系，以及共聚物两组分排列的大致情况。

解 曲线（1）r 1=r 2=0，交替共聚，不论单体配比如何，共聚物组成恒定，并且不随转化率的变化而变化，共聚物为交替共聚物，两种结构单元严格交替排列。

第四章 自由基共聚合反应1.解释下列高分子概念。

见教材2．简要回答下列问题（1）答：同样是作了等活性、长链、稳态和无副反应假设，含义如下：等活性假设：仍然认为链自由基的活性只与链端的独电子所在的结构单元的化学结构有关，而链结构和链长无关。

长链假设：共聚物的聚合度很高时，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的组成基本无关。

稳态假设：假设共聚反应在稳态下进行，共聚体系中的两种自由基的浓度以及总浓度均保持不变。

共聚反应是无解聚等副反应的不可逆反应。

在二元共聚物组成微分方程推导时，除了假设链终止速率与链引发速率相等外，还假定两种自由基之间的互变速率也相等，除此以外，其余假设并无不同。

（3）答：自由基的活性决定链增长反应的速率常数，不活泼单体产生活泼的自由基，其链增长速率常数大，反应速度快。

（5）答：包括共聚、共混和聚合物化学反应三种4．控制共聚物组成的方法有：控制转化率和补加消耗得快的单体。

r 1=0.40, r 2=0.60, 共聚体系属于有恒比点共聚类型，恒比点为：F1=f1＝（1－r 1）/(2－r 1－ r 1)＝（1－0.6）/(2－0.4－0.6)＝0.4，或M 1/M 2=2/3要求共聚物的组成控制为F 1=0.5, 则可计算对应的单体组成：55.0]2[]2[225.1]2[225.1]2[]1[]1[,225.1][][5.12/3][][6.04.06.024.028.05.06.024.04.0212122122122212221212121222121212122221211212111=+=+====⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=++=+=+++=+++=M M M M M M f MMM M f f f f f f f f f f f f f f f f f f f r f f f r f f f r F要求共聚物的组成大于恒比点，因此要通过补加单体M2来控制聚合物的组成。

自由基共聚合课后习题答案自由基共聚合课后习题答案自由基共聚合是有机化学中的一个重要概念，它描述了自由基在反应中的相互作用和结合。

在本文中，我们将回答一些与自由基共聚合相关的习题，以帮助读者更好地理解这个概念。

1. 什么是自由基共聚合？自由基共聚合是指两个或更多的自由基分子在反应中相互结合形成一个较大的分子。

这种反应通常需要高温和高压条件下进行，并且常常需要引入引发剂来启动反应。

自由基共聚合是一种重要的聚合反应，可以用于制备各种高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯等。

2. 自由基共聚合反应的机理是什么？自由基共聚合反应的机理可以分为三个步骤：引发、传递和终止。

引发步骤：在高温和高压条件下，引发剂会分解生成自由基。

这些自由基会进一步引发其他自由基的生成，从而形成一个自由基链。

传递步骤：自由基链会不断传递，并与单体分子发生反应。

在这个过程中，自由基会与单体中的双键发生加成反应，形成一个新的自由基。

终止步骤：自由基链会不断传递和终止，直到所有的自由基都被消耗完或反应停止。

终止步骤通常是由两个自由基相互结合形成一个非自由基的分子。

3. 请解释自由基共聚合反应中的引发剂是如何起作用的？引发剂在自由基共聚合反应中起到了启动反应的作用。

引发剂通常是一种易于分解的化合物，如过氧化物。

当引发剂受到热量或光照时，它会分解生成自由基。

这些自由基会引发其他自由基的生成，从而形成一个自由基链。

引发剂的选择对于反应的速率和产物的性质都有重要影响。

4. 自由基共聚合反应有哪些应用？自由基共聚合反应在化学工业中有广泛的应用。

它可以用于制备各种高分子材料，如塑料、橡胶和纤维。

例如，聚乙烯和聚丙烯就是通过自由基共聚合反应制备的。

此外，自由基共聚合还可以用于合成功能性高分子材料，如聚合物荧光染料和聚合物电解质。

5. 自由基共聚合反应有哪些限制？自由基共聚合反应虽然广泛应用，但也存在一些限制。

首先，反应条件通常需要高温和高压，这增加了反应的成本和安全风险。

4. 自由基共聚合例1 苯乙烯（M 1）和丙烯酸甲醇（M 2）在苯中共聚，已知r=0.75,r 2=0.20。

求：（1）画出共聚物组成F 1-f 1曲线；（2）[M 1]0=1.5mol ·L -1，[M 2]0=3.0mol ·L -1，求起始共聚物的组成；（3）当M 1质量分数为15%，当M 2质量分数为时85%，求共聚物的组成。

解 （1） 因为r 1=0.75 < 1 , r 2=0.2 < 1,所以，两单体的共聚属于有恒比共聚点的非理想共聚。

其恒比点为：762.02.075.022.0121f F 21211=---=---==r r r共聚物组成的F 1-f 1曲线如下： ·（2）因为[M 1]0=1.5mol ·L -1，[M 2]0=3.0mol ·L -1。

得[][][]67.0f 1f 33.00.35.15.1M M M f 010202010101=-==+=+=，起始共聚物组成为()()()5.0fr f f 2fr f f f r F 202202012011020121101=+++=（3）当[M 1]0=15%（质量分数），[M 2]=85%（质量分数），M 1和M 2的摩尔分数分别为：[][][]873.0127.01f 1f 127.01088.91044.11044.186/85.0104/15.0104/15.0M M M f01023332010101=-=-==⨯+⨯⨯=+=+=---起始共聚物组成为 ()()()318.0fr f f 2fr f f f r F 202202012011020121101=+++=例2 根据下图的二元组分的自由基共聚反应F 1-f 1关系形状，判断竞聚率值、共聚反应特征、共聚物组成与原料组成的关系，以及共聚物两组分排列的大致情况。

解 曲线（1）r 1=r 2=0，交替共聚，不论单体配比如何，共聚物组成恒定，并且不随转化率的变化而变化，共聚物为交替共聚物，两种结构单元严格交替排列。

第4章自由基共聚合一、选择题当两种单体的Q、e值越是接近时，越是（）。

[杭州师范大学2011研]A．难以共聚B．趋于理想共聚C．趋于交替共聚D．趋于恒比共聚【答案】B【解析】Q值的大小代表共轭效应，表示单体转变为自由基的容易程度；e值代表极性，吸电子基团使双键带正电，规定e为正值，带有供电子基团的烯类单体e为负值。

Q值相差较大，难以共聚。

e值相差较大的一对单体，有较大的交替共聚倾向。

Q、e相近的一对单体，往往接近理想共聚。

二、填空题单体的相对活性习惯上用1／r判定，自由基的相对活性用______判定。

在用Q-e值判断共聚行为时，Q值代表______，e值代表______；若两单体的Q值接近，则趋向于______；若两单体e值相差大，则趋向于______。

[北京理工大学2007研]【答案】k12；共轭效应；极性效应；理想共聚；交替共聚【解析】1/r=k12/k11表示同一自由基和异种单体的交叉增长速率常数与同种单体的自增长速率常数之比，可用来衡量两单体的相对活性。

k12是单体自由基与异种单体的反应速率常数，可用来表示自由基的相对活性。

Q-e方程：k12=P1Q2exp（－e1e2），P1、Q2其中分别为自由基和单体的共轭效应度量；e1、e2分别为自由基和单体的极性度量。

e值相差大的两单体，如苯乙烯-马来酸酐、苯乙烯-丙烯腈，则有较大的交替共轭倾向。

三、名词解释1．理想共聚[中科大2010、北京理工大学2007研]答：理想共聚是指r1·r2=1的共聚反应，分为两种情况：①r1=r2=1，是一种极端的情况，表明两链自由基均聚和共聚增长几率完全相等，此时，不论原料单体组成和转化率如何，共聚物组成总是与单体组成相同，称为理想恒比共聚；②r1·r2=1，或r1=1/r2，为一般理想共聚，表明不论何种链自由基与单体M1及M2反应时，反应的倾向完全相同。

2．竞聚率[北京理工大学2007研]答：竞聚率是单体均聚链增长速率常数和共聚链增长速率常数的比值（r1=k11/k12，r2=k22/k21），它表征两单体的相对活性，r值越大该单体越活泼；根据r值，可判断两单体能否共聚和共聚类型，例如r＞1表示自聚倾向比共聚大；r＜1表示共聚倾向大于自聚；r=0表示不能自聚。

自由基共聚合练习题一、填空题：二、选择题：1.下列单体中，与丁二烯（e＝1.05）共聚时，交替倾向最大的是（）A.PS（e＝-1.08）B.马来酸酐(e＝2.25）C.醋酸乙烯（e＝-0.22）D.丙烯腈(e＝1.2)2.一对单体工具和的竞聚率r1和r2的值将随（）A．局和时间而变化 B.局和温度而变化 C.单体配比不同而变化 D.单体的总浓度而变化3.已知一对单体在进行共聚合反应时获得了恒比共聚物，其条件必定是（）A、r1=1.5,r2=1.5B、r1=0.1,r2=1.0C、r1=0.5,r2=0.5D、r1=1.5,r2=0.74.在自由基聚合中，竞聚率为（）时，可得到交替共聚物。

A5.下列共聚中，理想共聚是（），理想恒比共聚是（），交替共聚是（）A.r1r=1B.r1=r2=1C.r1=r2D.r1=r2=06.当r1＞1 r2＜1时，若提高聚合反应温度，反应将趋向于（）A 交替共聚B 理想共聚 C嵌段共聚 D恒比共聚7.当两种单体的Q.e值越接近则越（）A．越难共聚 B。

趋于理想共聚 C.趋于交替共聚 D.趋于恒比共聚8.两种单体的Q和e值越接近，就( )A.难以共聚B.倾向于交替共聚C.倾向于理想共聚D.倾向于嵌段共聚9.有机玻璃板材是采用( )A、本体聚合B、溶液聚合C、悬浮聚合D、乳液聚合三、概念题：1、共聚物2、自由基共聚合反应3、竞聚率4、理想恒比共聚5、Q，e概念四、论述题：1.按照大分子链的微观结构分类，共聚物分几类？它们在结构上有何区别？各如何制备？2.用动力学法推导共聚物组成方程所需作的假设？3.共聚物平均组成的控制？4.竞聚率的定义？说明其物理意义？如何根据竞聚率值判断两单体的相对活性？如何根据竞聚率值判断两单体是否为理想恒比共聚？5.简述几种典型竞聚率数值的意义，以r1 = k11 / k12为例r1 = 0， r1 = 1 ，r1 = ，r1 < 1， r1 > 1，6.在自由基共聚反应中，苯乙烯单体的相对活性远大于醋酸乙烯酯，若在醋酸乙烯酯均聚时加入少量苯乙烯将会如何？为什么?7.如何用Q,e概念判断两种聚合物的共聚倾向？8.Q-e概念？五、计算题：1.苯乙烯(M1)与丁二烯(M2)在5℃下进行自由基乳液共聚时，其r1=0.64，r2=1.38。

第四章自由基共聚合思考题4.2试用共聚动力学和概率两种方法来推导二元共聚物组成微分方程，推导时有哪些基本假定?答(1)采用共聚动力学方法，作如下假设：①等活性假设；②无前末端效应；③无解聚反应；④共聚物组成仅由增长反应决定，与引发、终止无关；⑤稳态假设，体系中自由基浓度不变。

思考题4.3说明竞聚率r1、r2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。

答r1=k11、k12即链自由基M·与单体M1的反应能力和它与单体M2的反应能力之比，或两单体M l、M2与链自由基M·反应时的相对活性。

计算题 4.1氯乙烯-醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯两对单体共聚，若两体系中醋酸乙烯酯和苯乙烯的浓度均为15％(质量分数)，根据文献报道的竞聚率，试求共聚物起始组成。

解(1)从文献报道看：氯乙烯-醋酸乙烯酯的竞聚率为：r1＝1.68，r2＝0.23。

由于共聚物中醋酸乙烯酯的质量分数为15％，氯乙烯的质量分数为85％，则相应的摩尔分数为：f1=0.886 f2＝0.114相应的共聚物组成为：F1=0.932 W1＝0.909因此起始时单元(氯乙烯)在共聚物中所占的质量分数为90.9％，所占的摩尔分数为93.2％。

(2)甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯的竞聚率为r1＝0.46，r2＝0.52共聚物中苯乙烯的质量分数为15％，则甲基丙烯酸甲酯的质量分数为85％，于是：f1=0.855 f2＝0.145 F1=0.3 W1＝0.764则甲基丙烯酸甲酯在聚合物中所占的质量分数为76.4％，摩尔分数为77.3％。

计算题4.2 甲基丙烯酸甲酯(M1)浓度＝5 mo1·L-1，5-乙基-2-乙烯基吡啶浓度：l mo1·L-1，竞聚率：r1＝0.40，r2＝0.69。

(1)计算共聚物起始组成(以摩尔分数计)；(2)求共聚物组成与单体组成相同时两单体摩尔比。

解甲基丙烯酸甲酯(M1)浓度为5 mo1·L-1，5-乙基-2-乙烯基吡啶浓度l mo1·L-1，所以：f10=5/6 f20 =1/6F10=0.725即起始共聚物中，甲基丙烯酸甲酯的摩尔分数为72.5％。