2009级-高分子化学-习题课2
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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。
高分子化学重点课后习题解答讲解学习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。
(完整版)(含答案)⾼分⼦化学练习题(2)⾼分⼦化学练习题⼀、名词解释1、重复单元在聚合物的⼤分⼦链上重复出现的、组成相同的最⼩基本单元。
2、结构单元⾼分⼦中多次重复的且可以表明合成所⽤单体种类的化学结构。
3、线型缩聚2官能度单体或2-2体系的单体进⾏缩聚反应,聚合过程中,分⼦链线形增长,最终获得线型聚合物的缩聚反应。
4、体型缩聚有官能度⼤于2的单体参与的缩聚反应,聚合过程中,先产⽣⽀链,再交联成体型结构,这类聚合过程称为体型缩聚。
5、半衰期物质分解⾄起始浓度(计时起点浓度)⼀半时所需的时间。
6、⾃动加速现象聚合中期随着聚合的进⾏,聚合速率逐渐增加,出现⾃动加速现象,⾃动加速现象主要是体系粘度增加所引起的。
7、竞聚率是均聚和共聚链增长速率常数之⽐,r1=k11/k12,r2= k22/k21,竞聚率⽤来直观地表征两种单体的共聚倾向。
8、悬浮聚合悬浮聚合⼀般是单体以液滴状悬浮在⽔中的聚合,体系主要由单体,⽔、油溶性引发剂、分散剂四部分组成。
9、乳液聚合是单体在⽔中分散成乳液状⽽进⾏的聚合,体系由单体、⽔、⽔溶性引发剂、⽔溶性乳化剂组成。
10、接枝共聚物聚合物主链只由某⼀种结构单元组成,⽽⽀链则由其它单元组成。
⼆、选择题1、聚酰胺反应的平衡常数为400,在密闭体系中最终能够达到的反应程度为(B )A. 0 .94B. 0.95C. 0.96D. 0.972、在线型缩聚反应中,成环反应是副反应,其中最易形成的环状化合物是(B )A. 3,4元环B. 5,6元环C. 7元环D. 8-11元环3、所有缩聚反应所共的是( A )A. 逐步特性B. 通过活性中⼼实现链增长C. 引发率很快 C. 快终⽌4、关于线型缩聚,下列哪个说法不正确?( B )A. 聚合度随反应时间或反应度⽽增加B. 链引发和链增长速率⽐⾃由基聚合慢C. 反应可以暂时停⽌在中等聚合度阶段D. 聚合初期,单体⼏乎全部缩聚成低聚物5、在氯⼄烯的⾃由基聚合中,聚氯⼄烯的平均聚合度主要决定于向( D )转移的速率常数A. 溶剂B. 引发剂C. 聚合物D. 单体6、烯类单体⾃由基聚合中,存在⾃动加速效应时,将导致( D )A. 聚合速度和分⼦量同时下降B. 聚合速度增加但分⼦量下降C. 聚合速度下降但分⼦量增加D. 聚合速度和分⼦量同时增加⽽分⼦量分布变宽7、哪些单体不能通过⾃由基聚合形成⾼分⼦量聚合物?( D )A. CF2=CFCI B. CH2=CF2C. CH2=CCH3COOCH3C. CHCI=CHCI8、双基终⽌与单基终⽌并存的⾃由基聚合,聚合速度对引发剂浓度[I]的反应级数为(C)A. 0~0.5级B. 0.5级C. 0.5~1级D. 1级9、下列物质中,哪个难以引发苯⼄烯聚合( D )A. 过氧化⼆苯甲酰B. 萘钠C. 热D. 1,1-⼆苯基-2-三硝基苯肼10、⾃由基聚合实施⽅法中,使聚合物分⼦量和聚合速率同时提⾼,可采⽤( A )聚合⽅法?A. 乳液聚合B. 悬浮聚合C. 溶液聚合D. 本体聚合11、⼀对单体共聚时r1=0.5,r2=0.8,其共聚⾏为是( C )A. 理想共聚B. 交替共聚C. 恒⽐点共聚D. 嵌段共聚12、在⾃由基共聚中,e值相差较⼤的单体,易发⽣( A )A. 交替共聚B. 理想共聚C. ⾮理想共聚D. 嵌段共聚物13、⼀对单体共聚时,r1=0.1,r2=10,其共聚⾏为是( A )?A. 理想共聚B. 交替共聚C. 恒⽐点共聚D. ⾮理想共聚14、两对单体可以形成理想共聚的是( A )A. Q和e值相近B. Q值相差⼤C. e值相差⼤D. r1= r2=015、Q-e⽅程是半定量⽅程是因为忽略了( D )A. 极性效应B. 电⼦效应C. 共轭效应D. 位阻效应16、下列不可影响竟聚率的因素是( C )A.反应温度B. 反应压⼒C. 反应时间D. 反应溶剂17、典型乳液聚合中,聚合场所在( B )A. 单体液滴B. 胶束C. ⽔相D. 油相18、能采⽤阳离⼦、阴离⼦与⾃由基聚合的单体,有( B )A. 醋酸⼄烯酯B. 苯⼄烯C. 异丁烯D. 丙烯腈19、⽬前制备分⼦量分布很窄的聚合物,采⽤的聚合反应是( B )A. ⾃由基聚合B. 阴离⼦聚合C. 阳离⼦聚合D. 逐步聚合20、典型阴离⼦聚合的特点是( B )A. 快引发、快增长、⽆终⽌B. 快引发、慢增长、⽆终⽌C. 快引发、慢增长、速终⽌D. 慢引发、快增长、难终⽌三、填空题1、聚合物的三种⼒学状态是(玻璃态)、(橡胶态)、(粘液态)。
高分子化学习题及解答第一章 绪论1.基本概念单体,聚合物,聚合度,单体单元,结构单元,重复结构单元,重均分子量,数均分子量,分子量分布,多分散系数,碳链聚合物,杂链聚合物,元素有机聚合物,缩聚物,缩聚反应,加聚物,加聚反应,线形聚合物,支化聚合物,交联聚合物,橡胶,塑料,纤维2. 聚合物结构与名称了解聚合物的各种名称及英文缩写与聚合物结构间的关联 , 熟悉系统命名法的基本规则,并用于常见聚合物的命名。
①聚合物结构式书写格式习惯写法IUPAC规定的写法②聚合物的IUPAC 命名法基本规则常见聚合物的名称③聚合物的来源命名法及习惯命名法④常见聚合物的英文缩写⑤等规立构聚合物的结构与名称⑥嵌段共聚物的结构与名称⑦接枝共聚物的结构与名称练习题:一、写出下列聚合物的结构1.聚碳酸酯,涤纶,有机玻璃,Kevlar纤维,尼龙-6,聚甲醛,天然橡胶,聚氯乙烯,聚丙烯第二章 自由基聚合1.基本概念连锁(链式)聚合,初级自由基,单体自由基,活性中心,自由基半衰期,引发效率,稳态,自由基等活性理论,笼蔽效应,诱导分解效应,自动加速,动力学链长,聚合度,链转移,链转移常数,阻聚及缓聚,歧化终止,偶合终止,最高聚合温度,引发转移终止剂(iniferter),原子转移自由基聚合(ATRP)2. 基本原理及现象解释z单体对不同连锁聚合机理的选择性z自由基聚合机理(包括链引发、链增长、链终止、链转移及自由基聚合反应的特征)z自动加速现象及其出现的原因。
z聚合反应速率与引发剂浓度的关系 ; 聚合反应速率与单体浓度的关系,影响引发剂效率的因素。
z链转移剂在聚合物合成中的用途 ; 高压聚乙烯的长支链和短支链的生成原因。
z烯丙基单体的自阻聚作用1整理:潘奇伟z自动加速效应对聚合反应速率与单体和引发剂浓度关系的影z温度、压力对聚合反应速率和聚合度的影响z四类引发剂的引发基元反应(包括偶氮类(AIBN),有机过氧化物类(BPO),无机过氧化物类(KSP)、氧化还原反应体系(亚硫酸盐与硫代硫酸盐))z苯醌及苯酚对自由基反应的阻聚原理。
教材P634、⑴由外加酸催化聚酯化动力学公式:1/(1+p)=k'c0t +1可得t= p/((1-p)*k'c0)当p=0.98时:t1=0.98/((1-0.98)k'c0)=49/k'c0当p=0.99时:t1=0.99/((1-0.99)k'c0)=99/k'c0所以t2近似等于2t1,所以在p=0--0.98和p=0.98--0.99时间段的时间近似相等。
⑵①、自催化作用下分两种情况:a、羧酸不电离:由-d c/d t=kc3得出1/c2-1/c02 =2kt又因为c=c0(1-p)所以1/(1-p)2=2ktc02+1因为X n1=1/(1-p) 所以X n1=2ktc02+1由1/c2-1/c02 =2kt 得出c2/c02=1/(2ktc02+1)得出[c]/[c0]=1/(2ktc02+1)1/2b、羧酸部分电离:-d c/d t=kc5/2 得出1/c3/2-1/c03/2=2/3kt又因为c=c0(1-p) 所以1/(1-p)3/2=2/3ktc03/2+1因为X n2=1/(1-p) 所以X n2=2/3ktc03/2+1同理:[c]/[c0]= 1/(2/3ktc03/2+1)2/3②、外加酸的情况下:由-d c/d t=k'c2得出1/c-1/c0 =k't又因为c=c0(1-p)所以1/(1-p)=k'tc0+1因为X n=1/(1-p) 所以X n=k'tc0+1得出[c]/[c0]=1/k'tc0+117、由题:f=[(2.5x2)+1x2+1x3]/(2.5+1+1)=2.22⑴按carothers法:Pc=2/f=2/2.22=0.9,反应到产生凝胶时羧基的剩余量为n COOH=2.5x2(1-0.9)=0.5,酸值为中和1g试验所需要的KOH的mg量-COOH KOH1 1N-COOH= n KOH所以酸值=(n KOH xM KOH)/m总=(0.5x56)/(2.5x148+1x62+1x92)=53.4mgKOH/g试样⑵按flory法:(2,2,3体系)f=3,ρ=(1x3)/(1x2+1x3)=0.6Pc=1/[1+ρ(f-2)]1/2=1/[1+0.6x(3-2)]1/2=0.7906, 反应后剩余的-COOH的摩尔质量:n COOH=2.5x2x(1-0.7906)=1.047酸值=(n KOH xM KOH)/m总=(1.047x56)/(2.5x148+1x62+1x92) =111.89mgKOH/g试样。
高分子化学第二章习题参考答案思考题1、简述逐步聚合和缩聚、缩合和缩聚、线形缩聚和体形缩聚、自缩聚和共缩聚的关系。
参考答案:2、略举逐步聚合的反应基团类型和不同官能团的单体类型5例。
参考答案:逐步聚合的反应基团类型:羧基;羟基;氨基;酰氯基;异氰酸酯基;环氧基;酚羟基。
羧基可以与羟基、氨基反应;羟基可以与酰氯基、异氰酸酯基;环氧基反应;氨基可以与羧基、酰氯基和异氰酸酯基反应。
3、己二酸与下列化合物反应,哪些能形成聚合物?a、乙醇;b、乙二醇;c、甘油;d、苯胺;e、己二胺参考答案:己二酸可以与乙二醇、甘油、己二胺反应形成聚合物。
4、写出并描述下列缩聚反应所形成的聚酯结构,b-d聚酯结构与反应物配比有无关系?参考答案:a、HO—RCOOH以为重复单元的线形聚酯。
b、HOOCRCOOH+HOR’OH等摩尔比时得为重复单元的线形聚酯。
所得的数均聚合度X n 与两官能团摩尔数之比r(r≤1)和反应程度P之间有:关系。
c、HOOCRCOOH+R“(OH)3两基团等摩尔比时可形成体型网状结构,当羧基远大于羟基时,得到羧端基的低聚物,当羧基远小于羟基时,得到羟端基的低聚物。
d、HOOCRCOOH+HOR’OH+R“(OH)3两基团等摩尔比时可形成体型网状结构当羧基远大于羟基时,得到羧端基的低聚物,当羧基远小于羟基时,得到羟端基的低聚物。
5、下列多对单体进行线型缩聚:己二酸和己二醇,己二酸和己二胺,己二醇和对苯二甲酸,乙二醇和对苯二甲酸,己二胺和对苯二甲酸,简明点出并比较缩聚物的性能特征。
参考答案:己二酸和己二醇的缩聚物比己二酸和己二胺的缩聚物的熔点低,强度小,其原因是前者缩聚物之间没有氢键;己二酸和己二醇的缩聚物比己二醇和对苯二甲酸缩聚物的熔点低,强度小,其原因是后者分子链中引入了苯环;己二酸和己二醇的缩聚物比乙二醇和对苯二甲酸缩聚物的熔点低,强度小,其原因是后者分子链中引入了苯环,而且后者的乙二醇比己二醇的碳原子数小;己二醇和对苯二甲酸的缩聚物比己二胺和对苯二甲酸缩聚物的熔点低,强度小,其原因是后者分子链中有酰胺键,分子链间有氢键。
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5~1510~30104800~2400960~2900(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。