研究生高分子化学考试题目最新答案--2012
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第2章 缩聚和逐步聚合一、选择题1.不属于影响缩聚反应聚合度的因素是( )。
[杭州师范大学2011研]A .转化率B .反应程度C .平衡常数D .基团数比【答案】A【解析】影响缩聚物聚合度的因素有反应程度、平衡常数和基团数比,基团数比成为控制因素。
控制聚合度的有效手段是:①由两种单体进行混缩聚时,使一种单体稍过量;②在反应体系中加一种单官能团物质,使其与大分子端基反应,起封端作用,使p 稳定在一定数值上,制得预定聚合度的产物。
当两种单体等摩尔条件下进行不可逆缩聚时,聚合度随反应程度p 加深而增加1X 1p=-n 。
2.在开放体系中进行线形缩聚反应,为了得到最大聚合度的产品,应该( )。
[杭州师范大学2011研]A .选择平衡常数大的有机反应B .选择适当高的温度和极高的真空度,尽可能除去小分子产物C .尽可能延长反应时间D.尽可能提高反应温度【答案】B【解析】获得高分子量缩聚物的基本条件有以下几方面:①单体纯净,无单官能团化合物;②官能团等摩尔比;③尽可能高的反应程度,包括温度控制、催化剂、后期减压排除小分子、惰性气体保护等。
D项温度过高会使平衡常数K减小,副反应增多,要严格控制温度,初期适当低,后期适当高。
3.当一个逐步缩聚反应体系发生凝胶化时,应该满足的条件是()。
[中国科学技术大学2010研]A.α(ƒ-1)<1B.α(ƒ-1)>1C.ρ=1D.r=1【答案】B【解析】平均官能度ƒ>2,才会发生凝胶。
4.聚氨酯是具有广泛用途的高分子材料,下列体系中能够获得聚氨酯的反应是()。
[中国科学技术大学2010研]A.OCN—R—NCO+HOOC—R´—COOHB.OCN—R—NCO+H2N-R´—NH2C.OCN—R—NCO+HOR´—OHD.OCN—R—NCO+CH3CH2OOC-R´—COOCH2CH3【答案】C【解析】合成聚氨酯的两条技术路线为:①二氯代甲酸酯与二元胺;②二异氰酸酯和二元醇。
山东轻工业学院2012年攻读硕士学位研究生入学考试试题(答案一律写在答题纸上,答在试题上无效,试题附在答卷内交回)考试科目:高分子化学试题适用专业:化学A卷共2页一、名词解释(每小题5分,共30分)1、元素有机聚合物2、引发剂及其引发效率f3、自由基共聚4、阻聚剂5、乳液聚合6、界面缩聚二、简答题(每小题10分,共60分)1、何谓重复单元,结构单元,单体单元?写出PET的重复单元和结构单元。
2、何谓自动加速现象?并解释产生自动加速现象的原因。
3、推导自由基聚合微观动力学方程时,作了那些基本假设?写出自由基聚合微观动力学方程的一般表达式、普适方程和引发剂引发的聚合速率方程。
说明自由基聚合微观动力学方程的适用条件及影响因素?4、以BF3为引发剂,H2O为共引发剂,形成活性单体的反应为慢反应,终止方式为自发终止,写出异丁烯阳离子聚合有关的化学反应方程式。
5、写出下列常用引发剂的结构式和分解反应式:6、何谓竞聚率?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?三、计算题(每题15分,共60分)1、甲基丙烯酸甲酯(M1)-苯乙烯共聚(M2) r1=0.46, r2=0.52已知:m2=15%(1)F1=?(2)画出F1 ~ f1曲线。
2、邻苯二甲酸酐和甘油摩尔比为1.50:0.98,试分别用Carothers方程和Flory统计公式计算下列混合物的凝胶点p。
c3、在一溶液聚合体系中,某单体浓度[M]=0.2mol/L,某过氧化物引发剂浓度[I]=4.0 ×10-3mol/L,60℃进行自由基聚合。
已知k p=1.45×102L/mol·s,k t=7.0×t44h。
107 L/mol·s,f=1,引发剂半衰期=1/2R?(1)求初期聚合速率p(2)初期动力学链长ν?(3)当转化率达50%时所需的时间?4、以过氧化二苯甲酰(BPO)作引发剂,60℃研究苯乙烯在苯中的聚合。
得分得分《高分子化学》课程试题一、基本概念(共 15 分,每小题 3 分)⒋ 动力学链长⒌ 引发剂半衰期二、填空题(将正确的答案填在下列各题的横线处)( 每空 1 分,总计 20 分)⒈ 自由聚合的方法有本体聚合、溶液聚合、乳液聚合和悬浮聚合。
⒉ 逐步聚合的方法有熔融缩聚、溶液缩聚、固相缩聚和界面缩聚。
⒊聚氨酯大分子中有、、和基团。
⒋ 聚合反应按反应机理可分为连锁聚合、逐步聚合、开环聚合和聚合物之间的化学反应四类。
⒌ 聚合物按大分子主链的化学组成碳链聚合物、杂链聚合物、元素无机聚合物和元素有机聚合物四类。
三、简答题(共 20 分,每小题 5 分)⒈ 乳液聚合的特点是什么?⒊ 什么叫自由基?自由基有几种类型?写出氯乙烯自由基聚合时链终止反应方程式。
四、(共 5 分,每题 1 分)选择正确答案填入( )中。
⒈自由基共聚合可得到( 1 4 )共聚物。
⑴ 无规共聚物⑵ 嵌段共聚物⑶ 接技共聚物⑷ 交替共聚物⒉为了得到立构规整的 PP,丙烯可采用( 4 )聚合。
⑴ 自由基聚合⑵ 阴离子聚合⑶ 阳离子聚合⑷ 配位聚合⒊工业上为了合成聚碳酸酯可采用( 1 2 )聚合方法。
⑴熔融缩聚⑵界面缩聚⑶溶液缩聚⑷固相缩聚⒋聚合度基本不变的化学反应是( 1 )⑴PVAc 的醇解⑵聚氨酯的扩链反应⑶高抗冲 PS 的制备⑷环氧树脂的固化⒌表征引发剂活性的参数是( 2 4 )⑴k p (⑵t1/2 ⑶k i ⑷k d五、计算题(共 35 分,根据题目要求计算下列各题)⒈(15 分)用过氧化二苯甲酰(BPO)作引发剂,60℃研究甲基丙烯酸甲酯的本体聚合。
已知:C (偶合终止系数)=0.15; D (歧化终止系数)=0.85; f =0.8;k p=3.67×102 L/ mol.s;k d=2.0×10-6 s-1;k t=9.30×106 L/ mol.s;c(I)=0.01 mol / L;C M=1.85×10-5;C I=2×10-2;甲基丙烯酸甲酯的密度为 0.937 g./ cm3;。
2012中科院化学所考博高分子化学真题(回忆版)
一名词解释(2分每道题,共20分)
1.可生物降解高分子
2.邻近基团效应
3.理想共聚和交替共聚
4.热塑性
5.自动加速效应
6.导电高分子
7.活性聚合
8.低密度聚乙烯
9.嵌段共聚物和无规共聚物
二合成题(要求写出反应条件)(每题5分)
1.用开环聚合和ATRP来制备聚环氧乙烷-聚苯乙烯嵌段共聚物
2.合成尼龙-66
3.合成聚乳酸-聚乙二醇-聚乳酸三嵌段共聚物
4.合成聚乙烯醇
5.用光气和双酚A合成PC
6.合成聚对苯二甲酸乙二醇酯
三Ziegler-Natta催化剂的组成,催化机理、以及适用的单体种类。
四简述ATRP的基本原理、相对自由基聚合的优势
五就分子量与时间的关系以及转化率与时间的关系,讨论逐步聚合与连锁聚合的区别
六自由基聚合的引发效率,主要终止方式有哪几种?
七高度支化的聚合物,与线性聚合物的区别?
八计算题
1.一个关于缩聚反应中数均分子量和反应程度关系P,基团比的计算。
记住公式就好。
2.异丁基锂作引发剂引发苯乙烯聚合,引发剂浓度=1.2mol/L,st=50g。
问制备分子量为一万的聚苯乙烯需多少毫升引发剂?如果体系中存在2mmol甲醇,得到的聚苯乙烯分子量为多大?若想制备分子量为一百万的聚苯乙烯,需多少毫升引发剂?在实际操作过程中会遇到什么问题?
九实验题
设计一个界面聚合的实验,写出基本原理、所需药品和仪器,以及实验操作流程。
高分子化学》课程试题一、基本概念(共15 分, 每小题 3 分)⒋动力学链长⒌引发剂半衰期二、填空题(将正确的答案填在下列各题的横线处)(每空 1 分,总计20 分)⒈自由聚合的方法有本体聚合、溶液聚合、乳液聚合和悬浮聚合。
⒉逐步聚合的方法有熔融缩聚、溶液缩聚、固相缩聚和界面缩聚。
⒊聚氨酯大分子中有、、和基团。
⒋聚合反应按反应机理可分为连锁聚合、逐步聚合、开环聚合和聚合物之间的化学反应四类。
⒌聚合物按大分子主链的化学组成碳链聚合物、杂链聚合物、元素无机聚合物和元素有机聚合物四类。
三、简答题(共20 分,每小题 5 分)⒈乳液聚合的特点是什么?⒊什么叫自由基?自由基有几种类型?写出氯乙烯自由基聚合时链终止反应方程式。
四、(共 5 分,每题 1 分)选择正确答案填入()中。
⒈自由基共聚合可得到( 1 4 )共聚物。
无规共聚物⑵ 嵌段共聚物⑶ 接技共聚物⑷ 交替共聚物为了得到立构规整的PP ,丙烯可采用( 4)聚合。
自由基聚合⑵ 阴离子聚合⑶ 阳离子聚合⑷ 配位聚合工业上为了合成聚碳酸酯可采用()聚合方法。
熔融缩聚⑵ 界面缩聚⑶ 溶液缩聚⑷固相缩聚聚合度基本不变的化学反应是(PVAc 的醇解⑵ 聚氨酯的扩链反应⑶高抗冲PS 的制备⑷ 环氧树脂的固化表征引发剂活性的参数是k p (⑵ t1/2 ⑶ k i ⑷ k d五、计算题(共35 分,根据题目要求计算下列各题)⒈(15 分)用过氧化二苯甲酰(BPO)作引发剂,60 ℃研究甲基丙烯酸甲酯的本体聚合。
已知: C (偶合终止系数)=0.15 D (歧化终止系数)=0.85 ; f =0.8;k p= 3.67 ×102 L/ mol.s ;k d = 2.0 ×10 -6 s-1;k t=9.30 ×106 L/ mol.s ;c(I)=0.01 mol / L ;C M=1.85 ×10 -5;C I=2×10-2;甲基丙烯酸甲酯的密度为0.937 g./ cm 3;计算:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的平均聚合度X n 。
高分子考研试题及答案一、单项选择题(每题2分,共10分)1. 高分子化合物的分子量通常在多少以上?A. 10000B. 100000C. 1000000D. 10000000答案:B2. 下列哪种聚合反应属于加成聚合?A. 缩合聚合B. 开环聚合C. 逐步聚合D. 自由基聚合答案:D3. 下列哪种材料不属于热塑性塑料?A. 聚乙烯B. 聚氯乙烯C. 聚碳酸酯D. 酚醛树脂答案:D4. 高分子化合物的玻璃化温度是指?A. 聚合物熔融温度B. 聚合物结晶温度C. 聚合物开始变软的温度D. 聚合物开始变硬的温度答案:C5. 聚合物的分子量分布通常用哪种参数来描述?A. 数均分子量B. 重均分子量C. 质均分子量D. 多分散性指数答案:D二、填空题(每题2分,共10分)1. 聚丙烯(PP)的重复单元是_________。
答案:-CH(CH3)-CH2-2. 聚酯类高分子材料的典型代表是_________。
答案:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)3. 高分子材料的力学性能主要取决于其_________。
答案:分子结构和聚集态结构4. 聚合物的溶解性可以通过改变溶剂的_________来提高。
答案:极性5. 聚合物的热稳定性可以通过添加_________来提高。
答案:热稳定剂三、简答题(每题10分,共20分)1. 简述自由基聚合的基本原理。
答案:自由基聚合是一种通过自由基活性中心引发单体聚合形成高分子的过程。
在聚合过程中,单体分子的双键被打开,形成自由基,然后与另一个单体分子的双键反应,形成新的自由基,这个过程不断重复,直到聚合终止。
2. 描述聚氯乙烯(PVC)的加工过程中可能遇到的问题及其解决方法。
答案:PVC在加工过程中可能会遇到热稳定性差、易分解、加工温度范围窄等问题。
解决方法包括添加热稳定剂(如铅盐、钡锌等)、使用加工助剂(如润滑剂、增塑剂等)以及调整加工工艺参数(如温度、压力、速度等)。
四、论述题(每题15分,共30分)1. 论述聚合物的结晶行为及其对材料性能的影响。
浙江理工大学二O一二年硕士学位研究生招生入学考试试题考试科目:高分子化学B 代码:924(请考生在答题纸上答题,在此试题纸上答题无效)填空题 20%(共30分)1. 聚乙烯的缩写是,其聚合物结构式为:;聚氯乙烯缩写是,其聚合物结构式为;PMMA是的缩写,其聚合物结构式为。
2. 自由基聚合的基元反应包括,,和,其动力学特征是:,,。
3. 官能度指的是一分子中可参与反应的官能团数。
一般体系将形成;体系将形成缩聚物;体系将形成缩聚物。
4.动力学链长的定义是。
多项选择题 20%(共30分)1.下列属于缩合聚合的方法是:A:熔融聚合 B:本体聚合 C:界面聚合 D:乳液聚合 E:溶液聚合 F:悬浮聚合2.引发剂效率产生的原因是引发剂的A:诱导分解 B:引发剂向单体的链转移反应 C:引发剂向高分子链转移反应D:笼壁效应 E:笼壁效应伴副反应 F:引发剂与杂质的消耗反应3.在缩聚反应中,单体浓度低时有利于,高时有利于。
A:成体形聚合物 B:成环 C:线形缩聚 D: 接枝聚合 E:交替聚合F: 嵌段聚合4.自由基共聚产物类型可以分为A:交替共聚物 B:全同立构共聚物 C:无规共聚物 D:间同立构共聚物E:嵌段共聚物 F:接枝共聚物5.乳液聚合中有三相存在,它们分别是:A:单体液滴 B:引发剂集合态 C:胶束 D:增溶胶束 E:高分子态 F:乳液液滴。
问答题 40%(共60分)1.辨析高分子化学中引发剂和催化剂的区别.5%2.作图说明连锁聚合和逐步聚合时随着聚合反应程度的增大,单体转化率和产物平均聚合度的不同变化趋势,并结合上述变化趋势阐述自由基聚合和逐步聚合机理的不同。
10%3.分别简述自由基聚合反应中自动加速现象和逐步聚合反应中的官能团等活性概念,以及凝胶化现象。
10%4.简述悬浮聚合和乳液聚合中分散原理和方法有何不同。
5%5.综合考虑自由基聚合中引发剂分解动力学方程,自由基聚合微观动力学方程以及动力学链长方程,阐述当改变引发剂浓度后对上述聚合参数会产生什么影响。
高分子化学练习题(答案)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)。
2012年研究生现代高分子化学复试题目一、什么是三大合成材料?写出三大合成材料中各主要品种的名称,并指出它们的聚合反应分别属于连锁聚合还是逐步聚合。
解:三大合成材料是指合成塑料、合成纤维和合成橡胶。
(1)合成塑料的主要品种有:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等。
上述四种单体的聚合反应均属连锁聚合反应。
聚乙烯CHnCH22CH2n聚丙稀nCH2 CH CH2CH CH3n聚氯乙烯nCH2 CHCl CH2CHCl n聚苯乙烯nCH2 CHC6H2CHC6H5n上述四种单体的聚合反应均属连锁聚合反应。
(2)合成纤维的主要品种有:涤纶(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、锦纶(尼龙-6和尼龙-66)、腈纶(聚丙烯腈)。
涤纶nHO CH22OH+nHOOC COOH H O CH22OC C OH+ 2n-1 H2OnO O逐步聚合尼龙-6 nNH CH2 5CO NH CH2 5COn○1用水作引发剂属于逐步聚合。
○2用碱作引发剂属于连锁聚合。
尼龙-66nH2N CH2 6NH2+nHOOC CH2 4COOH H NH CH2 6NHOC CH2 4CO OH+ 2n-1 H2On逐步聚合实际上腈纶常是与少量其它单体共聚的产物,属连锁聚合。
(3)合成橡胶主要品种有:丁苯橡胶,顺丁橡胶等。
丁苯橡胶H2C CHCH CH2+H2C CHC6H2CH CHCH2CH2CHC6H5连锁聚合顺丁橡胶nCH2CHCH CH2CH CHCH2n二、连锁聚合与逐步聚合的不同特点进行比较。
三、谈谈你对活性阴离子聚合的理解(概念、原理及应用等)。
答:活性阴离子聚合的定义:在阴离子聚合中,单体一经引发成活性阴离子活性种,就以相同的模式进行链增长,一般无终止,直至单体耗尽,几天乃至几周都能保持活性,这样的聚合称为活性阴离子聚合。
难终止的原因有:1.活性链末端都是阴离子,无法双基终止;2反离子为金属离子,无H+可供夺取终止3夺取活性链中的H-需要很高的能量,也难进行。
活性阴离子聚合的机理特征是快引发、慢增长、无终止、无链转移。
根据无终止的机理特征,活性阴离子聚合可以有下列应用:(1)合成分子量均一的聚合物,用作凝胶色谱技术测定分子量时的填料标样。
(2)制备嵌段聚合物利用阴离子聚合,相继加入不同活性的单体进行聚合,就可以合成得嵌段聚合物,这一原理已用来生产苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。
(3)制备带有特殊官能团的遥爪聚合物,活性聚合结束,加入二氧化碳、环氧乙烷或二异氰酸酯进行反应,形成带有羧基、羟基、氨基等端基的聚合物。
如果是双阴离子引发,则大分子链两端都有这些端基就成为遥爪聚合物。
四、等离子体对聚合和聚合物化学反应有何作用,传统聚合反应与等离子体态聚合有何区别?五、与引发剂引发聚合相比,光引发聚合有何优缺点?举例说明直接光引发、光引发剂引发和光敏剂间接引发的聚合原理。
六、可控/“活性”自由基聚合的基本原则是什么?简述氮氧稳定自由基法、引发转移终止剂法、原子转移自由基聚合法、可逆加成-断裂转移(RAFT)法可控自由基聚合的基本原理。
七、简要介绍ATRP体系组成,原理,适用体系,优点、缺点、存在的问题、应用,你认为工业化的最大障碍,最新研究进展,我国研究者做过哪些工作。
ATRP体系组成ATRP体系:单体、引发剂、金属活化剂以及配体。
单体:除了苯乙烯以外,丙烯酸酯类、丙烯腈、丙烯酰胺等。
引发剂:活泼卤代烷,如α-卤代乙苯、α-卤代丙酸乙酯等。
金属活化剂: 通过其可逆氧化还原反应,实现特定基团在活性种与休眠种之间的可逆转移。
因此作为金属活化剂必须有可变的价态,一般为低价态过渡金属盐如CuCl 和 CuBr、RuCl2等。
配体的作用:(a) 增加过渡金属盐活化剂在有机相中的溶解性,(b) 与过渡金属配位后对其氧化还原电位产生影响,从而可用来调节活化剂的活性。
基本原理:(1)引发在引发阶段,处于低氧化态的转移金属卤化物M t n从有机卤化物R-X中吸取卤原子X,生成引发自由基R·及处于高氧化态的金属卤化物Mtn+1-X。
自由基R·可引发单体聚合,形成链自由基R-M·。
R-M·可从高氧化态的金属络合物Mtn+1-X中重新夺取卤原子而发生钝化反应,形成R-M-X,并将高氧化态的金属卤化物还原为低氧化态M t n。
(2)增长在链增长阶段,R-Mn-X与R-X一样(不总是一样)可与M t n发生促活反应,生成相应的R-Mn·和Mt n+1-X,同时若R-Mn·与Mt n+1-X又可反过来发生钝化反应生成R-Mn-X和Mt n,则在自由基聚合反应进行的同时,始终伴随着一个自由基活性种与有机大分子卤化物休眠种的可逆转换平衡反应。
ATRP的优点:适用单体范围宽,聚合条件温和,分子设计能力强,可以合成无规、接枝、嵌段、星形、超支化及端基功能聚合物。
ATRP的缺点:烷基卤化物(R-X)对人体有较大的毒害,低氧化态的过渡金属复合物易被空气氧化,储存困难,价高,不易制得,不易处理;过渡金属催化剂的去除有一定困难,需要使用较大量的催化剂来加速反应却不能提高分子量,对反应体系的pH值较敏感ATRP应用:接枝聚合物、超支化聚合物、嵌段聚合物、星型聚合物、其他类型聚合物。
八、四种主要聚合方法的概念、体系主要组成和优缺点比较(场所、机理、产物、工艺等)。
本体聚合:单体本身在不加溶剂以及其它介质的条件下,由引发剂、光、热、辐射作用下引发的聚合反应。
优点:无杂质,产品纯度高,聚合设备简单。
宜制造板材、型材、透明制品等。
缺点:体系粘度大,聚合热不易扩散,反应难以控制,易局部过热,分子量分布宽,影响机械性能。
自动加速作用大,严重时可导致爆聚溶液聚合:是将单体和引发剂溶于适当溶剂中,在溶液状态下进行的聚合反应。
优点:(1)聚合热易扩散,聚合反应温度易控制;(2)体系粘度低,自动加速作用不明显;反应物料易输送;(3)体系中聚合物浓度低,向高分子的链转移生成支化或交联产物较少,因而产物分子量易控制,分子量分布较窄;(4)可以溶液方式直接成品缺点:(1)单体被溶剂稀释,聚合速率慢,产物分子量较低;(2)存在溶剂链转移反应,因此必须选择链转移常数小的溶剂,否则链转移反应会限制聚合产物的分子量;(3)消耗溶剂,溶剂的回收处理,设备利用率低,导致成本增加;(4)溶剂很难完全除去;(5)溶剂的使用导致环境污染问题悬浮聚合: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珠悬浮于水中由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。
优点:(1)体系粘度低,聚合热易扩散,聚合反应温度易控制,聚合产物分子量分窄;(2)分子量比溶液聚合高,杂质比乳液聚合的少;(3)聚合产物为固体珠状颗粒,易分离、干燥缺点:(1)存在自动加速作用;(2)必须使用分散剂,且在聚合完成后,很难从聚合产物中除去,会影响聚合产物的x 性能(如外观、老化性能等);(3)聚合产物颗粒会包藏少量单体,不易彻底清楚,影响聚合物性能乳液聚合: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状液,由水溶性引发剂引发而进行的聚合反应优点:(1)水,廉价安全,聚合热易扩散,聚合反应温度易控制;(2)聚合体系即使在反应后期粘度也很低,因而也适于制备高粘性的聚合物;(3)聚合速率快,能获得高分子量的聚合产物,可低温聚合;(5)可直接以乳液形式使用。
缺点:(1)需固体产品时,分离繁琐,成本高;(2)产品中留有乳化剂等杂质,产物纯净性稍差九、活性聚合的特点?如何判断是否是活性聚合?活性自由基聚合的应用?活性聚合的特点:(1)聚合产物的数均聚合度等于消耗掉的单体浓度与引发剂的初始浓度之比X n = [M]0×Conversion / [I]0 (2)聚合产物的数均分子量与单体转化率呈线性增长关系(3)所有聚合物链同时增长,且聚合过程中增长连数量不变;聚合产物分子量具有单分散性(4)聚合物具有活性末端,有再引发单体聚合的能力如何判断是否是活性聚合:(1)数均分子量与单体转化率呈线性增长关系。
(2)In([M]0/[M])与反应时间t呈线性关系。
活性自由基聚合的应用:1. 嵌段共聚物的合成2. 梳状共聚物的合成3. 超支化聚合物的合成十、简要介绍自由基聚合的新引发体系。
十一、比较阴离子聚合、阳离子聚合、自由基聚合主要差别,哪一种聚合副反应最少,说明溶剂种类的影响,讨论其原因和本质。
十一、简述高分子合成化学的重要发展历程、获得诺贝尔奖的高分子科学家及其主要贡献。
1.高分子合成化学的重要发展1800年以前是棉麻丝毛等天然高分子直接使用或稍作处理后使用的年代19世纪,天然高分子进行化学改性,如天然橡胶的硫化、纤维素的硝化和赛璐珞的制备。
20世纪30年代是高分子合成化学形成的初期阶段。
1929年,Staudinger提出大分子概念;20世纪30年代通过缩聚和自由基聚合,合成了大量缩聚物(如聚酰胺、聚酯)和加聚物(如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等),确立了这两类聚合机理。
Carothers将聚合反应分成加聚和缩聚两类。
20世纪40年代,确立了共聚合和乳液聚合的机理。
生产了更多的缩聚物和加聚物,如丁苯橡胶、聚四氟乙烯、有机硅、丁基橡胶等。
1950年前后,涤纶和腈纶生产工业化。
20世纪50年代,Ziegler和Natta发明了配位聚合,合成了低密度聚乙烯和等规聚丙烯,开拓了新领域。
20世纪80年代,还发展了茂金属引发体系。
1956年Szwarc发现了活性阴离子聚合,为以后活性阳离子聚合和活性自由基聚合的开拓提供了思路。
配位聚合和离子聚合推动了溶液聚合技术,研制成功多种聚烯烃和合成橡胶,如顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、SBS等。
20世纪60年代,通用高分子向工程塑料盒特种高分子方向发展,如聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、聚酰亚胺等。
20世纪70-80年代,进一步向功能高分子发展,物理功能和化学功能高分子层出不穷。
液晶高分子也是这一时期开发成功的高性能聚合物。
通用高分子的高性能化和功能化将是长期不衰的重要研究方向。
2获得诺贝尔奖的高分子科学家及其主要贡献(1)Staudinger建立了高分子学说,1953年获诺贝尔化学奖(2)Ziegler和Natta发明了新的催化剂,使乙烯低压聚合制备高密度聚乙烯和丙烯定向聚合制备全同聚丙烯,实现工业化。
1963年他们分享了当年的诺贝尔化学奖。
(3)Flory在缩聚反应理论、高分子溶液的统计热力学和高分子链的构象统计等方面做出了一系列杰出的贡献,进一步完善了高分子学说。
1974年获诺贝尔化学奖。
(4)De Gennes把现代凝聚态物理学的新概念如软物质、标准度、复杂流体、分形、魔梯、图样动力学等嫁接到高分子科学的研究中来。