第七章聚合物化学反应
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聚合物化学反应习题1、聚合物化学反应浩繁,如何考虑合理分类,便于学习和研究? 答:聚合物化学反应主要有以下三种基本类型。
① 相对分子质量基本不变的反应,通常称为相似转变。
高相对分子质量的母体聚合物,在缓和的条件下,使基团转化为另一种基团,或把另一种基团引到分子链上,这种反应往往仅适用于分子链不含弱键的聚合物。
② 相对分子质量变大的反应,如交联、接枝、嵌段、扩链等。
③ 相对分子质量变小的反应,如解聚、无规断链、侧基和低分子物的脱除等。
2、聚集态对聚合物化学反应影响的核心问题是什么?举一例来说明促使反应顺利进行的措施。
答:核心问题是化学试剂与不同聚集态聚合物的接触反应前的扩散速率不同。
对于部分结晶聚合物,低分子反应物很难扩散入晶区,反应局限在无定形区内进行。
无定形聚合物处于玻璃态时,链段被冻结,也不利于低分子的扩散,最好在玻璃化温度以上或处于溶胀状态进行反应。
例如苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物是离子交换树脂的母体,须预先用适当溶剂溶胀,才易进行后续的磺化或氯甲基化反应。
聚合物如能预先配置成均相溶液,而后进行化学反应,则可消除聚集态方面的影响,但须注意生成物的熔解状况。
3、几率效应和邻近集团效应对聚合物基团反应有什么影响?各举一例说明。
答:几率效应是指,高分子链上的相邻基团做无规成对反应时,中间往往留有孤立基团,最高转化率受到几率的限制,称为几率效应。
例如聚氯乙烯与锌粉的反应,环化率只有86.5%。
高分子链上的邻近基团,包括反应后的基团都可以改变未反应基团的活性,这种影响称为邻近基团效应。
例如聚(甲基丙烯酸对-硝基苯基酯—co —丙烯酸)共聚物的水解反应。
在中性介质中,高水解速率是由邻位羧基的参与引起的。
羧基在形成负离子后,进攻邻近的酯基,形成酸酐,从而加速水解。
4、(略)CH 2CH 2CH Cl Cl CH CH 2Cl CH CH 2Cl CH CH 2Cl CH Zn CHCH 2CH CH 2CH ClCH 2CH CH CH 2CH 2CH 2 C CH 2 CHCH 3CO O CO COOCO CH 32 C CH 2 CHOCO O CO CH 3CH 2 C CH 2 CH5、从醋酸乙烯酯到维尼纶纤维,需要经过哪些反应?写出反应式、要点和关键。
第七章聚合物化学反应一、名称解释1. 聚合物化学反应:研究聚合物分子链上或分子链间官能团相互转化的化学反应过程。
聚合物的化学反应根据聚合物的聚合度和基团的变化(侧基和端基)可分为相似转变、聚合物变大的反应及聚合物变小的反应。
2. 功能高分子:是指具有传递、转换或储存物质、能量可信息的高分子,其结构特征是聚合物上带有特殊功能基团,其中聚合物部份起着载体的作用,不参与化学反应。
按功能的不同,可分为化学功能高分子、物理功能高分子和生物功能高分子。
3. 高分子试剂:也叫反应性高分子,即高分子试剂上的基团起着化学试剂的作用,它是各类高分子的化学试剂的总称。
4. 高分子催化剂:将能起催化剂作用的基团接到高分子母体上,高分子本身不发生变化,但能起催化低分子反应。
这种催化剂称作高分子催化剂,5. 低分子基质:低分子反应物中的特定基团与保护试剂作用后受到保护不再参与主反应,这种受到保护的低分子反应物称作低分子基质。
6. 高分子基质:将要准备反应的低分子化合物以共价键形式结合到聚合物载体上,得到高分子基质。
7. 接枝:通过化学反应,在某些聚合物主链上接上结构、组成不同的支链,这一过程称为接枝,形成的产物称为接枝共聚物。
8. 嵌段:形成嵌段共聚物的过程。
9. 扩链:分子量不高的聚合物,通过适当的方法,使多个大分子连接在一起,分子量因而增大的过程称为扩链。
10. 交联:聚合物在光、热、辐射、或交联剂作用下,分子链间形成共价键,产生凝胶或不溶物,这一过程称为交联。
交联有化学交联和物理交联。
交联的最终目的是提高聚合物的性能。
如橡胶的硫化等。
11. 交联剂:使聚合物交联的试剂。
12. 降解:降解是聚合度分子量变小的化学反应的总称。
它是高分子链在机械力、热、超声波、光、氧、水、化学药品、微生物等作用下,发生解聚、无规断链及低分子物脱除等反应。
13. 老化:聚合物及其制品在加工、贮存及使用过程中,物理化学性质及力学性能逐步变坏,这种现象称老化。
第七章聚合物化学反应一、名称解释1. 聚合物化学反应:研究聚合物分子链上或分子链间官能团相互转化的化学反应过程。
聚合物的化学反应根据聚合物的聚合度和基团的变化(侧基和端基)可分为相似转变、聚合物变大的反应及聚合物变小的反应。
2. 功能高分子:是指具有传递、转换或储存物质、能量可信息的高分子,其结构特征是聚合物上带有特殊功能基团,其中聚合物部份起着载体的作用,不参与化学反应。
按功能的不同,可分为化学功能高分子、物理功能高分子和生物功能高分子。
3. 高分子试剂:也叫反应性高分子,即高分子试剂上的基团起着化学试剂的作用,它是各类高分子的化学试剂的总称。
4. 高分子催化剂:将能起催化剂作用的基团接到高分子母体上,高分子本身不发生变化,但能起催化低分子反应。
这种催化剂称作高分子催化剂,5. 低分子基质:低分子反应物中的特定基团与保护试剂作用后受到保护不再参与主反应,这种受到保护的低分子反应物称作低分子基质。
6. 高分子基质:将要准备反应的低分子化合物以共价键形式结合到聚合物载体上,得到高分子基质。
7. 接枝:通过化学反应,在某些聚合物主链上接上结构、组成不同的支链,这一过程称为接枝,形成的产物称为接枝共聚物。
8. 嵌段:形成嵌段共聚物的过程。
9. 扩链:分子量不高的聚合物,通过适当的方法,使多个大分子连接在一起,分子量因而增大的过程称为扩链。
10. 交联:聚合物在光、热、辐射、或交联剂作用下,分子链间形成共价键,产生凝胶或不溶物,这一过程称为交联。
交联有化学交联和物理交联。
交联的最终目的是提高聚合物的性能。
如橡胶的硫化等。
11. 交联剂:使聚合物交联的试剂。
12. 降解:降解是聚合度分子量变小的化学反应的总称。
它是高分子链在机械力、热、超声波、光、氧、水、化学药品、微生物等作用下,发生解聚、无规断链及低分子物脱除等反应。
13. 老化:聚合物及其制品在加工、贮存及使用过程中,物理化学性质及力学性能逐步变坏,这种现象称老化。
橡胶的发粘、变硬、或龟裂,塑料制品的变脆、破裂等都是典型的聚合物老化现象。
导致老化的物理因素是热、光、电、机械应力等。
化学因素是氧、酸、碱、水以及生物霉菌的侵袭,实际上,老化是上述各因素的综合作用的结果。
14. 聚合物的无规降解:聚合物在热的作用下,大分子链发生任意断裂,使聚合度降低,形成低聚体,但单体收率很低(一般小于3%),这种热降解称为无规降解15. 聚合度相似的化学反应:如果聚合物的化学反应是发生在侧基官能团上,很显然这种化学反应不涉及聚合物大分子的聚合度,反应前后聚合度不变,把这种聚合物的化学反应称为聚合度相似的化学反应。
16. 遥爪高分子:含有反应性末端基团、能进一步聚合的高分子。
二、选择题1. 下列因素不能使聚合热降低的是(C )A.取代基的位阻效应B.共轭效应C.带上电负性强的取代基D.溶剂化2. 聚合度变大的化学反应是( C )APV Ac的醇解B纤维素硝化C高抗冲PS的制备D离子交换树脂的制备3. 聚合物热降解得到的单体收率最高的是( B )A 苯乙烯B 聚α-甲基苯乙烯C聚异丁烯D聚苯乙烯4. 聚甲醛合成后要加入乙酸酐处理,目的是( )A洗除低聚物B除去引发剂C提高聚甲醛热稳定性D增大聚合物分子量5. 在聚合物热降解过程中,单体回收率最高的聚合物是(A )。
A、聚甲基丙烯酸甲酯B、聚乙烯C、聚苯乙烯D、聚四氟乙烯6. 天然橡胶的塑炼属于(A )降解。
A、机械B、氧化C、光D、生物7. 在相同的条件下焚烧下列物质,污染大气最严重的是(A )。
A、聚氯乙烯B、聚乙烯C、聚丙烯D、有机玻璃8. 下列关于废弃塑料制品的处理方法中,最为恰当的是(D )。
A、将废弃物切成碎片,混在垃圾中填埋于土壤中B、将废弃物焚烧C、将废弃物倾倒于海洋中D、将废弃物应用化学方法加工成防水涂料或汽油9. 不饱和聚酯主要用途是用作玻璃纤维增强塑料的(A )。
A、胶黏剂B、分散剂C、引发剂D、催化剂10 下列材料制成的产品破损后不能进行热修补的是(D)。
A、聚氯乙烯塑料凉鞋B、自行车内胎11 高聚物受热分解时,发生侧链环化的聚合物是(C)A聚乙烯;B聚氯乙烯;C聚丙烯晴;D聚甲基丙酸甲酯11 聚醋酸乙烯乳液可作为胶黏剂使用,通常可用来粘接(D)。
A、玻璃制品B、塑料薄膜C、橡胶制品D、木材和纸张12 按照国务院办公厅下发的通知,从2008 年6 月1 日起,在全国范围内禁止生产、销售、使用厚度小于0.025 毫米的塑料购物袋。
下列说法错误的是(D)。
A、这项措施能达到节能减排的目的B、塑料购物袋是造成“白色污染”的来源之一C、塑料购物袋是由合成材料制成的D、为防止污染,可以将塑料购物袋直接烧掉13 防老剂D、属于(B)。
A、伯胺B、仲胺C、叔胺D、季胺14 属于可自然降解的高分子材料的是(B )。
A、丁苯橡胶B、纤维素C、聚丙烯D、聚氯乙烯15 乙丙橡胶的交联剂是(C )A、硫磺B、二元胺C、过氧化物D、紫外光16在苯乙烯光聚合中,加入安息香是起(B)作用A热引发剂B光敏剂C相对分子质量调节剂17 橡胶中加硫磺是因为它是(B)A抗老化剂B交联剂C着色剂18 聚甲醛合成后要加入乙酸酐处理,其目的是(C)A洗除低聚物B除去引发剂C提高聚甲醛热稳定性D加入少量环氧氯丙烷19 在聚合物降解过程中,单体回收率最高的聚合物是(D)A聚苯乙烯B聚乙烯C聚丙烯酸甲酯D聚四氟乙烯20 丁基橡胶常用硫磺做硫化剂,而不用过氧化物,是因为过氧化物(A)A产生的自由基会引起链断裂B反应不易控制C毒性大D过氧化物价格昂贵21 接技共聚物可采用(B )聚合方法。
A逐步聚合反应B聚合物的化学反应C阳离子聚合D 阴离子聚合22 聚合度变大的化学反应是(C )APV Ac的醇解B纤维素硝化C高抗冲PS的制备D离子交换树脂的制备23 为了提高棉织物的防蛀和防腐能力,可以采用烯类单体与棉纤维辐射技术或化学引发接枝的方法,最有效的单体是(C )ACH2=CH-COOH BCH2=CH-COOCH3C CH2=CH-CND CH2=CH-OCOCH324 为了改进聚乙烯(PE)的粘接性能,需加入第二单体( D )ACH2=CH-COOH BCH2=CH-COOCH3C CH2=CH-CND CH2=CH-OCOCH325 聚合物聚合度不变的化学反应是(A )A 聚醋酸乙烯醇解B 聚氨基甲酸酯预聚体扩链C 环氧树脂固化D 聚甲基丙烯酸甲酯解聚26 聚合物聚合度变小的化学反应是( D )A 聚醋酸乙烯醇解B 纤维素硝化C 环氧树脂固化D 聚甲基丙烯酸甲酯解散聚27. 属于功能高分子的是 ( A )A 离子交换树脂B SBSC HIPSD ABS28. 下列材料中属于功能高分子材料的是(D )①高分子膜 ②生物高分子材料 ③隐身材料 ④液晶高分子材料 ⑤光敏高分子材料 ⑥智能高分子材料A 、①②⑤B 、②④⑤⑥C 、③④⑤D 、全部三、简答题1. 何谓聚合物官能团的化学转化?在聚合物官能团的化学转化中,影响官能团转化的因素是什么?官能团的转化率一般为多少?答:由于高分子的化学反应是通过官能团的化学转化而实现的,所以又可以将聚合物的化学反应称为聚合物官能团的化学转化。
因为聚合物的化学反应的复杂性,官能团的转化,一般为86.5%。
这主要是因为扩散因素的影响、邻近基团的影响和相邻官能团成对反应的限制。
2、聚合物化学反应浩繁,如何考虑合理分类,便于学习和研究?答:聚合物化学反应主要有以下三种基本类型。
① 相对分子质量基本不变的反应,通常称为相似转变。
高相对分子质量的母体聚合物,在缓和的条件下,使基团转化为另一种基团,或把另一种基团引到分子链上,这种反应往往仅适用于分子链不含弱键的聚合物。
② 相对分子质量变大的反应,如交联、接枝、嵌段、扩链等。
③ 相对分子质量变小的反应,如解聚、无规断链、侧基和低分子物的脱除等。
3、聚集态对聚合物化学反应影响的核心问题是什么?举一例来说明促使反应顺利进行的措施。
答:核心问题是化学试剂与不同聚集态聚合物的接触反应前的扩散速率不同。
对于部分结晶聚合物,低分子反应物很难扩散入晶区,反应局限在无定形区内进行。
无定形聚合物处于玻璃态时,链段被冻结,也不利于低分子的扩散,最好在玻璃化温度以上或处于溶胀状态进行反应。
例如苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物是离子交换树脂的母体,须预先用适当溶剂溶胀,才易进行后续的磺化或氯甲基化反应。
聚合物如能预先配置成均相溶液,而后进行化学反应,则可消除聚集态方面的影响,但须注意生成物的熔解状况。
4、几率效应和邻近集团效应对聚合物基团反应有什么影响?各举一例说明。
答:几率效应是指,高分子链上的相邻基团做无规成对反应时,中间往往留有孤立基团,最高转化率受到几率的限制,称为几率效应。
例如聚氯乙烯与锌粉的反应,环化率只有86.5%。
CH 2CH 2CH 2CH 2CH 22CH 2CH 22CH 2高分子链上的邻近基团,包括反应后的基团都可以改变未反应基团的活性,这种影响称为邻近基团效应。
例如聚(甲基丙烯酸对-硝基苯基酯—co —丙烯酸)共聚物的水解反应。
在中性介质中,高水解速率是由邻位羧基的参与引起的。
羧基在形成负离子后,进攻邻近的酯基,形成酸酐,从而加速水解。
5. 聚乙烯、乙-丙二元共聚物大分子中无双键,说明其交联方法和交联的目的?并写出有关的化学反应方程式。
聚乙烯、乙-丙二元共聚物可以用过氧化物做交联剂与其共热而交联。
聚乙烯交联后,可增加强度,提高使用温度,乙-丙二元共聚物交联后成为有用的弹性体。
交联机理如下6、从醋酸乙烯酯到维尼纶纤维,需要经过哪些反应?写出反应式、要点和关键。
答:(1) 须经自由基聚合发应、醇解反应及缩醛化反应。
(2) 各步反应要点和关键如下:① 自由基聚合反应CH 2CHOCOCH 3n CH 2CHOCOCH 3n 要点:用甲醇为溶剂进行溶液聚合以制取适当相对分子质量的聚醋酸乙烯酯溶液。
关键:选择适宜的反应温度,控制转化率,用甲醇调节分子量以制得适当相对分子质量,且基本不存在不能被醇解的醋酸乙烯酯侧基。
② 醇解反应: CH 2 C CH 2 CH CH 3CO O CO CO O CO CH 3CH 2 C CH 2 CH OCO O CO CH 3CH 2 C CH 2 CH ROOR 2RORO + CH 2CH 2 ROH + CH CH 22 CH CH 2 CH CH 2CH CH 2CH 2CH OCOCH3nCH 2CH OH n要点:用醇、碱或甲醇钠作催化剂,在甲醇溶液中醇解。
关键:控制醇解度在98%以上。
③缩醛化反应(包括分子内和分子间) CHCH 2CH 2CH OH OH 2CHCH 2CH 2CH OO CH 2要点:用酸作催化剂在甲醛水溶液中反应。