2教材习题的参考答案-第二章缩聚和逐步聚合.doc
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教材各章习题的参考答案
第二章缩聚和逐步聚合
思考题
3.己二酸于下列化合物反应，哪些能形成聚合物？
a.乙醇
b.乙二醇
c.甘油
d.苯酐
e.己二胺 key：b c e
4.写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？
答：
与反应物配比有关系。
15.体形缩聚时有哪些基本条件？平均官能度如何计算？
答：首先体系应是多官能度体系，即f>2.然后进一步交联，从而生成体形聚合物。
平均官能度：若等基团数，则f=∑N if i∕∑N i
若两基团数不等，则f=2NAf A∕NA+NB
17.简述不饱和聚酯的配方原则和固化原理。
答：不饱和聚酯是主链中含有双键的聚酯，双键可与苯乙烯共聚而交联，用来生产玻璃纤维，增强塑料。
其固化原理：其固话原理分两个阶段：一是预聚缩，制备分子量数若干的线性聚合物。
二是玻璃纤维的粘结，成型和交联固化。
配方原则：如以对苯磺酸作催化剂，可令1.2mol丙二醇，0.67mol马来酸酐，0.33mol邻苯二甲酸酐。
其中丙二醇过量可弥补挥发损失，并封锁两端。
加甲苯或二甲苯作溶剂，帮助脱水，通氮或二氧化碳以防氧化变色。
18.比较合成涤纶聚酯的两条技术及其选用原则。
说明涤纶聚合度的控制方法和分段聚合的原因。
答：酯交换法：
分三步
1.甲酯化：对苯二甲酸与少过量甲醇反应，的对苯二甲酸二甲酯。
2.酯交换：对苯二甲酸二甲酯与乙二醇进行酯交换反应，形成聚酯低聚物。
3.终缩聚：使聚酯低酸物自缩聚或酯交换，借减压和高温，逐步提高聚合度。
直接酯化：对苯二甲酸与过量乙二醇在200c下先酯化成低聚合度的聚对苯二甲醇酯，而后在280c下终缩聚成高聚合度的最终聚酯产品。
控制方法：
间接酯化。
甲酯化和酯交换阶段，并不考虑等基团数比。
终缩聚阶段根据乙二醇的馏出量，自然调节两基团数比，逐步逼近等当量，达到预定聚合度。
间接酯化：前段预缩聚条件270c，2000-3300pa，后段缩聚条件：280-285c，60-130pa
分段聚合原因：能使副产物乙二醇不断流出，是对苯二甲酸乙二醇自缩聚或酯交换，逐步提高聚合度。
26.从原料配比，预聚物结构，预聚条件，固化特性等方面来比较碱催化和酸催化酚醛树脂。
答：碱催化酚醛树脂：要求醛过量，形成酚醛无规预聚物。
预聚条件：将苯酚，40％甲醛水溶液，氢氧化钠或氨等混合，回流1-2h。
固化特性：主要用作粘结剂。
酸催化酚醛预聚物：要求苯酚过量，形成结构预聚物
预聚条件，将熔融状态的苯酚加入反应釜内，加热到95c。
先后加入草酸和甲醛水
溶液，在回流温度下反应1-2h。
固化特性：主要用于模塑粉。
第二章缩聚和逐步聚合
计算题
1.通过碱滴定法和红外光谱法，同时测得21.3 g聚己二酰己二胺试样中含有
2.50 10-3mol羧基。
根据这一数据，计算得数均分子量为8520。
计算时需作什么假定？如何通过实验来确定的可靠性？如该假定不可靠，怎样由实验来测定正确的值？
解：，，，
上述计算时需假设：聚己二酰己二胺由二元胺和二元酸反应制得，每个大分子链平均只含一个羧基，且羧基数和胺基数相等。
可以通过测定大分子链端基的COOH和NH2摩尔数以及大分子的摩尔数来验证假设的可靠性，如果大分子的摩尔数等于COOH和NH2的一半时，就可假定此假设的可靠性。
用气相渗透压法可较准确地测定数均分子量，得到大分子的摩尔数。
碱滴定法测得羧基基团数、红外光谱法测得羟基基团数
2. 羟基酸HO-(CH2)4-COOH进行线形缩聚，测得产物的质均分子量为18,400 g/mol-1，试计算：a. 羧基已经醌化的百分比 b. 数均聚合度 c. 结构单元数
解：已知
根据得：p=0.989，故已酯化羧基百分数为98.9%。
3. 等摩尔己二胺和己二酸进行缩聚，反应程度p为0.500、0.800、0.900、0.950、0.980、0.990、0.995，试
求数均聚合度、DP 和数均分子量，并作－p关系图。
解：
p 0.500 0.800 0.900 0.950 0.970 0.980 0.990
0.995
2 5 10 20 33.
3 50 100 200
DP=X
n
/2 1 2.5 5 10 16.65 25 50 100
M n =113；X
n
=18 244 583 1148 2278 3781 5668 11318 22618
8.等摩尔的乙二醇和对苯二甲酸在280℃下封管内进行缩聚，平衡常数K=4，求最终。
另在排除副产
物水的条件下缩聚，欲得，问体系中残留水分有多少？
解：
9. 等摩尔二元醇和二元酸缩聚，另加醋酸1.5%，p=0.995或0.999时聚酯的聚合度多少？
解：假设二元醇与二元酸的摩尔数各为1mol，则醋酸的摩尔数为0.015mol。
N a=2mol，N b=2mol，
mol
当p=0.995时，
当p=0.999时，
10. 尼龙1010是根据1010盐中过量的癸二酸来控制分子量，如果要求分子量为20000，问1010盐的酸值应该是多少？（以mg KOH/g计）
解：尼龙1010重复单元的分子量为338，则其结构单元的平均分子量M=169
假设反应程度p=1，
尼龙1010盐的结构为：NH3+（CH2）NH3OOC（CH2）8COO-，分子量为374。
由于癸二酸过量，假设Na（癸二胺）=1，N b（癸二酸）=1.0/0.983=1.0173，则
酸值
11. 己内酰胺在封管内进行开环聚合。
按1 mol己内酰胺计，加有水0.0205mol、醋酸0.0205mol，测得产物的端羧基为19.8 mmol，端氨基2.3mmol。
从端基数据，计算数均分子量。
解：NH(CH2)5CO +H2O————HO-CO（CH2）5NH-H
└-------┘
0.0205-0.0023 0.0023
NH(CH2)5CO +CH3COOH————HO-CO（CH2）5NH-COCH3
└-------┘
0.0205-0.0175 0.0198-0.0023
M=113
13. 邻苯二甲酸酐与甘油或季戊四醇缩聚，两种基团数相等，试求：
a. 平均官能度
b. 按Carothers法求凝胶点
c. 按统计法求凝胶点
解：a、平均官能度：
1）甘油：
2）季戊四醇：
b、Carothers法：
1）甘油：
2）季戊四醇：
c、Flory统计法：
1）甘油：
2）季戊四醇：
16.AA、BB、A3混合体系进行缩聚，N A0=N B0=3.0，A3中A基团数占混合物中A总数（ρ）的10%，试求p=0.970时的以及= 200时的p。
解：N A0=N B0=3.0，A3中A基团数占混合物中A总数（ρ）的10%，则A3中A基团数为0.3mol，A3的分子数为0.1 mol。
N A2=1.35mol；N A3=0.1mol；N B2=1.5mol
当p=0.970时，
时，
p=0.973
18. 制备醇酸树脂的配方为1.21mol 季戊四醇、0.50mol邻苯二甲酸酐、0.49mol丙三羧酸
[C3H5（COOH）3]，问能否不产生凝胶而反应完全？
解：根据配方可知醇过量。
，所以必须控制反应程度小于0.89过不会产生凝胶。
