《高分子化学》课程试题答案

试题编号： 01 (A )

课程代号： 2040301 课程学时： 56

一、基本概念题（共15分,每题3分） ⒈ 聚合物的化学反应

天然聚合物或由单体经聚合反应合成的聚合物为一级聚合物,若其侧基或端基为反应性基团,则在适当的条件下可发生化学反应,从而形成新的聚合物(为二级聚合物),由一级聚合物变为二级聚合物的化学反应，谓之。 ⒉ 缩聚反应

含有两个或两个以上官能团的低分子化合物,在官能团之间发生反应, 缩去小分子的同时生成高聚物的可逆平衡反应，谓之。 ⒊ 乳化作用

某些物质能降低水的表面张力，能形成胶束，胶束中能增溶单体，对单体液滴有保护作用，能使单体和水组成的分散体系成为稳定的难以分层的乳液，这种作用谓之。

⒋ 动力学链长

一个活性中心，从引发开始到真正终止为止，所消耗的单体数目，谓之。

⒌ 引发剂半衰期

引发剂浓度分解至起始浓度的一半所需的时间，谓之。

二、填空题（共20分,每空1分）

⒈ 自由聚合的方法有 本体聚合 、 悬浮聚合、 溶液聚合 和 乳液聚合 。

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⒉ 逐步聚合的方法有 熔融缩聚、 溶液缩聚、 界面缩聚 和 固相缩聚 等 。

⒊ 聚氨酯大分子中有 氨基甲酸酯基、 异氰酸酯基、 脲基甲酸酯基 和 缩二脲基 等基团。

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 聚合物的化学反应 。

⒌ 聚合物按大分子主链的化学组成可分碳链聚合物、 杂链聚合物 、 元素有机聚合物 和 无机聚合物。

三、简答题（共20分每题5分） ⒈ 乳液聚合的特点是什么?

⑴ 以水为介质价廉安全,乳液聚合中聚合物的相对分子质量可以很高,但体系的粘度可以很低,故有利于传热,搅拌和物料输送,便于连续操作。 ⑵ 聚合物胶乳可以作为粘合剂、涂料或表面处理剂等直接利用。

⑶ 用于固体聚合物时需要加电解质破乳、水洗和干燥等工序，工艺过程较复杂，生产成本较悬浮聚合高。

⑷ 乳液聚合体系中基本上消除了自动加速成现象；乳液聚合的聚合速率可以很高，聚合物的相对分子质量也很高。

⑸ 产品中的乳化剂难以除净，影响聚合物的电性能。

⒉ 乙烯进行自由基聚合时，为什么得到低密度PE？写出产生长支链和短支链有关的化学反应方程式？

原因 ：乙烯高温、高压自由基聚合时，聚乙烯链自由基向聚乙烯大分子的转移反应不能忽略，链转移的结果使聚乙烯大分子产生长支链和C2～C4短支链。

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有关的化学反应方程式： 分子间转移生成长支链：

~~~CH2 CH2 + ~~~CH2 CH2~~~ ~~~CH2 CH3 + ~~~CH2 CH ~~~

CH2 CH + mCH2 CH2 CH2 CHCH2终止CH2 CH CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2增长

(支化PE)

分子内转移生成C2～C4短支链：

CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CHCH2CH3 2m CH2 CH增长

CH2 CH CH2 CH2CH2CH3CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH2CH2CH3终止

实验证明，在高压PE大分子中，平均每1000个碳原子内有20～30个乙基或正丁基短支链，有4～10个长支链。

向大分子转移和分子内转移是高压PE支化的原因。

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。

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共价键均裂，使均裂的两部分各带一个未成对独电子(自由电子)，这些带有未成对独电子的部分(原子、离子或基团)称为自由基。

自由基有三种：原子自由基、基团自由基和离子自由基。

R CH2 CH + CH2 CH ClCl

R CH CH + CH3 CHClClR CH2 CH2 + CH2 CClClR CH2 CH Cl + CH2 CH Cl

⒋ 何谓离子交换树脂? 写出合成强酸型阳离子交换树脂有关化学反应方程式。

nCH2 CH + mCH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CHCH2 CHCH2 CH CH2 CH CH2 CHCH2 CH CH2 CH

CH2 CH CH2 CHClCH2CH2Cl浓H2SO4 CH2 CH CH2 CH + H2O浓HNO3SO3HCH2 CHCH2 CH

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( ⑴ 、⑷ )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( ⑷ )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( ⑴、⑵ )聚合方法。

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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( ⑴ )

⑴ 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

⒌ 表征引发剂活性的参数是(⑵、⑷ )

⑴ kp (⑵ t1/2 ⑶ ki ⑷ kd

五、计算题（35分）

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； kp＝3.67×102 L/ mol.s； kd ＝2.0×10-6 s-1； kt＝9.30×106 L/ mol.s； c(I)＝0.01 mol / L； CM＝1.85×10-5； CI＝2×10-2；

甲基丙烯酸甲酯的密度为0.937 g./ cm3； 解：计算聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的平均聚合度Xn。

11c(I)CMCI （ 2 分） Xnkc(M)k1CD2 k10.150.852 1.08 （2分）

0.937103c(M)9.37 （2分）

100

kpc(M)2(fkdkt)1/2c(I)1/23.671029.374.46103 661/221/22(0.82.0109.3010)(10)（5分）

5

11=+1.85×10Xn1.08×4.46×103=2.08×10452×102×102+9.37 Xn=4032

5（3分）

+1.85×105+2.3×10=2.48×10-4（1分）⒉ (15分)甲基丙烯酸甲酯(M1)与苯乙烯(M 2)，在60℃下进行自由基共聚合。

已知：r 1= 0.46 , r 2=0.52 ；

计算：⑴ (10分)画出x'1~x1曲线（计算五个点）。

⑵ (5分)起始单体投料比 m1 ：m2 ＝0.85 ：0.15 (质量比)，聚合初期

'共聚物组成 x1 =？

计算结果（8分）

x1

'x1

0 0

0.1 0.156

0.2 0.266

0.3 0.351

0.4 0.423

0.5 0.490

0.6 0.559

0.7 0.629

0.8 0.715

0.9 0.829

1.0 1.0

x1,(A)x1(A)1-r21-0.52 0.471 （2分）

2-r1-r22-0.46-0.52x1,185/1000.855

85/10015/104（1分）

r1x12x1x20.460.85520.8550.145x0.7732222r1x12x1x2r2x20.460.85520.8550.1450.520.145

（2分）

x1' x1'1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 · 6

0 0.2 0.4 图 0.6 0.8 1.0 x 1 x'1~x1曲线（2分） ⒊ ( 5分) 欲使环氧树脂(环氧值为0.2)，用官能团等摩尔的二乙烯基三胺固化，用Carothers方程和Flory统计公式分别计算凝胶点Pc。

⑴（3分）用Carothers方程计算凝胶点Pc ：

Pc2272552200.7 f 20f527⑵ （2分）用Flory统计公式计算凝胶点Pc ：

Pc110.5 1.21/2(fc1)(51)

六、写出链引发反应方程式(共5分,每错一个方程式扣1分)

将下列单体和引发剂进行匹配（按单体逐个写出），写出可能发生的链引发反应方程式并指出聚合反应类型(自由基聚合?阳离子聚合?阴离子聚合?)。 ⒈ 单体

CH2＝C(CH3)COOCH3 ⒉ 引发剂

⑴ ABIN ⑵ Na＋ ⑶ BF3＋H2O 有关引发反应如下：

CH2＝C(CH3)COOCH3 既可以进行阴离子聚合，又可以进行自由基聚合： ABIN:

CH3CH3CH3CH3 C N N C CH3 2 CH3 C + N2CNCNCN

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CH3CH3CH3 C + CH2CCNCOOCH3CH3CH3CH3 C CH2 CCNCOOCH3

Na+ []Na

[]CH3CH3Na+Na+ CH2 C CH2 CCOOCH3COOCH3

CH3Na2 CH2 CCOOCH3

CH3CH3 CH2 CNa C CH2NaCOOCH3COOCH3

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