ZY-高分子化學(xué)習(xí)題與答案

1、1 高分子化學(xué)習(xí)題與答案2 第一章緒論習(xí)題1. 說(shuō)明下列名詞和術(shù)語(yǔ)：(1)單體，聚合物，高分子，高聚物(2)碳鏈聚合物，雜鏈聚合物，元素有機(jī)聚合物，無(wú)機(jī)高分子(3)主鏈，側(cè)鏈，側(cè)基，端基(4)結(jié)構(gòu)單元，單體單元，重復(fù)單元，鏈節(jié)(5)聚合度，相對(duì)分子質(zhì)量，相對(duì)分子質(zhì)量分布(6)連鎖聚合，逐步聚合，加聚反應(yīng)，縮聚反應(yīng)(7)加聚物，縮聚物，低聚物2與低分子化合物比較，高分子化合物有什么特征？3. 從時(shí)間轉(zhuǎn)化率、相對(duì)分子質(zhì)量轉(zhuǎn)化率關(guān)系討論連鎖聚合與逐步聚合間的相互關(guān)系與差別。4. 舉例說(shuō)明鏈?zhǔn)骄酆吓c加聚反應(yīng)、逐步聚合與縮聚反應(yīng)間的關(guān)系與區(qū)別。5. 各舉三例說(shuō)明下列聚合物(1)天然無(wú)機(jī)高分子，天然有機(jī)高

2、分子，生物高分子。(2)碳鏈聚合物，雜鏈聚合物。(3)塑料，橡膠，化學(xué)纖維，功能高分子。6. 寫(xiě)出下列單體的聚合反應(yīng)式和單體、聚合物的名稱(chēng)(1) ch2=chf (2) ch2=ch(ch3)2ch3| (3) ch2=c | coo ch3(4) ho- ( ch2)5- cooh (5) ch2ch2ch2o |_| 7. 寫(xiě)出下列聚合物的一般名稱(chēng)、單體、聚合反應(yīng)式，并指明這些聚合反應(yīng)屬于加聚反應(yīng)還是縮聚反應(yīng)，鏈?zhǔn)骄酆线€是逐步聚合？ (1) - ch2- ch-n-| coo ch3 (2) - ch2- ch-n- |ococh3(3) - ch2- c = ch- ch2-n- | c

3、h3 (4) -nh(ch2)6nhco(ch2)4co-n- (5) -nh(ch2)5co-n- 8. 寫(xiě)出合成下列聚合物的單體和反應(yīng)式：(1) 聚苯乙烯(2) 聚丙烯(3) 聚四氟乙烯3 (4) 丁苯橡膠(5) 順丁橡膠(6) 聚丙烯腈(7) 滌綸(8) 尼龍 6,10 (9) 聚碳酸酯(10) 聚氨酯9. 寫(xiě)出下列單體形成聚合物的反應(yīng)式。指出形成聚合物的重復(fù)單元、結(jié)構(gòu)單元、單體單元和單體，并對(duì)聚合物命名，說(shuō)明聚合屬于何類(lèi)聚合反應(yīng)。10. 寫(xiě)出聚乙烯、聚氯乙烯、尼龍66、維尼綸、天然橡膠、順丁橡膠的分子式，根據(jù)表 1-4 所列這些聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量，計(jì)算這些聚合物的聚合度。根據(jù)計(jì)算結(jié)果

4、分析做塑料、纖維和橡膠用的聚合物在相對(duì)分子質(zhì)量和聚合度上的差別。11 如何用實(shí)驗(yàn)測(cè)定一未知單體的聚合反應(yīng)是以逐步聚合還是以連鎖聚合機(jī)理進(jìn)行的。12. 閱讀自學(xué)內(nèi)容，寫(xiě)出自己對(duì)高分子科學(xué)的認(rèn)識(shí)。第一章緒論習(xí)題答案1(1) 單體：能夠形成聚合物中結(jié)構(gòu)單元的小分子化合物。高分子：由許多結(jié)構(gòu)相同的簡(jiǎn)單的單元通過(guò)共價(jià)鍵重復(fù)連接而成的相對(duì)分子質(zhì)量很大的化合物。由于對(duì)大多數(shù)高分子而言，其均由相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)重復(fù)連接而成，故也成為聚合物或高聚物。(2) 碳鏈聚合物：聚合物主鏈完全由碳原子構(gòu)成的聚合物。雜鏈聚合物：主鏈除碳外還含有氧、氮、硫等雜原子的聚合物。元素有機(jī)聚合物：主鏈不含碳，而側(cè)基由有機(jī)基團(tuán)組成的聚合物

5、。無(wú)機(jī)高分子；主鏈和側(cè)基均無(wú)碳原子的高分子。(3) 主鏈：貫穿于整個(gè)高分子的鏈稱(chēng)為主鏈。側(cè)鏈：主鏈兩側(cè)的鏈稱(chēng)為側(cè)鏈。側(cè)基：主鏈兩側(cè)的基團(tuán)稱(chēng)為側(cè)基。端基：主鏈兩端的基團(tuán)稱(chēng)為端基。(4) 結(jié)構(gòu)單元：高分子中多次重復(fù)的且可以表明合成所用單體種類(lèi)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。重復(fù)單元：聚合物中化學(xué)組成相同的最小單位，又稱(chēng)為鏈節(jié)。單體單元：聚合物中具有與單體相同化學(xué)組成而不同電子結(jié)構(gòu)的單元。(5) 聚合度：高分子鏈中重復(fù)單元的數(shù)目稱(chēng)為聚合度。相對(duì)分子質(zhì)量：重復(fù)單元的相對(duì)分子質(zhì)量與聚合度的乘積即為高分子的相對(duì)分子質(zhì)量。對(duì)于高分子來(lái)說(shuō)，通過(guò)聚合反應(yīng)獲得每一大分子相對(duì)分子質(zhì)量都相同的聚合物幾乎是不可能的，這種聚合物相對(duì)分子質(zhì)量

6、的多分散性又稱(chēng)為聚合物相對(duì)分子質(zhì)量分布，可用重均相對(duì)分子質(zhì)量與數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量的比值表示其分布寬度。(6) 加聚反應(yīng)：?jiǎn)误w通過(guò)相互加成而形成聚合物的反應(yīng)?？s聚反應(yīng)：帶有多個(gè)可相互反應(yīng)的官能團(tuán)的單體通過(guò)有機(jī)化學(xué)中各種縮合反應(yīng)消去某些小分子而形成聚合物的反應(yīng)。連鎖聚合： 在鏈引發(fā)形成的活性中心的作用下，通過(guò)鏈增長(zhǎng)、鏈終止、 鏈轉(zhuǎn)移等基元反應(yīng)在chclch2chcoohch2ho ch2 6nh2 + hooc ch2 8coohch2ch2ch2oh2n ch2 6 nh2 + hooc ch2 8coohocn ch2 6nco + ho ch2 4oh4 極短時(shí)間內(nèi)形成高分子的反應(yīng)。逐步聚合：

7、通過(guò)單體上所帶的能相互反應(yīng)的官能團(tuán)逐步反應(yīng)形成二聚體、三聚體、四聚體等，直到最終在數(shù)小時(shí)內(nèi)形成聚合物的反應(yīng)。(7) 加聚物：通過(guò)加成聚合獲得的聚合物，其重復(fù)單元與單體分子式結(jié)構(gòu)相同、僅電子結(jié)構(gòu)不同，同時(shí)聚合物相對(duì)分子質(zhì)量是單體相對(duì)分子質(zhì)量的整數(shù)倍。縮聚物：通過(guò)縮聚反應(yīng)得到的聚合物。低聚物：相對(duì)分子質(zhì)量在102-104的分子。2從轉(zhuǎn)化率和時(shí)間的關(guān)系看：連鎖聚合，單體轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸增加；逐步聚合， 反應(yīng)初期單體消耗大部分，隨后單體轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間延長(zhǎng)增加緩慢。從相對(duì)分子質(zhì)量與轉(zhuǎn)化率關(guān)系看：連鎖聚合， 在任何時(shí)刻均生成高分子量的聚合物；逐步聚合，反應(yīng)初期只生成低聚物，隨轉(zhuǎn)化率增加，聚合物相對(duì)分子

8、質(zhì)量逐漸增加，高分子量的聚合物需數(shù)十小時(shí)才能生成。3絕大多數(shù)烯類(lèi)單體的加聚反應(yīng)屬于連鎖聚合，如聚甲基丙烯酸甲酯的合成、聚苯乙烯的合成，都屬于加聚和連鎖聚合。但反過(guò)來(lái)，并不是所有的連鎖聚合都是加聚反應(yīng)，如3-甲基 -1-丁烯的聚合，反應(yīng)是連鎖聚合，但由于發(fā)生氫轉(zhuǎn)移，其最終產(chǎn)物不是加聚物，不屬于加聚反應(yīng)。絕大多數(shù)縮聚反應(yīng)屬于逐步聚合反應(yīng)。如尼龍-6,6 的合成，反過(guò)來(lái)，不是所有逐步聚合都屬縮聚反應(yīng)，如聚氨酯的合成，屬逐步聚合，但產(chǎn)物卻是加聚產(chǎn)物。4(1) 天然無(wú)機(jī)高分子：石棉、金剛石、云母天然有機(jī)高分子：纖維素、土漆、天然橡膠生物高分子：蛋白質(zhì)、核酸(2) 碳鏈聚合物：聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯雜鏈

9、聚合物：聚甲醛、聚酰胺、聚酯(3) 塑料： pe、pp、pvc、ps 橡膠：丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠化學(xué)纖維：尼龍、聚酯、腈綸、丙綸功能高分子：離子交換樹(shù)脂、光敏高分子、高分子催化劑5(1)(2)(3)(4)(5)c hc h2fnc h2c hfn氟乙烯聚氟乙烯c h2cc h3c h3nc h2cch3ch3n異丁烯聚異丁烯c h2cc ooch3c h3nc h2cc h3c ooch3n甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯h o(c h2) 5c oohnh(c h2)5c oohnw- 羥基己酸聚 w- 羥基己酸c h2c h2c h2onoc h2c h2c h2n環(huán)氧丙烷

10、聚環(huán)氧丙烷6. 5 h2cchcooch3nch2chcooch3n丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯加聚反應(yīng)、連鎖聚合（1）（2）（3）（4）（5）ch2chococh3nch2chococh3n醋酸乙烯聚醋酸乙烯加聚反應(yīng)、連鎖聚合ch2cch3hcch2nch2cch3chch2n異戊二烯聚異戊二烯加聚、連鎖聚合nh2(ch2)6nh2n+cooh(ch2)4coohn己二胺己二酸尼龍 -66( 聚己二酰己二胺)逐步、聚合縮聚nh(ch2)5conh+oh-nh(ch2)5connh(ch2)5con逐步聚合開(kāi)環(huán)聚合連鎖聚合開(kāi)環(huán)聚合己內(nèi)酰胺尼龍 -6nh(ch2)6nhoc(ch2)4con7. (1

11、)(2)(3)(4)(5)ch2chnch2chch2chch3nch2chch3nccffffncffcffnch2chchch2nch2chchch2nch2chchch2nccch2hch2hn+ch2chmmch2chn6 (6)(7)(8)(9)(10)ch2chcnnch2chcnnhooccoohn+hoch2ch2ohncococh2ch2onh2n(ch2)6nh2n+hooc(ch2)8coohnnh(ch2)6nhoc(ch2)8cococl2 +nhocch3ch3ohnocch3ch3oconocnrnco +nn horohconhrnhcooronn8. 聚乙烯m

12、0=28， dp=214310714。聚氯乙烯m0=62.5，dp=800 2400。尼龍 -6,6 m0=226，dp=5380。維尼綸m0=86，dp=698 872。天然橡膠m0=68，dp=29415882。順丁橡膠m0=52，dp=48085769。從相對(duì)分子質(zhì)量和聚合度來(lái)比較，三者的關(guān)系為：橡膠塑料纖維。7 第二章逐步聚合習(xí)題1、 解釋下列概念反應(yīng)程度和轉(zhuǎn)化率當(dāng)量系數(shù)和過(guò)量分?jǐn)?shù)平衡縮聚和不平衡縮聚均縮聚、混縮聚和共縮聚線(xiàn)形縮聚和體型縮聚平均官能度和凝膠點(diǎn)光能團(tuán)和官能度熱塑性樹(shù)脂和熱固性樹(shù)脂結(jié)構(gòu)預(yù)聚物和無(wú)規(guī)預(yù)聚物2、 討論下列縮聚反應(yīng)環(huán)化的可能性。m=210。3、 寫(xiě)出并描述下列反應(yīng)

13、所形成的聚酯的結(jié)構(gòu)，聚酯結(jié)構(gòu)與反應(yīng)物相對(duì)量有無(wú)關(guān)系。如有關(guān)系，請(qǐng)說(shuō)明差別。4、 用堿滴定法和紅外光譜法均測(cè)得21.3g 聚己二酰己二胺試樣中2.5010-3mol 的羧基。計(jì)算該聚合吳的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量為8520，計(jì)算時(shí)需做什么假定？如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定其可靠性 ?如該假定不可靠，如何由實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定正確的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量? 5、 等摩爾二元醇與二元酸在外加酸催化下進(jìn)行縮聚，證明從 p從 0.98 到 0.99 所需的時(shí)間與從開(kāi)始到p=0.98 所需的時(shí)間相近。6、 等摩爾二元酸與二元胺縮聚，平衡常數(shù)為1000，在封閉體系中反應(yīng)，問(wèn)反應(yīng)程度和聚合度能達(dá)到多少？如果羧基起始濃度為4mol/l ，要使聚

14、合度達(dá)到200，需將 h2o降低到怎樣的程度？7、 尼龍 -1010 是根據(jù)1010 鹽中過(guò)量的癸二酸控制相對(duì)分子質(zhì)量的。如果要求數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量為2104，反應(yīng)程度為0.995 ，問(wèn)配料時(shí)的當(dāng)量系數(shù)和過(guò)量分?jǐn)?shù)各是多少？8、 等摩爾二元醇和二元酸縮聚，另加 1.5% （ mol） 醋酸調(diào)節(jié)相對(duì)分子質(zhì)量。p=0.995 及 0.999時(shí)，聚酯的聚合度各為多少？加1%（mol）醋酸時(shí)，結(jié)果如何？（醋酸%（mol）濃度以二元酸計(jì)）9、 等摩爾的二元酸和二元胺縮聚時(shí)，畫(huà)出p=0.95，0.99 和 0.995 時(shí)的數(shù)均分子質(zhì)量分布曲線(xiàn)和重均分子質(zhì)量分布曲線(xiàn)，并計(jì)算數(shù)均聚合度和重均聚合度，比較二者的相對(duì)

15、分子質(zhì)量分布的寬度。10、計(jì)算下列混合物的凝膠點(diǎn)，各物質(zhì)的比例為摩爾比a、鄰苯二甲酸酐：甘油=3.0： 2.0 b、鄰苯二甲酸酐：甘油=1.50：0.98 c、鄰苯二甲酸酐：甘油=4.0： 1.0 d、鄰苯二甲酸酐：甘油：乙二醇=1.50：0.99：0.00211、鄰苯二甲酸酐與官能團(tuán)等摩爾的季戊四醇縮聚，試求：a平均官能度b按 carothers法求凝膠點(diǎn)。c按統(tǒng)計(jì)法求凝膠點(diǎn)。8 12、苯酚和甲醛采用酸和堿催化聚合，其原料配比、預(yù)聚體結(jié)構(gòu)、固化方法等方面有哪些不同？13、 1000g 環(huán)氧樹(shù)脂（環(huán)氧值為0.2 ） 用等當(dāng)量的乙二胺或二次乙基三胺（ h2nch2ch2nhch2ch2nh ）固

16、化，以過(guò)量10% 計(jì)，試計(jì)算兩種固化劑的用量。14、合成下列無(wú)規(guī)和嵌段共聚物：15、不飽和聚酯樹(shù)脂的主要原料為乙二醇、馬來(lái)酸酐和鄰苯二甲酸酐，試說(shuō)明三種原料各起什么作用，比例調(diào)整的原則。用苯乙烯固化的原理是什么？考慮室溫固化使用何種引發(fā)體系？第二章逐步聚合習(xí)題答案1a.反應(yīng)程度：參加反應(yīng)的官能團(tuán)與起始官能團(tuán)總數(shù)之比。轉(zhuǎn)化率：參加反應(yīng)的單體分子數(shù)與初始投料單體分子數(shù)之比。b.當(dāng)量系數(shù)：起始兩種官能團(tuán)數(shù)之比，記為，1。過(guò)量分?jǐn)?shù)：過(guò)量單體的過(guò)量分子數(shù)與不過(guò)量單體的分子數(shù)之比。c.平衡縮聚 :通常指平衡常數(shù)小于103的縮聚反應(yīng)。不平衡縮聚 :通常指平衡常數(shù)大于103的縮聚反應(yīng)，或根本不可逆的縮聚反應(yīng)。

17、d.均縮聚：由一種單體進(jìn)行的縮聚反應(yīng). 混縮聚；由兩種均不能獨(dú)自縮聚的單體進(jìn)行的縮聚為混縮聚. 共縮聚： 在均縮聚中加入第二種單體或在混縮聚中加入第三甚至第四種單體進(jìn)行的縮聚反應(yīng)。e.線(xiàn)型縮聚： 2 官能度單體或2-2 體系的單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，聚合過(guò)程中，分子鏈線(xiàn)形增長(zhǎng)，最終獲得線(xiàn)型聚合物的縮聚反應(yīng)。體型縮聚： 有官能度大于2 的單體參與的縮聚反應(yīng)，聚合過(guò)程中，先產(chǎn)生支鏈，再交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)，這類(lèi)聚合過(guò)程稱(chēng)為體型縮聚。f.平均官能度：反應(yīng)體系中平均每一個(gè)分子帶有的能參加反應(yīng)的官能團(tuán)數(shù)。凝膠點(diǎn)：開(kāi)始出現(xiàn)凝膠時(shí)的臨界反應(yīng)程度。g.官能團(tuán)：?jiǎn)误w分子中能參見(jiàn)反應(yīng)并能表征反應(yīng)類(lèi)型的原子或原子團(tuán)。官能度；一

18、個(gè)分子上參加反應(yīng)的官能團(tuán)數(shù)。h.熱塑性樹(shù)脂加熱時(shí)可塑化、冷卻時(shí)則固化成型，能如此反復(fù)進(jìn)行這種受熱行為的樹(shù)脂。熱固性樹(shù)脂：體型縮聚中形成的線(xiàn)型和支鏈型預(yù)聚物可熔融塑化，受熱后經(jīng)固化反應(yīng)形成體型聚合物。該聚合物加熱后不能再塑化、成型，把這樣的預(yù)聚物稱(chēng)為熱固性樹(shù)脂。i.無(wú)規(guī)預(yù)聚物：結(jié)構(gòu)不確定,未反應(yīng)的官能團(tuán)無(wú)規(guī)排布的預(yù)聚物。結(jié)構(gòu)預(yù)聚物：具有特定的活性端基或側(cè)基的預(yù)聚物。2a.m=2 時(shí)， -氨基酸易脫氨。m=3，4 時(shí)，易成穩(wěn)定的五、六元環(huán)。其余主要進(jìn)行線(xiàn)型縮聚。b.m=2，3，二元酸在一定條件下可脫羧成五、六元酸酐。其余主要進(jìn)行線(xiàn)型縮聚。單體成的環(huán)越穩(wěn)定，則單體越易環(huán)化，而不利于線(xiàn)型縮聚。反之，成

19、的環(huán)越不穩(wěn)定，則不易成環(huán)，主要進(jìn)行線(xiàn)型縮聚。影響線(xiàn)型縮聚聚合物的分子量的因素；反應(yīng)程度、反應(yīng)平衡、單體的當(dāng)量比3. 因?yàn)?wi/ ni，wi=21.3g, =8520，ni=2.5 103，因此計(jì)算時(shí)假定每個(gè)大分子鏈平均含有一個(gè)羧基。a、co ch2 nh5cocoo ch2 ooc ch2 coo ch2 o224b、conhnnm9 可用氣相滲透壓法等準(zhǔn)確測(cè)定數(shù)均分子量，并檢驗(yàn)此假定的可靠性。4. 等摩爾反應(yīng)，外加酸催化的聚酯合成反應(yīng)中:=kc0t + 1=1/(1-p) p=0.98 時(shí)，=50，所需反應(yīng)時(shí)間t1=49/ k c0 p=0.99 時(shí)，=100，所需反應(yīng)時(shí)間t2=99/ k

20、 c0所以， t22t1，p 從 0.98 到 0.99 所需時(shí)間與從開(kāi)始到p=0.98 所需時(shí)間相近。5封閉體系：=1/（1-p）= k1/2+ 1，p=0.97，=33。開(kāi)放體系：=1/（1-p）=kc0/pnw1/2nw=0.1mol/l 6. a.尼龍 -1010 結(jié)構(gòu)單元的平均分子量為0=169，=0。=118。b.單體非等當(dāng)量投料，=（1+） /（1+-2 p） 。 =0.993，q=0.007。7 =0.985 ，p=0.995 時(shí)，=80p=0.999 時(shí)，=117 =0.99，p=0.995 時(shí)，=100 p=0.999 時(shí)，=166 9按 carothers 法計(jì)算 : a

21、.pc=0.833 b.pc=0.844 c.不能交聯(lián)d.pc=0.838 按統(tǒng)計(jì)法計(jì)算: a.pc=0.707 b.pc=0.714 c.pc=1.158，不能交聯(lián)d.pc=0.710 10a.=2.67 b.pc=0.749 c.pc=0.517 11. 酸催化堿催化苯酚：甲醛（摩爾比）6：5 6：7 預(yù)聚體結(jié)構(gòu)線(xiàn)型低聚物線(xiàn)型、支化酚醇固化方法加入交聯(lián)劑加熱固化直接加熱固化12等當(dāng)量固化：需乙二胺的量：0.5mol 需二次乙基三胺：0.4mol 。過(guò)量 10% 固化：需乙二胺的量：0.55mol 需二次乙基三胺：0.44mol 。13a.將 - 氨基己酸與對(duì)氨基苯甲酸共縮聚，可得無(wú)規(guī)共聚物

22、。將二者分別均縮聚所得的低聚物進(jìn)一步共縮聚可得嵌段共聚物。b.對(duì)苯二甲酸、己二酸、乙二醇共縮聚，得無(wú)規(guī)共聚物。10 第三章 自由基聚合習(xí)題1. 舉例說(shuō)明自由基聚合時(shí)取代基的位阻效應(yīng)、共軛效應(yīng)、 電負(fù)性、氫鍵和溶劑化對(duì)單體聚合熱的影響。2. 什么是聚合上限溫度、平衡單體濃度？根據(jù)表3-3 數(shù)據(jù)計(jì)算丁二烯、苯乙烯40、80oc自由基聚合時(shí)的平衡單體濃度。3. 什么是自由基聚合、陽(yáng)離子聚合和陰離子聚合？4. 下列單體適合于何種機(jī)理聚合： 自由基聚合，陽(yáng)離子聚合或陰離子聚合？并說(shuō)明理由。ch2=chcl ，ch2=ccl2， ch2=chcn ， ch2=c(cn)2，ch2=chch3，ch2=c(

23、ch3)2，ch2=chc6h5，cf2=cf2，ch2=c(cn)coor，ch2=c(ch3)- ch=ch2。5. 判斷下列烯類(lèi)單體能否進(jìn)行自由基聚合，并說(shuō)明理由。ch2=c(c6h5)2， clch=chcl ， ch2=c(ch3)c2h5， ch3ch=chch3，ch2=c(ch3)cooch3，ch2=chococh3，ch3ch=chcooch3。6. 對(duì)下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行討論：（1）乙烯、乙烯的一元取代物、乙烯的1,1-二元取代物一般都能聚合，但乙烯的 1,2- 取代物除個(gè)別外一般不能聚合。（2）大部分烯類(lèi)單體能按自由基機(jī)理聚合，只有少部分單體能按離子型機(jī)理聚合。（3） 帶有

24、 - 共軛體系的單體可以按自由基、 陽(yáng)離子和陰離子機(jī)理進(jìn)行聚合。7. 以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑， 寫(xiě)出苯乙烯、 醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯自由基聚合歷程中各基元反應(yīng)。8. 對(duì)于雙基終止的自由基聚合反應(yīng)，每一大分子含有1.30 個(gè)引發(fā)劑殘基。假定無(wú)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，試計(jì)算歧化終止與偶合終止的相對(duì)量。9. 在自由基聚合中 , 為什么聚合物鏈中單體單元大部分按頭尾方式連接? 10. 自由基聚合時(shí)，單體轉(zhuǎn)化率與聚合物相對(duì)分子質(zhì)量隨時(shí)間的變化有何特征？與聚合機(jī)理有何關(guān)系？11. 自由基聚合常用的引發(fā)方式有幾種？舉例說(shuō)明其特點(diǎn)。12. 寫(xiě)出下列常用引發(fā)劑的分子式和分解反應(yīng)式。其中哪些是水溶性引發(fā)劑，哪些是油溶性引

25、發(fā)劑，使用場(chǎng)所有何不同？（1）偶氮二異丁腈，偶氮二異庚腈。（2）過(guò)氧化二苯甲酰，過(guò)氧化二碳酸二乙基己酯，異丙苯過(guò)氧化氫。（3）過(guò)氧化氫 - 亞鐵鹽體系，過(guò)硫酸鉀 - 亞硫酸鹽體系，過(guò)氧化二苯甲酰-n,n二甲基苯胺。13.60oc 下用碘量法測(cè)定過(guò)氧化二碳酸二環(huán)己酯(dcpd) 的分解速率，數(shù)據(jù)列于下表，求分解速率常數(shù)kd(s-1) 和半衰期 t1/2(hr) 。時(shí)間 (hr) 0 0.2 0.7 1.2 1.7 dcpd 濃度（ mol/l ）0.0754 0.0660 0.0484 0.0334 0.0228 14. 解釋引發(fā)效率、誘導(dǎo)分解和籠蔽效應(yīng)。15. 如何判斷自由基聚合引發(fā)劑的活性？

26、自由基聚合在選擇引發(fā)劑時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？11 16. 推導(dǎo)自由基聚合動(dòng)力學(xué)方程時(shí)，作了哪些基本假定？17. 聚合反應(yīng)速率與引發(fā)劑濃度平方根成正比，對(duì)單體濃度呈一級(jí)反應(yīng)各是哪一機(jī)理造成的？18. 在什么情況下會(huì)出現(xiàn)自由基聚合反應(yīng)速率與引發(fā)劑濃度的下列關(guān)系？（1）一次；（2）零次；（3）二分之一與零次之間； （4）二分之一與一次之間。19. 在什么情況下會(huì)出現(xiàn)自由基聚合反應(yīng)速率與單體濃度的下列關(guān)系？（1）一次與一點(diǎn)五次之間；（2）一點(diǎn)五次；（3）一點(diǎn)五與二次之間。20. 某一熱聚合反應(yīng)經(jīng)測(cè)定屬于參分子引發(fā)，試推導(dǎo)聚合反應(yīng)速率方程，并寫(xiě)明在推導(dǎo)過(guò)程中作了哪些基本假定？21. 以過(guò)氧化二苯甲酰作引發(fā)劑

27、，在60oc進(jìn)行苯乙烯 ( 密度為 0.887) 聚合動(dòng)力學(xué)研究，引發(fā)劑用量為單體重量的0.109%，rp=0.25510-4mol/l s，f=0.80 ，自由基壽命為 0.82 秒，聚合度為 2460。（1）求 kd、kp、kt的大小，建立三個(gè)常數(shù)的數(shù)量級(jí)概念。（2）比較單體濃度和自由基濃度的大小。（3）比較 ri、rp、rt的大小。22. 單體濃度 0.2mol/l ，過(guò)氧類(lèi)引發(fā)劑濃度為4.2 10-3mol/l, 在 60oc下加熱聚合。如引發(fā)劑半衰期為44hr，引發(fā)劑引發(fā)效率 f=0.80 ，kp=145l/mols，kt=7.0107 l/mol s，欲達(dá) 5% 轉(zhuǎn)化率，需多少時(shí)間

28、？23. 什么是自動(dòng)加速現(xiàn)象？產(chǎn)生的原因是什么？對(duì)聚合反應(yīng)及聚合物會(huì)產(chǎn)生什么影響？24. 什么是凝膠效應(yīng)和沉淀效應(yīng)？舉例說(shuō)明。25. 氯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯聚合時(shí)，都存在自動(dòng)加速現(xiàn)象，三者有何異同？26. 氯乙烯懸浮聚合時(shí)， 選用半衰期適當(dāng) （2hr）的引發(fā)劑，基本上接近勻速反應(yīng)，解釋其原因。27. 用過(guò)氧化二苯甲酰作引發(fā)劑，苯乙烯聚合時(shí)各基元反應(yīng)活化能為ed=125.6，ep=32.6，et=10kj/mol ，試比較從 50 oc增至 60 oc以及從 80 oc增至 90 oc，討論總反應(yīng)速率常數(shù)和聚合度變化的情況。28. 什么叫鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)？有幾種形式？對(duì)聚合反應(yīng)速率和聚合物的相

29、對(duì)分子質(zhì)量有何影響？29. 什么叫鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)？與鏈轉(zhuǎn)移速率常數(shù)有何關(guān)系？30. 動(dòng)力學(xué)鏈長(zhǎng)的定義是什么？分析沒(méi)有鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)與有鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)時(shí)動(dòng)力學(xué)鏈長(zhǎng)與平均聚合度的關(guān)系。31. 以過(guò)氧化二特丁基作引發(fā)劑， 在 60oc下研究苯乙烯聚合。 已知苯乙烯溶液濃度為 1.0 mol/l ，引發(fā)劑濃度為0.01 mol/l ，60 oc下苯乙烯密度為0.887g/ml ，溶劑苯的密度為0.839g/ml （假定聚合體系為理想溶液體系） 。引發(fā)和聚合的初速率分別為 4.0 10-11 和 1.5 10-7 mol/l s。cm=8.010-5，ci=3.210-4，cs=2.310-6。求：（1）fkd=？

30、（2）聚合初期聚合度。（3）聚合初期動(dòng)力學(xué)鏈長(zhǎng)。32. 按上題條件制備的聚苯乙烯相對(duì)分子質(zhì)量很高，常加入正丁硫醇（cs=21）調(diào)節(jié)，問(wèn)加入多少才能制得相對(duì)分子質(zhì)量為8.5 萬(wàn)的聚苯乙烯？12 33用過(guò)氧化二苯甲酰作引發(fā)劑，苯乙烯在60 oc進(jìn)行本體聚合。已知 i=0.04 mol/l ，f=0.8 ，kd = 2.0 10-6s-1，kp = 176 l/mol s，kt = 3.6 107 l/mol s，60 oc下苯乙烯密度為0.887g/ml ，ci = 0.05 ，cm =0.85 10-4。求：（1）引發(fā)、向引發(fā)劑轉(zhuǎn)移、向單體轉(zhuǎn)移三部分在聚合度倒數(shù)中各占多少百分比？（2）對(duì)聚合度各

31、有什么影響？34. 醋酸乙烯酯在 60oc以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑進(jìn)行本體聚合，其動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)如下：i=0.02610-3 mol/l ，m=10.86 mol/l，f=1，kd = 1.16 10-5s-1，kp = 3700 l/mol s，kt = 7.4 107 l/mol s，cm =1.91 10-4，歧化終止占動(dòng)力學(xué)鏈終止的 90% ，求所得聚醋酸乙烯酯的聚合度。35. 在 100 毫升甲基丙烯酸甲酯中加入0.0242 克過(guò)氧化二苯甲酰，于60 oc下聚合，反應(yīng) 1.5 小時(shí)后得到 3 克聚合物，用滲透壓法測(cè)得相對(duì)分子質(zhì)量為831,500。知 60 oc下引發(fā)劑的半衰期為48 小時(shí)，

32、 f=0.8 ，ci = 0.02 ，cm =0.1 10-4，甲基丙烯酸甲酯密度為0.93 g/ml 。求：（1）甲基丙烯酸甲酯在60 oc下的 kp2/kt值。（2）在該溫度下歧化終止和偶合終止所占的比例。36. 聚氯乙烯的相對(duì)分子質(zhì)量為什么與引發(fā)劑濃度基本上無(wú)關(guān)而僅取決于聚合反應(yīng)溫度？試求 45、50、60 oc下聚合所得聚氯乙烯的相對(duì)分子質(zhì)量。( cm = 125 exp-30.5/rt)37. 討論下列幾種鏈轉(zhuǎn)移、鏈增長(zhǎng)、再引發(fā)速率常數(shù)的相對(duì)大小對(duì)聚合反應(yīng)速率和聚合物相對(duì)分子質(zhì)量的影響：（1）kp ktr ka kp（2）kp ktr ka kp（3）kp ktr ka kp（4）k

33、p ktr ka kp（5）kp ktrka = 0 38. 分析誘導(dǎo)期產(chǎn)生的原因？與阻聚劑有何關(guān)系？試從阻聚常數(shù)比較硝基苯、對(duì)苯醌、 dpph、三氯化鐵和氧的阻聚效果。第三章自由基聚合習(xí)題答案1. 解：聚乙烯是最簡(jiǎn)單的聚合物，主鏈無(wú)取代基，在考慮取代基的各種影響因素時(shí)，可以此為標(biāo)準(zhǔn)，其聚合熱h=-88.8kj/mol 。(1) 位阻效應(yīng)：?jiǎn)误w中取代基間作用小，而聚合物中由于主鏈共價(jià)鍵約束而使取代基之間產(chǎn)生作用， 從而儲(chǔ)存了部分能量，因此取代基的空間效應(yīng)對(duì)聚合物影響大于單體，含取代基的單體可將部分反應(yīng)熱以?xún)?nèi)能形式存儲(chǔ)，從而使聚合熱減小，例如，異丁烯， h=-54 kj/mol 。(2)共軛效應(yīng)

34、： 取代基在單體中存在共軛效應(yīng)，而形成聚合物后，共軛作用消失， 共軛效應(yīng)使內(nèi)能降低，從而使聚合熱降低。例如丁二烯的聚合熱h=-73.0 kj/mol. (3)電負(fù)性取代基： 取代基電負(fù)性強(qiáng)時(shí)，聚合熱升高， 例如氯乙烯， h=- 95.8 kj/mol 。(4)氫鍵和溶劑化作用：這種作用在單體中比在聚合物中要強(qiáng)得多，使聚合熱降低，例如丙烯酸的聚合熱h=-67 kj/mol 。2. 解：(1)聚合和解聚處于平衡狀態(tài)時(shí)的反應(yīng)溫度稱(chēng)為聚合上限溫度。聚合解聚平衡時(shí)的殘存單體濃度稱(chēng)為平衡單體濃度。13 (2) 丁二烯： 40， me=1.52310-8moll-1；80， me=3.76610-7moll

35、-1。苯乙烯 : 40， me=6.3610-7mol l-1; 80， me=1.335 10-5moll-1。3. 解：自由基聚合：通過(guò)自由基引發(fā)進(jìn)行鏈增長(zhǎng)得到高聚物的聚合反應(yīng)。陰離子聚合：由陰離子引發(fā)并進(jìn)行增長(zhǎng)的聚合反應(yīng)。陽(yáng)離子聚合：由陽(yáng)離子引發(fā)并進(jìn)行增長(zhǎng)的聚合反應(yīng)。4. 解: (1)ch2=ch-cl ，氯原子的誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)作用相反，且均較弱，所以離子聚合困難，只能自由基聚合。(2)ch2=c(cl)2，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，同時(shí)比氯乙烯多一個(gè)氯原子，誘導(dǎo)作用加強(qiáng)，可進(jìn)行陰離子和自由基聚合。(3)ch2=ch-cn ，氰基為吸電子基團(tuán)，可降低雙鍵的電子云密度，可進(jìn)行陰離子和自由基聚合，在一

36、定條件下還可進(jìn)行陪位聚合。(4)ch2=ch(cn)2，兩個(gè)氰基的誘導(dǎo)吸電子作用過(guò)強(qiáng)，只能進(jìn)行陰離子聚合。(5)ch2=chch3，甲基可產(chǎn)生供電超共軛效應(yīng)，但強(qiáng)度不大，同時(shí)聚合產(chǎn)生的烯丙基自由基穩(wěn)定， 不會(huì)增長(zhǎng)為大分子，故不發(fā)生自由基和離子聚合，只在特殊的絡(luò)合引發(fā)劑作用下進(jìn)行配位聚合。(6)ch2=c(ch3)2， 兩個(gè)甲基能產(chǎn)生較強(qiáng)的給電子效應(yīng)，可進(jìn)行陽(yáng)離子聚合。在一定條件下可發(fā)生配位聚合。(7)ch2=ch-c6h5，共軛體系，電子流動(dòng)性大，易極化，可發(fā)生自由基、陰離子、陽(yáng)離子聚合。(8)cf2=cf2，四個(gè)氟原子均產(chǎn)生吸電子誘導(dǎo)作用，但結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，機(jī)化度小，同時(shí)氟原子體積小，可發(fā)生自由基

37、聚合。(9)兩個(gè)吸電子基產(chǎn)生很強(qiáng)的吸電子誘導(dǎo)作用，只可進(jìn)行陰離子聚合。(10)ch2=c(ch3)ch=ch2，共軛體系， 電子流動(dòng)性大，發(fā)生自由基、 陰離子、 陽(yáng)離子聚合。5. 解: (1)ch2=c(c6h5)2，不能，兩個(gè)苯基取代基，體積太大，空間位阻大，只生成二聚體。(2)cl-ch=ch-cl ，不能，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，極化度低，且位阻大。(3)ch2=c(ch3)-ch2ch3，不能，兩個(gè)供點(diǎn)基團(tuán)，位阻大，只能陽(yáng)離子或配位聚合。(4)ch3-ch=ch-ch3，不能，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，極化度低，且位阻大。(5)ch2=c(ch3)-cooch3，能，酯基誘導(dǎo)與共軛作用大于甲基共電作用，還可進(jìn)行陰離

38、子聚合。(6)ch2=chococh3，能，羰基產(chǎn)生吸電誘導(dǎo)作用而氧產(chǎn)生給電子共軛作用，二者作用相抵，只能自由基聚合。(7)ch3-ch=ch-cooch3，不能，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，極化度低，且位阻大。6. 解: (1)對(duì)單取代乙烯，空間位阻小，可以聚合；對(duì)于1,1-二取代乙烯，一般情況下，取代基體積不大，空間位阻小，同時(shí)不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)使之更易極化，故1,1-二取代乙烯也可聚合；1,2-二取代乙烯， 主要是結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的兩端取代基的空間位阻要比單端二取代的位阻大得多，使之難以聚合。(2)對(duì)烯類(lèi)單體來(lái)說(shuō)，其參加聚合的官能團(tuán)部分絕大多數(shù)情況下是碳碳雙鍵或叁鍵，碳碳雙鍵或叁鍵的兩個(gè)碳電負(fù)性相同，不會(huì)使電子云密度大變

39、化。大多數(shù)烯類(lèi)單體的取代基的給電子或吸電子效應(yīng)不是很強(qiáng)；自由基是電中性的，對(duì)其穩(wěn)定作用沒(méi)有太嚴(yán)格的要求，幾乎所有取代基對(duì)自由基都有一定的穩(wěn)定作用，因此發(fā)生自由基聚合的單體多。少數(shù)帶有強(qiáng)電子效應(yīng)取代基的單體， 使碳碳雙鍵或叁鍵的電子云密度發(fā)生較大變化，且取代基對(duì)生成的離子活性中心有很好的穩(wěn)定作用，才能進(jìn)行離子聚合。(3)- 體系單體具有大共軛效應(yīng)，可在誘導(dǎo)極化下產(chǎn)生電子云的流動(dòng)，從而產(chǎn)生利于在相應(yīng)反應(yīng)條件下的電子云密度分布，使反應(yīng)容易進(jìn)行， 因此這類(lèi)單體可發(fā)生自由基、陰離子、陽(yáng)離子聚合。7. 解: 14 ch3cch3cnnncch3cnch32 ch3cch3cn+ n2（1）苯乙烯ch3cc

40、h3cn+ch2chch3cch3cnch2ch鏈引發(fā)鏈增長(zhǎng)鏈終止ch3cch3cnch2ch+ch2chnch3cch3cnch2chch2chnch3cch3cnch2chch2chn2ch3cch3cnch2chch2chnchch2hcch2cch3cnch3n（2）醋酸乙烯ch3cch3cn+ch2chococh3ch3cch3cnch2chococh3鏈引發(fā)鏈增長(zhǎng)鏈終止ch3cch3cnch2chococh3+nch3cch3cnch2chococh3ch2chococh3n2ch3cch3cnch2chococh3ch2ch2nch2chococh3ch3cch3cnch2cho

41、coch3ch2chococh3nococh3+ ch3cch3cnch2chococh3chchnococh315 （3）甲基丙烯酸甲酯ch3cch3cn+ch2ccooch3ch3cch3cnch2ccooch3鏈引發(fā)鏈增長(zhǎng)鏈終止ch3cch3cnch2ccooch3+nch3cch3cnch2ccooch3ch2ccooch3n2ch3cch3cnch2ccooch3ch2n+ ch3cch3cnch2chococh3chcncooch3ch3ch3ch3ch2ccooch3ch3ch3ch3ch3cch3cnch2ccooch3ch2ccooch3nch3ch3cooch3chch3c

42、ooch3ch3偶合ch3cch3cnch2ccooch3ch2ncooch3cch3ccch3ooch3c ooch3ch2cch3cch2cooch3ch3cnch3n歧化8. 解: 偶合終止占30% ，歧化終止占70% 。9. 解：可從以下兩方面考慮：(1) 從位阻上看， 自由基與含取代基一端靠近時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大位阻，反應(yīng)能壘較頭- 尾方式高； (2) 從生成的自由基的穩(wěn)定性看，通過(guò)頭- 尾方式生成的自由基在帶有取代基的碳上，這樣取代基可起共軛穩(wěn)定作用。10. 解：自由基聚合時(shí)， 引發(fā)劑是在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)逐漸分解釋放自由基的，因此單體是逐次與產(chǎn)生的自由基作用增長(zhǎng)的，故轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸增加。

43、而對(duì)產(chǎn)生的一個(gè)活性中心來(lái)說(shuō)，它與單體間反應(yīng)的活化能很低，kp值很大，因此瞬間內(nèi)就可生成高聚物。因此，從反應(yīng)一開(kāi)始有自由基生成時(shí)，聚合物分子量就很大，反應(yīng)過(guò)程中任一時(shí)刻生成的聚合物分子量相差不大。11. 解：自由基聚合最常用的引發(fā)方式是引發(fā)劑引發(fā)。引發(fā)劑可分為熱分解型和氧化還原型兩大類(lèi)。 熱分解型引發(fā)劑主要有兩大類(lèi)，偶氮類(lèi)和過(guò)氧化物類(lèi)。偶氮類(lèi)如偶氮二異丁腈，45-65 下使用，引發(fā)時(shí)產(chǎn)生氮?dú)?，只生成一種自由基，性質(zhì)穩(wěn)定。過(guò)氧化物類(lèi)，如過(guò)氧化二苯甲酰，分解有副反應(yīng)存在，性質(zhì)不穩(wěn)定。其它應(yīng)用相對(duì)多的引發(fā)方式包括熱引發(fā)、光引發(fā)、輻射引發(fā)。12. 解：(1)偶氮二異丁腈：偶氮二異庚腈：ch2ccnch3

44、nnccnch3ch2ch2ccnch3+ n2hcch3ch3hcch3h3chcch3ch32(2)過(guò)氧化二苯甲酰：coo ococoo2無(wú)單體2+ 2co216 過(guò)氧化二碳酸二乙基己酯：coo ocoooch2ch(ch2)3ch3ch2ch3h3c(ch2)3chch2h3ch2c2oh3c(ch2)3chch2h3ch2c+ co2異丙苯過(guò)氧化氫：cch3ch3oohcch3ch3o+ oh(3)過(guò)氧化氫 -亞鐵鹽體系：ho-oh + fe2+ oh- + ho? +fe3+過(guò)硫酸鉀 -亞硫酸鹽體系：s2o82- + so32-so42- + so4- + so3-過(guò)氧化二苯甲酰-n

45、,n -二甲苯胺：coo oco+nch3ch3coo+coo- +n+ch3ch3其中， (1)(2)和(3)的最后一組為油溶性引發(fā)劑用于本體、懸浮、油溶液聚合。前兩組為水溶性引發(fā)劑，用于乳液聚合、水溶液聚合。13. 解：根據(jù)數(shù)據(jù)作（i0/i ）與時(shí)間 t 的關(guān)系圖，由圖得kd=1.88510-4s-1，t1/2=1.02hr。14. 解：引發(fā)效率： 引發(fā)劑分解后， 只有一部分用來(lái)引發(fā)單體聚合，將引發(fā)聚合部分的引發(fā)劑占引發(fā)劑分解或消耗總量的分率稱(chēng)為引發(fā)效率，用f 表示。誘導(dǎo)分解： 指自由基向引發(fā)劑的轉(zhuǎn)移反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)果為自由基總數(shù)不變，但白白消耗一個(gè)引發(fā)劑分子，使f 下降。籠蔽效應(yīng)： 由于聚合

46、體系中引發(fā)劑的濃度低，引發(fā)劑分解生成的初級(jí)自由基處于溶劑分子的包圍中，限制了自由基的擴(kuò)散，導(dǎo)致初級(jí)自由基在籠內(nèi)發(fā)生副反應(yīng)，使f 下降。15. 解：?jiǎn)枺嚎赏ㄟ^(guò)引發(fā)劑分解反應(yīng)速率常數(shù)kd、分解活化能ed、分解半衰期t1/2、殘留分率i/i0來(lái)判斷引發(fā)劑活性，一般而言，在相同反應(yīng)條件下，kd越大， ed 越小， t1/2越小， i/i0越小，引發(fā)劑活性越高。問(wèn)：參見(jiàn)教科書(shū)70 頁(yè)。16. 解：在不考慮鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)的前提下，作了三個(gè)基本假定：等活性假定，即鏈自由基的活性與鏈長(zhǎng)無(wú)關(guān)；穩(wěn)態(tài)假定，即在反應(yīng)中自由基的濃度保持不變；聚合度很大假定。17. 解： rp與i1/2成正比是雙基終止造成的，rp與 m 成

47、正比是初級(jí)自由基形成速率遠(yuǎn)小于單體自由基形成速率的結(jié)果。18. 解：熱引發(fā)：rpi0；熱引發(fā)和引發(fā)劑引發(fā)并存：rpi00.5；引發(fā)劑引發(fā)，單雙基終止并存；rp i0.51；引發(fā)劑引發(fā)，單基終止：rpi0。19. 解：引發(fā)反應(yīng)速率由引發(fā)劑分解速率和單體自由基形成速率共同決定：rpm11.5；單體自由基形成反應(yīng)為引發(fā)反應(yīng)控制速率步驟：rpm1.5；引發(fā)劑引發(fā)同時(shí)伴有熱引發(fā)：rpm1.52。20. 解： r=-dm/dt=ri + rp1 + rp2 + rp3 + + rpn 條件 1：無(wú)鏈轉(zhuǎn)移= ri + rp假定 1：等活性假定 rp假定 2：聚合度很大= kpmm ? 條件 2：低轉(zhuǎn)化率=

48、kpm(ri/2kt) 假定 3：穩(wěn)態(tài)假定= kpm(kim3/2kt)1/2條件 3：雙基終止= kp(ki/2kt)1/2m2/5條件 4：三分子熱引發(fā)ri=kim321. 解：kd = 3.2410-6s-1 ;kp = 1.762 102l/mol s；kt=3.59 107l/mol s。17 m=8.529 mol/l；m=1.697 10-8 mol/l 。ri=2.07 10-8mol/l s； rt= ri；rp =2.55 10-5 mol/ls 。rpri= rp22. 答案： t = 24480s=6.8hr。23. 解：當(dāng)自由基聚合進(jìn)入中期后，隨轉(zhuǎn)化率增加，聚合速率自

49、動(dòng)加快，這一現(xiàn)象稱(chēng)為自動(dòng)加速現(xiàn)象。 這是由于凝膠效應(yīng)和沉淀效應(yīng)使鏈自由基的終止速率受到抑制，而鏈增長(zhǎng)速率變化不大， 從而使聚合速率加快。自動(dòng)加速現(xiàn)象可提高聚合反應(yīng)速率，但控制不好，會(huì)出現(xiàn)爆聚使聚合失敗。自動(dòng)加速現(xiàn)象使聚合物分子量分布變寬。24. 解：對(duì)于單體、聚合物、溶劑互溶的均相體系，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)入中期后，體系粘度加大，妨礙大分子鏈自由基的擴(kuò)散，導(dǎo)致鏈終止反應(yīng)速率常數(shù)隨粘度增大而迅速下降，而粘度變化對(duì)單體擴(kuò)散并不影響，鏈增長(zhǎng)反應(yīng)速率常數(shù)基本不變，由此表現(xiàn)出粘度增加的凈結(jié)果為聚合速率加速，這一現(xiàn)象稱(chēng)為凝膠效應(yīng)。例如，甲基丙烯酸甲酯在苯中聚合，當(dāng)單體濃度大于60%后，出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象。當(dāng)反應(yīng)體系為互

50、不相溶的非均相體系時(shí)，整個(gè)聚合反應(yīng)在異相中進(jìn)行，反應(yīng)形成的聚合物在一開(kāi)始就從體系中沉析出來(lái)，鏈自由基包裹在長(zhǎng)鏈形成的無(wú)規(guī)線(xiàn)團(tuán)內(nèi)，難以終止，從而使聚合速率加快，這種效應(yīng)稱(chēng)為沉淀效應(yīng)。如氯乙烯的聚合，聚合物不溶于單體，在很低轉(zhuǎn)化率下就產(chǎn)生自動(dòng)加速。25. 解: 氯乙烯不溶聚氯乙烯，反應(yīng)為非均相體系，沉淀效應(yīng)抑制鏈終止，故在很低轉(zhuǎn)化率下出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象。甲基丙烯酸甲酯不是其聚合物的良溶劑，自動(dòng)加速由凝膠效應(yīng)產(chǎn)生，在相同的聚合反應(yīng)條件下，自動(dòng)加速出現(xiàn)的比苯乙烯聚合體系要早。苯乙烯是聚苯乙烯的良溶劑，在相同聚合條件下，鏈自由基比較舒展,終止反應(yīng)相對(duì)容易 , 因此自動(dòng)加速出現(xiàn)的比甲基丙烯酸甲酯體系要晚。此

51、外，還應(yīng)注意三種單體的鏈終止方式不同。26. 解：氯乙烯懸浮聚合時(shí)，選用高活性和中等活性引發(fā)劑并用的引發(fā)體系。由于聚合本質(zhì)是非均相本體聚合，在轉(zhuǎn)化率較低時(shí)就出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象，高活性引發(fā)劑又保證了在聚合前期聚合速率就很快。隨反應(yīng)進(jìn)行，中活性引發(fā)劑逐漸發(fā)揮作用，再加上自動(dòng)加速，使反應(yīng)速率保持不變。27. 解：總反應(yīng)速率常數(shù)的變化：50 60， k2/k1=2.75；8090， k2/k1=2.34。聚合度變化：5060，2/1=0.675；80 90，2/1=0.719。28. 解：?jiǎn)枺烘溩杂苫鶌Z取其它分子上的原子，使原來(lái)的自由基終止，同時(shí)生成一個(gè)新的自由基，這種反應(yīng)稱(chēng)為鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。問(wèn)：鏈轉(zhuǎn)移的形

52、式包括：向單體、溶劑、引發(fā)劑、聚合物、外來(lái)試劑的轉(zhuǎn)移反應(yīng)。問(wèn)：對(duì)聚合反應(yīng)速率和聚合物相對(duì)分子質(zhì)量影響與鏈增長(zhǎng)速率常數(shù)kp、鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)速率常數(shù) ktr、再引發(fā)速率常數(shù)ka相對(duì)大小有關(guān)。具體情況參見(jiàn)書(shū)94 頁(yè)表 3-25。29. 解：鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)c=ktr/kp，為鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)速率常數(shù)與鏈增長(zhǎng)反應(yīng)速率常數(shù)之比，表示鏈轉(zhuǎn)移劑和單體對(duì)鏈自由基反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。30. 解；在自由基聚合中，將一個(gè)活性中心由引發(fā)開(kāi)始到活性中心消失期間消耗的單體分子數(shù)定義為動(dòng)力學(xué)鏈長(zhǎng)，用表示。它等于鏈增長(zhǎng)反應(yīng)速率與鏈引發(fā)反應(yīng)速率之比。沒(méi)有鏈轉(zhuǎn)移時(shí)，=/ （c/2 + d） ； 有鏈轉(zhuǎn)移時(shí)， 1/= （c/2 + d ） + cm

53、+ cii/m + css/m + cpp/m 。31. 解:fkd=2 10-9s-1聚合初期 =3750設(shè)苯乙烯 - 苯體系為理想混合體系，=420032. 答案：正丁硫醇用量= 4.210-3g/l。33. 答案：1/=1.329 10-3，其中向引發(fā)劑轉(zhuǎn)移占17.6%，向單體轉(zhuǎn)移占6.4%，引發(fā)劑引發(fā)（正18 常鏈終止）占76%。對(duì)聚合度的影響：正常鏈終止影響最大，其次是向引發(fā)劑的鏈轉(zhuǎn)移，向單體轉(zhuǎn)移影響最小。34. 答案：=5058。35. 答案：?jiǎn)枺簁p2/kt = 0.0115l/(mol ?s)。問(wèn)：偶合終止占16% ，歧化終止占84% 。36. 解：?jiǎn)枺?rp/ （rt + r

54、tr） ， 由于氯乙烯主要向單體轉(zhuǎn)移生成大分子，則有=rp/rtr，m， = 1/cm，cm = ktr，m/kp，由于鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)活化能高于鏈增長(zhǎng)反應(yīng)活化能，故溫度上升，cm增加。問(wèn)： 45，=817；50，=685；60，=487。37. kpktr，kakp 為正常鏈轉(zhuǎn)移。鏈轉(zhuǎn)移比鏈增長(zhǎng)幾率小得多，且新生成的自由基活性不變，因而 m 不變，故rp不變，而n減小。kpktr，kaktr，kakp 緩聚。新自由基活性降低，rp減小，同時(shí)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)使n減小。kpktr，kakp 衰減鏈轉(zhuǎn)移。不僅鏈轉(zhuǎn)移幾率比鏈增長(zhǎng)幾率大得多，同時(shí)新自由基活性也下降，雙重作用使rp減小甚多，n減小甚多。kpktr，

55、ka0高效阻聚。不僅鏈轉(zhuǎn)移幾率比鏈增長(zhǎng)幾率大得多，且鏈轉(zhuǎn)移生成的自由基穩(wěn)定，聚合停止，rp=0，n=0。38. 問(wèn)：當(dāng)體系存在阻聚雜質(zhì)時(shí)，開(kāi)始形成的自由基與雜質(zhì)反應(yīng)失去活性，使聚合初期聚合速率為零。當(dāng)阻聚雜質(zhì)消耗完后，才開(kāi)始正常聚合反應(yīng)。誘導(dǎo)期 t=ni0/ri，i0為阻聚劑濃度。阻聚效果：硝基苯 苯醌 dpph fecl3 氯cz(st 中) 0.326 518 536 14600 cz(mma 中 ) 5.5 2000 3300 ch2ccncnh2ccch3ch3chclh2ch2cchcch3ch219 習(xí) 題4 1、 1分析下列引發(fā)體系和單體，何種引發(fā)體系可引發(fā)何種單體聚合？聚合反應(yīng)

56、類(lèi)型是什么？寫(xiě)出鏈引發(fā)反應(yīng)式。引發(fā)體系單體2、解釋下列概念離子對(duì)異構(gòu)化聚合活性聚合3、 假定在異丁烯的聚合反應(yīng)中向單體鏈轉(zhuǎn)移是主要終止方式，聚合物末端是不飽和端基?，F(xiàn)有 4.0g 的聚合物使6.0ml 0.01mol/l 的 br ccl4溶液正好褪色，計(jì)算聚合物數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量。4、 異丁烯在 （ch2cl）2中用 sncl4h2o 引發(fā)聚合。 聚合速率rpsncl4h2o 異丁烯 2。起始生成的聚合物的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量為20,000， 1g 聚合物中含3.010-5mol 的羥基，不含氯。寫(xiě)出該聚合的引發(fā)、增長(zhǎng)、終止反應(yīng)方程式。推導(dǎo)聚合反應(yīng)速率和聚合度的表達(dá)式。推導(dǎo)過(guò)程中所做的假設(shè)。什么情

57、況下對(duì)水或sncl4是零級(jí)對(duì)異丁烯是一級(jí)反應(yīng)？5、 以正丁基鋰和少量單體反應(yīng)，得一活性聚合物種子（a） 。以 10-2mol 的 a 和 2mol 的新鮮單體混合， 50 分鐘內(nèi)單體有一半轉(zhuǎn)化為聚合物，計(jì)算kp值。假定無(wú)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。6、 用萘鈉的四氫呋喃溶液為引發(fā)劑引發(fā)苯乙烯聚合。已知萘鈉溶液的濃度為1.5mol/l ，苯乙烯為 300g。試計(jì)算若制備相對(duì)分子質(zhì)量為30,000 的聚苯乙烯需加多少毫升引發(fā)劑溶液？若體系中含有1.810-4mol 的水，需加多少引發(fā)劑？7、 2.0mol/l 的苯乙烯 - 二氯乙烷溶液在25下 , 用 4.010-4mol/l 的硫酸引發(fā)聚合。計(jì)算起始聚合度。計(jì)

58、算時(shí)用表4-5 的數(shù)據(jù)， cs=4.510-2。8、 以正丁基鋰為引發(fā)劑，環(huán)己烷為溶劑，合成線(xiàn)型三嵌段共聚物sbs。單體總量是150g。丁基鋰環(huán)己烷溶液的濃度為0.4mol/l 。單體的轉(zhuǎn)化率為100%。若使共聚物的組成（苯、丁比）為s/b=40/60（重量比），數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量1105。試計(jì)算需丁二烯和苯乙烯各多少克，需丁基鋰溶液多少毫升？9、 在攪拌下依次向裝有四氫呋喃的反應(yīng)釜中加入0.2mol n-buli 和 20kg 苯乙烯。 當(dāng)單體聚合一半時(shí)，向體系中加入1.8g 水，然后繼續(xù)反應(yīng)。假如用水終止的和繼續(xù)增長(zhǎng)的聚苯乙烯c ch3 ooh + fe22+cch3ch2hc ch2nan

59、-bulih2so4bf3 + h2oh2ccch3co2ch3h2cchchch3ch3h2coh2cchoc ch3320 的分子量分布指數(shù)均是1，試計(jì)算：水終止的聚合物的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量；單體完全聚合后體系中全部聚合物的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量；最后所得聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量分布指數(shù)。10、在離子聚合反應(yīng)過(guò)程中，能否出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象？為什么？11、寫(xiě)出用陰離子聚合方法合成四種不同端基（oh、 cooh 、 sh、 nh2）的聚丁二烯遙爪聚合物的反應(yīng)過(guò)程。12、增加溶劑極性對(duì)下列各項(xiàng)有何影響？（1）活性種的狀態(tài)（2）聚合物的立體規(guī)整性（3）陰離子聚合的kp-、kp；（4）用萘鈉引發(fā)聚合的產(chǎn)物的單分散

60、性；（5）n-c4h9li 引發(fā)聚合的產(chǎn)物的單分散性。13、比較逐步聚合、自由基聚合、陰離子聚合的（1）轉(zhuǎn)化率和時(shí)間的關(guān)系；（2）聚合物相對(duì)分子質(zhì)量與時(shí)間的關(guān)系。14、預(yù)確定電離輻射引發(fā)的某一特定單體的聚合反應(yīng)是按照自由基機(jī)理還是離子型機(jī)理進(jìn)行，適用的實(shí)驗(yàn)方法是什么？15、舉例說(shuō)明異構(gòu)化聚合和假陽(yáng)離子聚合反應(yīng)。第四章離子型聚合習(xí)題答案1chch2cch2ch3ch2chcch3ch2ch2cch3cooch3c ch3 ooh + fe22+coo oco可引發(fā)以下五種單體進(jìn)行自由基聚合。ch2chclna、n-buli 為陰離子聚合引發(fā)劑，可引發(fā)chch2cch2ch3ch2ccncnch2