華中科技大學(xué)高分子化學(xué)試卷庫03B答案

《高分子化學(xué)》課程試題答案試題編號： 03（B）課程代號：2040301 課程學(xué)時：56一、基本概念（共10分,每小題2分）1.鏈增長反應(yīng)：活性單體（或單體自由基）與更多的單體加成，形成含有更多結(jié)構(gòu)單元的活性增長鏈的反應(yīng)。2..相對分子質(zhì)量分布曲線：把一個聚合物試樣按相對分子質(zhì)量大小分成若干級分，測定每一級分的相對分子質(zhì)量和質(zhì)量，并且計算出其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。以相對分子質(zhì)量M為橫坐標(biāo)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（%）為縱坐標(biāo)作圖，得一曲線.該曲線為相對分子質(zhì)量分布曲線。3.向單體轉(zhuǎn)移常數(shù)C：鏈自由基向單體轉(zhuǎn)移反應(yīng)的速率常數(shù)k與鏈增長反應(yīng)速率常數(shù)k的比值，謂之。M tr,M pkC=伊，表征鏈自由基向單體轉(zhuǎn)移的難易程度。4.本體聚合：單體在少量引發(fā)劑（甚至不加引發(fā)劑，而是在光Mkp或熱的作用下）作用下，生成高聚物的過程。5.聚合度相似的化學(xué)反應(yīng):如果聚合物的化學(xué)反應(yīng)是發(fā)生在側(cè)基官能團(tuán)上，很顯然這種化學(xué)反應(yīng)不涉及聚合物大分子的聚合度,反應(yīng)前后聚合度不變,把這種聚合物的化學(xué)反應(yīng)稱為聚合度相似的化學(xué)反應(yīng)。二、計算題（共40分,根據(jù)題目要求，計算下列各題）.（本題20分）已知：甲基丙烯酸甲酯（MJ和丙烯腈（M2）在60℃時進(jìn)行自由基共聚合，實驗數(shù)據(jù)如下：共聚物組成與原料組成的關(guān)系實驗號原料單體組成/mol?L-1瞬時共聚物組成中含N量X100MMA(M1)AN(M2)10.05360.01492.5320.03250.03645.7530.01290.059011.08提示：純聚丙烯腈（PAN）中含N量為26.4%；M'=100,M；=53；試根據(jù)上述數(shù)據(jù)用截距斜率法求共聚體系的競聚率r1和r2值？解：序號共聚物組成dm1dc(M)1dm2dc(M)21含N量2.5390.480.90489.580.1812含N量5.7578.220.782221.780.4113含N量11.0858.030.580341.970.792序號123R=c(M)c(M2)3.6460.8930.219dc(M)/p= 1，dc(M2)4.9991.9030.733

Up2.6590.4190.065R-^2.9170.424-0.079RR2R—-=——r-rPP12RR2R- 曲線PPr=0.175

2r=0.175

2r= =1.4i0.25-0.125.（本題10分）用ABIN作引發(fā)劑（濃度為0°1mol/L）,使苯乙烯在40℃下于膨脹計中進(jìn)行聚合，用N,N-二苯基-N-2,4,6-三硝基苯肼自由基（DPPH）作阻聚劑，實驗結(jié)果表明，阻聚劑的用量與誘導(dǎo)期成直線關(guān)系，當(dāng)DPPH用量分別為0和8x10-5moll-1時，誘導(dǎo)期分別為0和15min。已知：ABIN在40℃時的半衰期t1/2=150h,試求ABIN的引發(fā)效率f。_c_c(阻聚劑)—8x10-5R?=誘導(dǎo)期=15X60=8.89x10-8(mol/Ls)R=2fkc(I)

idR

f=R=2fkc(I)

idR

f= i—=J 2kc⑴dk= = =1.28x10-6(s-1)dt 150x3600 ”)8.89x10-88.89x10-8 =0.3472x1.28x10-6x0.1.（10分）某一耐熱性芳族聚酰胺其數(shù)均相對分子質(zhì)量為24116。聚合物經(jīng)水解后，得39.31%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）對苯二胺，59.81%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）對苯二甲酸，0.88%苯甲酸（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。試寫出聚合物結(jié)構(gòu)式和其水解反應(yīng)式？計算聚合物的數(shù)均相對分子質(zhì)量Mn=?解答：取100g水解物為計算的標(biāo)準(zhǔn)其中含對苯二胺的mol數(shù)為3931/108=0364；含對苯二甲酸的mol數(shù)為5981/166=0360；含苯甲酸的mol數(shù)為088/122=00072；對苯二胺：對苯二甲酸：苯甲酸=0364：0360：00072=101：100：2

通過計算說明對苯二胺和對苯二甲酸非等摩爾比投料，同時還用苯甲酸作官能團(tuán)封鎖劑控制聚酰胺的相對分子質(zhì)量。因此，該聚酰胺的結(jié)構(gòu)式及水解反應(yīng)式為OHHOOHHO（G>C-[1:04—C-（0）-C+N<Q）—N-C—Q）+（2n+2）H2O a(n(n+1)II驗證：對苯二胺在水解產(chǎn)物中占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：101義10824116+202驗證：對苯二胺在水解產(chǎn)物中占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：101義10824116+202*18=39.31%對苯二甲酸在水解產(chǎn)物中占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：24116：202x18二g1%_ 一， 2義122八…苯甲酸在水解產(chǎn)物中占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：24116+202x18=0.88%M=238x100+106+210=24116n三、填充題（根據(jù)題意，在下列各題的橫線處，填上正確的答案，本大題共6小題，每空1分，總計20分）1...按橡膠的成本、產(chǎn)量和性能可將其分為 通用橡膠和地特種 橡膠。.引發(fā)劑引發(fā)的自由基聚合體系中，影響聚合速率的因素是 單體濃度引發(fā)劑濃度、 聚合溫度 和 引發(fā)劑分解活化能。.陰離子聚合體系中活性中心離子對可能以 緊密離子對 、 被溶劑隔開的離子對和 自由離子等三種形態(tài)存在。.烯類單體自由基聚合時,終止方式與 單體結(jié)構(gòu) 和 聚合溫度有關(guān)，最后由實驗決定。.線型縮聚的單體有 乙二醇、 對苯二甲酸、己二胺、己二酸和雙酚A等。.聚合物的平均聚合度變大的化學(xué)反應(yīng)有 嵌段、擴鏈和接枝等。四、簡答題（共3小題，共20分）1（5分）何謂解散聚？與聚合物的結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？寫出PMMA解聚的化學(xué)反應(yīng)方程式。聚合物在熱的作用下發(fā)生熱降解,但降解反應(yīng)是從鏈的末端開始,降解結(jié)果變?yōu)閱误w,單體收率可達(dá)90%~100%,這種熱降解叫解聚。聚甲基丙烯酸甲酯解聚反應(yīng)可表示為：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"CH3 CH3 CH3R?CH2-(b—CH2—d—CH2—(b-HdoOCH3doOCH3doOCH3\o"CurrentDocument"CH3 CH3 CH3 aR一一CH2-C—CH2—C_CH=CCooch3Cooch3Cooch3\o"CurrentDocument"CH3CH3 CH32RiCH彳匕CH-C- +2CH2=CCoocHCooch Cooch333.(5分)何謂縮聚，縮聚反應(yīng)中“官能團(tuán)等活性理論的假定”內(nèi)容是什么？根據(jù)其假定寫出聚酯化反應(yīng)的方程式。假定任何反應(yīng)階段,反應(yīng)物兩端官能團(tuán)具有相同的反應(yīng)能力和參與反應(yīng)的機會。即反應(yīng)物兩端官能團(tuán)的反應(yīng)能力和參與反應(yīng)的機會與鏈長無關(guān)。根據(jù)官能團(tuán)等活性理論的假定，可以用和一個正反應(yīng)的速率常數(shù)k1、一個逆反應(yīng)的速率常數(shù)k-1和一個平衡常數(shù)K來描述縮聚反應(yīng)平衡的特征.，用官能團(tuán)的反應(yīng)來描述縮聚反應(yīng)。聚酯化反應(yīng)：OTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument" COOH+HO ——C-O +HQk-1 2.(共10分,每小題2分)下列單體適合何種機理聚合？并寫出有關(guān)聚合反應(yīng)簡式。⑴CH2=CH (2)CH2=CH3] O8cH3ch3 o⑶Ho—Q”C—Q—oh與 Cl-C-Cl匚‘Ch3=’ 光氣雙酚A⑷H2N(CH2)6NH#HooC(CH°)qCooH28⑸CH2—CH-CH'2 3⑴苯乙烯可進(jìn)行自由基聚合、陰離子聚合和陽離子聚合，聚合反應(yīng)簡式：nCH產(chǎn)CH ?-[CH廠CH+n-占自2醋酸乙烯可進(jìn)行自由基聚合，聚合反應(yīng)簡式：。nCH2=CH -4CHlCHa2 nocoCH3 ocoCH3⑶雙酚A和光氣可進(jìn)行縮聚，聚合反應(yīng)簡式：

⑷己二胺和癸二酸可進(jìn)行縮聚，聚合反應(yīng)簡式：⑷己二胺和癸二酸可進(jìn)行縮聚，聚合反應(yīng)簡式：nH2N(CH2)6NH2+nHOOC(CH/￡OOH-4oHHOO舄CH2)6R-C—(CH2)8-C4n+2nH2O⑸環(huán)氧丙烷可進(jìn)行開環(huán)聚合，聚合反應(yīng)簡式：nCH2—CH—CH. A-[CH—CH—O廿\O/ 3 2Ch3五、(共10分，每錯一個方程式扣一分)以TiCl3和Al(C2H5)3為引發(fā)劑,H2為相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑,寫出丙烯配位陰離子聚合有關(guān)的基元反應(yīng)方程式(不考慮活性中心形式)。⑴鏈引發(fā)反應(yīng)：Cl ...Cl... 產(chǎn)2一叫TiCl3+Al(C2H5)3 - /Ti. ：-Al'253 / CH； 'S一叫I2.CH3[Mt產(chǎn)■.R+CH=CH--[Mt產(chǎn)-尸CH「CH-R2 2ch Ch33⑵鏈增長反應(yīng)：[Mtf.宅凡―CH-R+

CH3⑶鏈終止和轉(zhuǎn)移反應(yīng)：nCH產(chǎn)CH[Mtf.宅凡―CH-R+

CH3⑶鏈終止和轉(zhuǎn)移反應(yīng)：2 2Ch3①自發(fā)終止：[Mt]華…^CH2[Mt]華…^CH2-CH—CH—CHT

C[Mt]...』HH3H3CH=C-CH。一CH——RCh3 Ch3②向單體轉(zhuǎn)移終止③向烷基鋁轉(zhuǎn)移終止后者可以發(fā)生自發(fā)終止[Mt]于…GCH2—CH—CH2—CH—