高分子化學(xué)第五版潘祖仁版課后習(xí)題答案

高分子化學(xué)第五版潘祖仁版課后習(xí)題答案高分子化學(xué)第五版潘祖仁版課后習(xí)題答案#/34當(dāng)0.995時(shí),1+r1+r-2rp1+0.9851+0.985-2*0.985*0.995=79.88當(dāng)0.999時(shí),1+廠1+r-2rp1+0.9851+0.985-2*0.985*0.999=116.9810.尼龍1010是根據(jù)1010鹽中過量的癸二酸來控制分子量,如果要求分子量為20000,問1010鹽的酸值應(yīng)該是多少？（以計(jì)）解：尼龍1010重復(fù)單元的分子量為338,則其結(jié)構(gòu)單元的平均分子量169疋=沁亠&34"169假設(shè)反應(yīng)程度1,尼龍1010鹽的結(jié)構(gòu)為：3+（2）3（2）8,分子量為374。由于癸二酸過量，假設(shè)（癸二胺）=1,（癸二酸）=1.0/0.983=1.0173,貝I」酸值二(他一N」*M(KOH)*2_(1.0173-1)*56*2374=5.18伽gKOH/g1010鹽)11.己內(nèi)酰胺在封管內(nèi)進(jìn)行開環(huán)聚合。按1己內(nèi)酰胺計(jì)，加有水0.0205、醋酸0.0205,測得產(chǎn)物的端竣基為19.8，端氨基2?3。從端基數(shù)據(jù)，計(jì)算數(shù)均分子量。解：（2）5 20 （2）51—10.00230.0205-0.00230.0023(2)5 3 (2)5^1—10.0205-0.01750.0198-0.0023113m1*113+17*0.0198+1*0.0023+43*0.0175 ““c0.0198=j/o2.20.019813.鄰苯二甲酸酹與甘油或季戊四醇縮聚，兩種基團(tuán)數(shù)相等，試求:a.平均官能度a.平均官能度b.按法求凝膠點(diǎn)c.按統(tǒng)計(jì)法求凝膠點(diǎn)解：處平均官能度:1)甘油：1=2)季戊四醇:1)甘油：1=2)季戊四醇:3*2+2*3 「 =2.43+2了=2*2+中=2.672+1法:1)甘油:p1)甘油:pc=22==—=0.833f2.42)季戊四醇:2)季戊四醇:統(tǒng)計(jì)法:1)甘油”[—2嚴(yán)=1)甘油”[—2嚴(yán)=0.703 =!,/?=!2)季戊四醇：代?)?+爲(wèi)-2嚴(yán)16.?As混合體系進(jìn)行縮聚，oo=3.O,As中A基團(tuán)數(shù)占混合物中A總數(shù)（）的10%,試求0.970時(shí)的乂以與x中A總數(shù)（/I nPo解：00=3.0,As中A基團(tuán)數(shù)占混合物中A總數(shù)（）的10%,則A3中A基團(tuán)數(shù)為0.3,As的分子數(shù)為0.1o2=1.35；3=0?1；2=1?5Na+WNc1.5+1.35+0.1=2.034當(dāng)0.970時(shí)，或=2Na+WNc1.5+1.35+0.1=2.034當(dāng)0.970時(shí)，或=2-0.97*2.034"740時(shí)，兀F22-2.034p0.97318-制備醇酸樹脂的配方為1-21季戊四酹、0.50鄰苯二甲酸酹、0.49丙三竣酸［C3H5（）丄問能否不產(chǎn)生凝膠而反應(yīng)完全?解：根據(jù)配方可知匚過量。7=2*(0.5+*2+0.49*3)1.21+0.5+0.49解：根據(jù)配方可知匚過量。7=2*(0.5+*2+0.49*3)1.21+0.5+0.49=2.245A-=|=0.89,所以必須控制反應(yīng)程度小于0.89過不會(huì)產(chǎn)生凝膠。第三章自由基聚合（這章比較重要）思考題2-下列烯類單體適于何種機(jī)理聚合？自由基聚合、陽離子聚合還是陰離子聚合？并說明原因。2 22 2 2（）2 23 2（3）2 26^5 22 2（）2（3）2答：2：適合自由基聚合，原子是吸電子基團(tuán)，也有共輒效應(yīng)，但均較弱。22：自由基與陰離子聚合，兩個(gè)吸電子基團(tuán)。2：自由基與陰離子聚合，為吸電子基團(tuán)。2（）2：陰離子聚合，兩個(gè)吸電子基團(tuán)（）。23：配位聚合，甲基（3）供電性弱。26H5：三種機(jī)理均可，共輒體系。22：自由基聚合，對稱結(jié)構(gòu)，但氟原子半徑小。2（）：陰離子聚合，取代基為兩個(gè)吸電子基（與）2（3）2：三種機(jī)理均可，共輒體系。3.下列單體能否進(jìn)行自由基聚合，并說明原因。2（C6H5）2 2（3）C2H5 3323 2（3）3 33 2答：2（C6H5）2：不能，兩個(gè)苯基取代基位阻大小。:不能，對稱結(jié)構(gòu)。2（3）C2H5：不能，二個(gè)推電子基，只能進(jìn)行陽離子聚合。33：不能，結(jié)構(gòu)對稱。23：醋酸乙烯酯，能，吸電子基團(tuán)。2（3）3：甲基丙烯酸甲酯，能。33:不能，1,2雙取代，位阻效應(yīng)。2：能，結(jié)構(gòu)不對稱，F(xiàn)原子小。計(jì)算題甲基丙烯酸甲酯進(jìn)行聚合，試由A/7和AS來計(jì)算779、1279、1779、2279時(shí)的平衡單體濃度，從熱力學(xué)上判斷聚合能否正常進(jìn)行。解：由教材P64上表3-3中查得：甲基丙烯酸甲酯//56.5,AS117.2K平衡單體濃度：ln[M]嚴(yán)穆（攀-K177°C=350.15K,in[M],=4.94T0〃127°C=400.15K,in[M]「=0.0558177°C=450.15K,in[M]「=0.368227°C=500.15K,in[M],=1.664從熱力學(xué)上判斷，甲基丙烯酸甲酯在77￡、127￡、177°C

下可以聚合，在2279上難以聚合。因?yàn)樵?27°C時(shí)平衡單體濃度較大。609過氧化二碳酸二環(huán)己酯在某溶劑中分解，用碘量法測定不同時(shí)間的殘留引發(fā)劑濃度，數(shù)據(jù)如下，試計(jì)算分解速率常數(shù)（】）和半衰期（h）。時(shí)間00.20.71.21.7濃度/（】）0.070.060.00.030.0254604843488解：過氧化二碳酸二環(huán)己酯的分解反應(yīng)為一級反應(yīng)，引發(fā)劑濃度變化與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系為:

通過以In晉對t作圖，利用最小二乘法進(jìn)行回歸得一條直線y=-0.589x,斜率為。得到：0.589!=1.636*10-41半衰期：G/2=^=1-176/2在甲苯中不同溫度下測定偶氮二異丁脂的分解速率常數(shù)，數(shù)據(jù)如下，求分解活化能。再求409和809下的半衰期，判斷在這兩溫度下聚合是否有效。溫度/°C50 60.569.5分解速率常數(shù)】2.64W61.16W53.78 105解：分解速率常數(shù)、溫度和活化能之間存在下列關(guān)系：kd=Ae~E,RT]nkd=\nA-Ed/RT9以In燈對"作圖,斜率為f截距為InA。采用最小二乘分法進(jìn)行回歸，得：In?=33.936-15116/T卡/R=-151168.314*15116=125674.4=125.7當(dāng)40°C=313.15K時(shí)kd=e^(-15116/313.15+33.936)=5.95*10~7In2= =323.6/z5.95*10-7當(dāng)80°C=353.15K時(shí)kd=e)p(-15116/353」5+33.936)=1.41*10“In21.41*W4In21.41*W4=1.36/?以此可見，在409下聚合時(shí)引發(fā)劑的半衰期太長，聚合無效,而在8CTC下聚合是有效的。6.苯乙烯溶液濃度0.20 \過氧類引發(fā)劑濃度為4.0IO31,在609下聚合，如引發(fā)劑半衰期44h,引發(fā)劑效

率0.80,145L(s尸，7.0107L(s尸，欲達(dá)到50%轉(zhuǎn)化率，需多長時(shí)間？解：褊=0.6%=4.375*10^3“=0.01575當(dāng)引發(fā)劑濃度隨時(shí)間不變時(shí)：In—!—=心(也)⑴［/『勺1-C八匕In—!—=145*(°，8*4,375*10~6)1/2(4.0*10-3)l/2r1-0.50 7.0*107=94/?r0.693=94/?r145*2.236*10-7*0.0632心＞44九⑴隨轉(zhuǎn)化率而變In丄：;In丄：;=2kp(牛砒2(S)1— AC.r=170.8/jr7.過氧化二苯甲酰引發(fā)某單體聚合的動(dòng)力學(xué)方程為:[M]01/2[I]1/2,假定各基元反應(yīng)的速率常數(shù)和才都與轉(zhuǎn)化率無關(guān),[M]0=2 \[1]=0.01 \極限轉(zhuǎn)化率為10%o若保持聚合時(shí)間不變，欲將最終轉(zhuǎn)化率從10%提高到20%,試求:⑴[M]。增加或降低多少倍？(2)[1]0增加或降低多少倍？[1]0改變后，聚合速率和聚合度有何變化？ (3)如果熱引發(fā)或光引發(fā)聚合，應(yīng)該增加或降低聚合溫度？八分別為124、32解：(題意有修改)低轉(zhuǎn)化率下聚合動(dòng)力學(xué)方程:RDM侔][/嚴(yán)當(dāng)聚合時(shí)間固定時(shí)，C與單體初始濃度無關(guān)，故當(dāng)聚合時(shí)間一定時(shí)，改變［M］。不改變轉(zhuǎn)化率。當(dāng)其它條件一定時(shí)，改變［厲，則有：In匚*小占=［/］：『/［/腔^=4.51,即引發(fā)劑濃度增加到4.51倍時(shí)，聚合轉(zhuǎn)化率可以從"ho%10%增加到20%o由于聚合速率R嚴(yán)叱,故⑴。增加到4.51倍時(shí)，心增加2.12倍。聚合度或*［/］擰，故⑴。增加到4.51倍時(shí),石下降到原來0.471。即聚合度下降到原來的l/2.12o引發(fā)劑引發(fā)時(shí)，體系的總活化能為：E=\E-—\+—=90kJ/molI"2丿2熱引發(fā)聚合的活化能與引發(fā)劑引發(fā)的活化能相比，相當(dāng)或稍大，溫度對聚合速率的影響與引發(fā)劑引發(fā)相當(dāng)，要使聚合速率增大，需增加聚合溫度。光引發(fā)聚合時(shí)，反應(yīng)的活化能如下：

E=\E-—}=2SkJ/molIp2)上式中無幣項(xiàng)，聚合活化能很低，溫度對聚合速率的影響很小,甚至在較低的溫度下也能聚合，所以無需增加聚合溫度。9.以過氧化二苯甲酰為引發(fā)劑，在609進(jìn)行苯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)研究，數(shù)據(jù)如下:a.609苯乙烯的密度為0.887g3；b.引發(fā)劑用量為單體重的0.109%;ca.609苯乙烯的密度為0.887g3；b.引發(fā)劑用量為單體重的0.109%;c?0.255IO4(Ls尸；d?聚合度=2460;e.0.80;f.自由基壽命=0?82s。試求嗆、、，建立三常數(shù)的數(shù)量級概念，比較［M］和［M］的大小，比較、、的大小。解：［M］=0兀87*1000=8.529/0〃厶104［/］=0.887*1000*0.109%=3995,iq_3^//l242R, C/2+D偶合終止：0.7乙歧化終止：0.23。瓷=2460,v=246(X0.77/2+0.23)=1512.9育—朋…訕心&=&=1.6855*10-8lMe]=7?fr=1.6855*10'8*0.82=1.382* L&2/[/]1.6855*10~82*0.8*3.995*10~3=2?64*10"S"Rp_ 0.255*1()7[M][M#]~8.529*1.382*10'8=2.163*102(mol/Ls)R2[M?『=2*(1.382*10為2=4.41*1°(//mol.s)1.6855*10"8可見，＞＞,但因此＞＞；所以可以得到高分子量的聚合物。10-810-6[M]8.5310-5R2[M?『=2*(1.382*10為2=4.41*1°(//mol.s)1.6855*10"8可見，＞＞,但因此＞＞；所以可以得到高分子量的聚合物。10-810-6[M]8.5310-5102[M-]1.382X10-810710-812.以過氧化特丁基作引發(fā)劑，609時(shí)苯乙烯在苯中進(jìn)行溶液聚合，苯乙烯濃度為1.0 \過氧化物濃度為0?01打初期引發(fā)速率和聚合速率分別為4.010小和1.5IO7(Ls)七苯乙烯-苯為理想體系，計(jì)算()、初期聚合度、初期動(dòng)力學(xué)鏈長和聚合度，求由過氧化物分解所產(chǎn)生的自由基平均要轉(zhuǎn)移幾次，分子量分布寬度如何？計(jì)算時(shí)采用下列數(shù)據(jù)：8.010巴3.2IO4,2.3IO6,609下苯乙烯密度為0.887g1,苯的密度0?839g%解：[M]=1.0[I]=0.01&=4.0*10』〃諷/(厶$)幾一2|/「=40*10_，，=2N0-92*0.012秋川]瓦=1.5*KT?加?！?乙$)(1-加9[S]=78=9.50mol/L” 3750609,苯乙烯偶合終止占77%,歧化終止占23%。若無鏈轉(zhuǎn)移,VC/2+D3750一0.77/2+0.23=6097.56若同時(shí)發(fā)生單體、引發(fā)劑和溶劑轉(zhuǎn)移，則按下式計(jì)算:EL+c里[M] 、[M]=—!—+8.0M0-5+32*10"4—+2.3*10-6—6097.56 1.0 1.0=2.69*107疋=3717過氧化物分解產(chǎn)生的自山基平均轉(zhuǎn)移次數(shù)_ +R”i+R“sR_S,,[M][M?]+hs[S][M?]+&〃[/][M?]&過氧化物分解產(chǎn)生的自山基平均轉(zhuǎn)移次數(shù)呂y+q里+q巴）&wS[M\1[M]“（q+c単+c単）mS[M]1[M]=3750（8.0xlO-5+3.2x10-4—+2.3x10-6—）=0.3941.01.013.按上題制得的聚苯乙烯分子量很高，常加入正丁硫酹(21)調(diào)節(jié),問加多少才能制得分子量為8.5萬的聚苯乙烯？加入正丁硫醇后，聚合速率有何變化？(該題雖不是作業(yè)，但因?yàn)榕c12題有關(guān)，所以也附上答案)609,某單體由某引發(fā)劑引發(fā)本體聚合，[M]=8?3】，聚合速率與數(shù)均聚合度有如下關(guān)系:（Ls）0.501.02.05.010158350555033301317592358解：（X；）o=3717

——85*10X“=° =817.3104丄」+2團(tuán)817.3 3717 1[5)=4.545*10_5/?w//L15.用過氧化二苯甲酰作引發(fā)劑，苯乙烯在60乜下進(jìn)行本體聚合，試計(jì)算鏈引發(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)中所占的百分比。對聚合有何影響？計(jì)算時(shí)用下列數(shù)據(jù)：[1]=0?04 1,/=0.8;2.010巴176L(s尸，3.6107L(s)\ (609)=0.887g\0.05;0.85 104o176*8.53[I]=0.04[M]=0.887*1000/104=8.53176*8.53“ __= %毗53 =49452(fkdk^n[Z],/2 2*(0.8*2.0*IO-6*3.6*107*0.04)1/2丄=+0.85*10-4+0.05*—=1.5635*10'3Xn494.5 8.53偶合終止：0.77,歧化終止：0.23(肓)0一匸=79.57%冗CW1一CW1一X:Q1r=5.43%=15%第4章自由基共聚合2、甲基丙烯酸甲酯（MJ濃度=5,5■乙基?2■乙烯基毗睫濃度=1,競聚率：ri=0.40,12=0.69;a、計(jì)算聚合共聚物起始

組成（以摩爾分?jǐn)?shù)計(jì)），b、求共聚物組成與單體組成相同時(shí)兩單體摩爾配比。解：甲基丙烯酸甲酯解：甲基丙烯酸甲酯（MJ濃度為5,5-乙基-2-乙烯基毗唳濃度為1,所以嚴(yán)_nf0-丨斤胖）斤胖）2+幼咒+從於）2=0.725即起始共聚物中，甲基丙烯酸甲酯的摩爾含量為72.5%o因?yàn)?，門＜1,乃＜1,此共聚體系為有恒比共聚點(diǎn)的非理想共聚，在恒比共聚點(diǎn)上配料時(shí)，所得的共聚物組成與單體組成相同,有巧=/；=占亠=0.342-斤-「2所以，兩單體摩爾配比為：=4= =SMLh0.66 33氯乙烯（A=1.67）與酷酸乙烯酯（12=0.23）共聚，希望獲得初始共聚物瞬時(shí)組成和85%轉(zhuǎn)化率時(shí)共聚物平均組成為5%（摩爾分?jǐn)?shù)）醋酸乙烯酯，分別求兩單體的初始配比。解：（1）當(dāng)共聚物中醋酸乙烯酯的初始含量為5%時(shí)，將斥。=95%,F,°=5%帶入下式：斤（和+2心+（燈兩單體的初始配比為騁專=牆=“5

(2)85%轉(zhuǎn)化率時(shí)共聚物平均組成為5%(摩爾分?jǐn)?shù))醋酸乙烯酯，則可=0.05 7；=0.9535%辛化怦?齊°一0??齊°一0?15/；=0.8075解得:￡=0?86&/；°=0.938兩單體的初始配比為騁專=牆嗥“5.14、兩單體競聚率為巧=0.9,72=0.083,摩爾配比=50:50,對下列關(guān)系進(jìn)行計(jì)算和作圖：a、殘余單體組成和轉(zhuǎn)化率；b、瞬時(shí)共聚物組成與轉(zhuǎn)化率;c瞬時(shí)共聚物組成與轉(zhuǎn)化率;c、平均共聚物組成與轉(zhuǎn)化率；d、共聚物組成分布。解：q、殘余單體組成和轉(zhuǎn)化率：斤=0.9,乙=0.083 /°=於=0.5a=」一=0.0905,0=丄=9I —1_少(—)(1)2一斥一乙=10.0905V==0.9020.5-0.9/廠°?91的關(guān)系圖見圖4-16。b、瞬時(shí)共聚物組成與轉(zhuǎn)化率：F_沈+也_ 0.9￡2+￡(1-帀1 r./i2+2fJ2+r2/22 0.9/,2+2j\(1-/,)+0.083d-/,)2C、平均共聚物組成與轉(zhuǎn)化率：-_/,(,-(l-C)/1_0.5-(l-C)/,F'=—d—=—C—d、共聚物組成分布如下表C￡FF1000.50.8390.10.3860.5760.7730.20.4790.5880.4630.40.5870.6160.2850.450.6120.6250.1320.480.6270.6320.0690.490.6320.6340.0360.4950.6340.6360.0070.4990.6360.637

圖4-8聲關(guān)系曲線圖第5章聚合方法計(jì)算題計(jì)算苯乙烯乳液聚合速率和聚合度。已知：609時(shí)，176L(s尸，［M］=5?0】，3.21014, =1.1 1012(s尸e 103*32*1014*176*50 ,解：2飛廠=沖）沖?！官镏駮缲?些巴=3.2燦57“//noP比較苯乙烯在609下本體聚合和乳液聚合的速率和聚=5.01012合度。乳膠粒數(shù)=1.010151,=5.01012個(gè)（兩體系的速率常數(shù)相同:176L(s尸，3.6107L(s尸。5.0*10126.023歸皿訶嘰i/2個(gè)（兩體系的速率常數(shù)相同:176L(s尸，3.6107L(s尸。5.0*10126.023歸皿訶嘰i/2=176*5.0*8.3*10』U*3.6*107J\1/2=9.45*10^町［MFV=— =2匕RpX"=一-一=——二^——=1850.4“ C/2+D0.77/2+0.231762*522*3.6*107*9.45*10^1138=1.138*1O3乳液聚合：-今川;黑:胯S汩5*1O12—=NkjM'n=1*10廿*176水5*1050?5=&g*心P 5*1O12經(jīng)典乳液聚合配方如下：苯乙烯100g,水200g,過硫

酸鉀0?3g,硬脂酸鈉5g。試計(jì)算:a、溶于水中的苯乙烯分子數(shù)C1）,已知：209溶解度為0.02100g水，阿佛伽德羅數(shù)0.02100g水，阿佛伽德羅數(shù)6.02310231ob、單體液滴數(shù)「1）。條件：液滴直徑1000,苯乙烯溶解和增溶量共2g,苯乙烯密度為0.