高分子化學(xué)課堂練習(xí)答案

1、第一章 緒論1.有下列所示三成分組成的混合體系。 成分1：重量分?jǐn)?shù)=0.5，分子量=l104 成分2：重量分?jǐn)?shù)=0.4，分子量=1 105。 成分3：重量分?jǐn)?shù)=0.1，分子量=1106求：這個混合體系的數(shù)均分子量和重均分子量及分子量分布寬度指數(shù)。解: =第二章 逐步聚合1、討論下列縮聚反應(yīng)環(huán)化的可能性。m=210。 解：、m=2時，-氨基酸易脫氨。m=3，4時，易成穩(wěn)定的五、六元環(huán)。其余主要進(jìn)行線型縮聚。、 m=2，3，二元酸在一定條件下可脫水成五、六元環(huán)狀酸酐。其余主要進(jìn)行線型縮聚。單體成的環(huán)越穩(wěn)定，則單體越易環(huán)化，而不利于線型縮聚。反之，成的環(huán)越不穩(wěn)定，則不易成環(huán)，主要進(jìn)行線型縮聚。2.

2、尼龍-1010是根據(jù)1010鹽中過量的癸二酸控制相對分子質(zhì)量的。如果要求數(shù)均相對分子質(zhì)量為2104，反應(yīng)程度為0.995，問配料時的當(dāng)量系數(shù)和過量分?jǐn)?shù)各是多少？ 解： 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+-2P）。=0.993，q=0.007。3、生產(chǎn)尼龍-66，想獲得數(shù)均分子量為13500的產(chǎn)品，采用己二酸過量的辦法, 若使反應(yīng)程度P達(dá)到0.994，試求己二胺和己二酸的配料比。解：當(dāng)己二酸過量時，尼龍-66的分子結(jié)構(gòu)為 結(jié)構(gòu)單元的平均分子量M0(112114)/2=113 當(dāng)反應(yīng)程度P = 0.994時，求r值： 己

3、二胺和己二酸的配料比4、用145克（1mol）,氨基庚酸合成尼龍-7時，加入0.01mol的乙酸作為端基封鎖劑，求尼龍-7的最大數(shù)均聚合度。解法1當(dāng)反應(yīng)程度為1時，有最大數(shù)均聚合度解法2NH2官能團(tuán)的摩爾數(shù)為1molCOOH官能團(tuán)的摩爾數(shù)為10.011.01mol 羧基過量。當(dāng)反應(yīng)程度為1時，有最大數(shù)均聚合度：5、1mol的己二胺和0.88mol的己二酸進(jìn)行縮聚，外加0.01mol的乙酸作為分子量調(diào)節(jié)劑。試求反應(yīng)程度到達(dá)0.99時所得縮聚產(chǎn)物的數(shù)均聚合度。 解：NH2官能團(tuán)的摩爾數(shù)為2molCOOH官能團(tuán)的摩爾數(shù)為0.8820.011.77mol 胺基過量。 另解：設(shè)己二酸中的羧基為Na mo

4、l，乙酸中的羧基為Nc，己二胺中的胺基為Nbmol。單體摩爾數(shù)之比6、由1mol丁二醇和1mol己二酸合成數(shù)均分子量為5000的聚酯，（1）兩基團(tuán)數(shù)完全相等，忽略端基對數(shù)均分子量的影響，求終止縮聚的反應(yīng)程度P；（2）在縮聚過程中，如果有5mmol的丁二醇脫水成乙烯而損失，求達(dá)到同樣反應(yīng)程度時的數(shù)均分子量；（3）如何補(bǔ)償丁二醇脫水損失，才能獲得同一數(shù)均分子量的縮聚物？（4）假定原始混合物中羧基的總濃度為2mol，其中1.0為醋酸，無其它因素影響兩基團(tuán)數(shù)比，求獲得同一數(shù)均聚合度時所需的反應(yīng)程度。解：（1）CO(CH2)4COO(CH2)4O M0(112+88)/2=100， 由（2）r=Na/N

5、b=2(1-0.005) /(21)=0.995（3）可排除小分子以提高P或者補(bǔ)加單體來補(bǔ)償丁二醇的脫水損失。（4）依題意，醋酸羧基為21.00.02mol己二酸單體為（2-0.02）20.99mol 根據(jù) 代入數(shù)據(jù) 解得P0.9825第三章 自由基聚合1、在什么情況下會出現(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。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；RpI0.51 ；引發(fā)劑引發(fā)，單基終止：RpI0。2、用過氧化二苯甲酰作引發(fā)劑，苯乙烯聚合時各基元反應(yīng)活化能為

6、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。解：1、5060時速率常數(shù)變化= 90.4 KJ/molT1 = 273 + 50 = 323 K， T2 = 273 + 60 = 333 K8090時速率常數(shù)變化：2、5060時 變化：= - 35.2 KJ/mol8090時 變化：3、醋酸乙烯在60以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑進(jìn)行本體聚合，其動力學(xué)數(shù)據(jù)如下：=1.1610-5s-1，=3700 L(mols)-1，=7.4107L(mols)-1，c(M)=10.86mol/L，c(I

7、)=0.20610-3mol/L，CM=1.9110-4，偶合終止占動力學(xué)終止的90%，試求所得聚醋酸乙烯的解：動力學(xué)鏈長。按=1計(jì)算，代入其它數(shù)據(jù)得：（C表示偶合終止占動力學(xué)終止的百分?jǐn)?shù)，D表示歧化終止占動力學(xué)終止的百分?jǐn)?shù)。）。即聚醋酸乙烯的平均聚合度。4、某單體于一定溫度下，用過氧化物作引發(fā)劑，進(jìn)行溶液聚合反應(yīng)，已知單體濃度為1.0M，一些動力學(xué)參數(shù)為f kd=210-9s-1，kp/kt1/2=0.0335(Lmols)1/2。若聚合中不存在任何鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，引發(fā)反應(yīng)速率與單體濃度無關(guān)，且鏈終止方式以偶合反應(yīng)為主時，試計(jì)算：（1）要求起始聚合速率(Rp)01.410-7mol/Ls，產(chǎn)物的

8、動力學(xué)鏈長3500時，采用引發(fā)劑的濃度應(yīng)是多少？（2）當(dāng)仍維持（1）的(Rp)0，而4100時，引發(fā)劑濃度應(yīng)是多少？（3）為實(shí)現(xiàn)（2），可考慮變化除引發(fā)劑濃度外的一切工藝因素，試討論調(diào)節(jié)哪些因素能有利于達(dá)到上述目的？ 解：（1） 又 （2），從Rp考慮，需，而從考慮，需，兩者不能相交，不能同時滿足，無法選擇合適的I，使(Rp)0和同時達(dá)到上述要求。（3）可增加M，可通過增大來使，同時增大。假定將引發(fā)劑濃度定為要使達(dá)到4100所需的單體濃度為M 解得：M=1.02mol/L此時 = 0.0335(210-9) 1/2(8.7310-3)1/21.02=1.4310-7 (Rp)0所以當(dāng)I= 8.

9、7310-3mol/L時，只要M1.02mol/L就可以達(dá)到上述要求。5、在60下，研究苯乙烯在苯中的聚合反應(yīng)，苯乙烯濃度為 lmolL。測得 Ri4.010-11，Rp1.510-7，初期聚合度5000， 不計(jì)向單體及引發(fā)劑的鏈轉(zhuǎn)移，試計(jì)算苯的鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)Cs 值。（已知60苯的密度為0.839g/ml，苯乙烯密度為0.877gml，設(shè)上述體系為理想溶液）解： Xn = 2 = 2Rp/Ri (1/Xn)0 = Ri/2Rp 1/Xn = Ri/2Rp + Css/M 苯乙烯S：M=104, 1mol苯乙烯所占體積=104/887=0.117(l) 苯所占體積=1-0.117=0.883(l)

10、 苯M = 8390.883/78 = 9.5(mol/l) Xn = 5000, 1/Xn = 2.010-4 Cs = (1/Xn-Ri/2Rp)/(S/M) = (2.010-4-4.010-11/(21.510-7)/9.5 = 7.0510-66、以過氧化二叔丁基為引發(fā)劑，在60下研究苯乙烯聚合。苯乙烯溶液濃度(1.0mol/L)，過氧化物(0.01mol/L)，引發(fā)和聚合的初速率分別為410-11和1.510-7mol/(Ls)。試計(jì)算(f kd)，初期聚合度，初期動力學(xué)鏈長。計(jì)算時采用下列數(shù)據(jù)和條件：CM=8.010-5，CI3.210-4，CS2.310-6，60苯乙烯的密度為

11、0.887g/ml，苯的密度為0.839g/ml，設(shè)苯乙烯苯體系為理想溶液。解：Ri = 2f kd I，代入數(shù)據(jù)410-112f kd0.01 f kd2.010-9 Rp=kp(f kd/kt)1/2I1/2M代入數(shù)據(jù)，1.510-7 =kp(2.010-9/kt)1/2(0.01)1/21.0 kp/(kt)1/20.設(shè)苯的濃度為S，在1L苯乙烯苯的理想溶液中，有：V苯V苯乙烯1000（mL）代入數(shù)據(jù)： S=9.5mol/L有鏈轉(zhuǎn)移，且全為偶合終止的聚合度公式為：其中第四章 自由基共聚合1、當(dāng)r1=r2=1; r1=r2=0; r10, r2=0及r1*r2 = 1等特殊情況下，dM1/

12、dM2=f(M1/M2)及F1 = f(f1)的函數(shù)關(guān)系如何？解：（1）r1=r2=1: , F1=f1, 恒比共聚 （2）r1=r2=0: , F1=0.5, 交替共聚 （3）r10,r2=0: 當(dāng)M2M1 時交替共聚 或r1M1/M21時,F1=1/2，M1耗盡后，共聚合即停止 , 當(dāng)f2f1時，F(xiàn)11/2 （4）r1r2=1: , ,理想共聚2、在生產(chǎn)AS樹脂（丙烯腈和苯乙烯共聚物）時，丙烯腈(M1)和苯乙烯(M2)的投料重量比為24：76。該體系的r1 = 0.04, r2 = 0.40。若采取混合單體一次投料法，并在高轉(zhuǎn)化率下停止反應(yīng)，請討論所得共聚物組成的均勻性。解： AN分子量

13、53， St分子量 104所以，f10= = 0381可見f10= 0381，與恒比點(diǎn)組成十分接近，因此用該投料比一次投料反應(yīng)，即在高轉(zhuǎn)化率下，仍可制得組成較均一的共聚物。3、苯乙烯(M1)與丁二烯(M2)在5進(jìn)行自由基乳液共聚合，其r1= 0.64, r2= 1.38。已知兩單體的均聚鏈增長速率常數(shù)分別49和25.1 L/mol.s。(1) 計(jì)算共聚時的增長反應(yīng)速度常數(shù)(2) 比較兩單體及兩鏈自由基的反應(yīng)活性的大小。(3) 作出此體系的F1f1曲線。(4) 要制備組成較均一的共聚物，需采取什么措施？解：（1）k12=k11/r1 = 49/0.64=76.56 L/(C.s)，k21=k22/r2 =25.1/1.38=18.19L/(mol.s)（2） 1/ r1為丁二烯單體的相對活性、1/r2為苯乙烯單體的相對活