《高分子化学期末考试试卷及答案 (2).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高分子化学期末考试试卷及答案 (2).docx（13页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、一、基本概念题（共 10 分,每题 2 分） 聚合物相对分子质量稳定化法：聚合物相对分子质量达到要求时,加入官能 团封锁剂,使缩聚物两端官能团失去再反应的能力,从而达到控制缩聚物相对分子 质量的目的的方法。 体型缩聚的凝胶点：体型缩聚中出现凝胶时的反应程度，记作Pc 乳化剂的亲水亲油平衡值 HLB：根据乳化剂亲油基和亲水基对其性能的贡献, 给每一种乳化剂一个数值叫亲水亲油平衡值,用 HLB 来表示，它表示乳化剂的亲水 性能的大小。 本体聚合：单体在少量引发剂作用下形成高聚物的过程。 引发剂的诱导分解：链自由基向引发剂的转移反应。二、填空题（共 20 分,每空 1 分）1 体型缩聚物有 环氧树脂
2、 、酚醛树脂、 脲醛树脂 和 不饱和聚酯树脂 等。2 线型缩聚物有 PET 树脂、 PA-66 树脂、 PC 和 PA-1010 树脂 等 。 计算体型缩聚的凝胶点有 Carothers 方程和 Flory统计公式。 引发剂的选择原则是根据聚合实施方法选择引发剂种类 、 根据聚合温度选择 分解活化能适当的引发剂 、根据聚合周期选择 半衰期适当的引发剂 。 本体聚合应选择油溶性 引发剂、乳液聚合应选择 水溶性引发剂。三、简答题（共 25 分，每题 5 分，意义不完全者适当扣分） 界面缩聚的特点是什么?1 界面缩聚是不平衡缩聚 ,需采用高反应活性的单体，反应可在低温下进行 , 逆反应的速率很低,甚
3、至为 0。属于不平衡缩聚。缩聚中产生的小分子副产物容易除 去,不需要熔融缩聚中的真空设备。同时,由于温度较低避免了高温下产物氧化变色 降解等不利问题。2 反应温度低,相对分子质量高。3 反应总速率与体系中单体的总浓度无关 ,而仅决定于界面处的反应物浓度 . 只要及时更换界面 ,就不会影响反应速率。聚合物的相对分子质量与反应程度、本 体中官能团物质的量之比关系不大, 但与界面处官能团物质的量有关.4 界面缩聚由于需要高反应活性单体 ,大量溶剂的消耗 ,使设备体积宠大 , 利用率低。因此,其应用受到限制。 请指出在什么条件下自由基聚合反应速率 R 与引发剂浓度 c (I)的反应级p数为： 0 级；
4、 0.5 级； 0.51 级； 1 级 00.5 级。答:： 热聚合时，R c (I)p0，聚合速率与引发剂浓度无关。 双基终止时，R c (I)p0.5，聚合速率对引发剂浓度为 0.5 级反应。 单、双基终止兼而有之时，R c (I)p级反应。051，聚合速率对引发剂浓度为 0.51 单基终止时，R c(I)p，聚合速率对引发剂浓度为 1 级反应。 选用偶氮苯三苯甲烷引发剂时，R c(I)p00.5，聚合速率对引发剂浓度为00.5 级反应。 为什么自由基聚合时聚合物的相对分子质量与反应时间基本无关，缩聚反 应中聚合物的相对分子质量随时间的延长而增大？自 由 基 聚 合 遵 循 连 锁 聚 合
5、 机 理 ： 链 增 加 反 应 的 活 化 能 很 低 ，E =20 34kJ/mol p，聚合反应一旦开始，在很短的时间内（ 0.01s几秒）就有成千上万的单体参加了聚合反应 ,也就是生成一个相对分子质量几万 几十万的大 分子只需要 0.01s几秒的时间(瞬间可以完成)，体系中不是聚合物就是单体,不会 停留在中间聚合度阶段，所以聚合物的相对分子质量与反应时间基本无关。而缩聚 反应遵循的是逐步聚合机理：单体先聚合成低聚体，低聚体再聚合成高聚物。链增加反应的活化较高，E =60kJ/molp生成一个大分子的时间很长，几乎是整个聚合反应所需的时间，缩聚物的相对分子质量随聚合时间的延长而增大。 何
6、谓聚合物官能团的化学转化？在聚合物官能团的化学转化中，影响官能团转 化的因素是什么?官能团的转化率一般为多少？答：由于高分子的化学反应是通过官能团的化学转化而实现的 ,所以又可以将 聚合物的化学反应称为聚合物官能团的化学转化。因为聚合物的化学反应的复杂性,官能团的转化,一般为 86.5%。这主要是因为 扩散因素的影响、邻近基团的影响和相邻官能团成对反应的限制。 甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、马来酸酐、醋酸乙烯、丙烯腈等 单体分别与丁二烯共聚，试以交替倾向的次序排列上述单体，并说明原因。单体(M1)甲基丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯苯乙烯马来酸酐单体(M丁二烯丁二烯丁二烯丁二烯2)r10.250.0
7、50.585.7410-5r20.750.761.350.325r r1 20.18750.0380.7831.8610-5醋酸乙烯丙烯腈丁二烯丁二烯0.0130.0238.450.30.4990.006根据 r r 乘积的大小，可以判断两种单体交替共聚的倾向。即r r 趋向于 0 ， 1 2 1 2两单体发生交替共聚；r r 越趋于零，交替倾向越大。根据单体的 r 、r1 2 1 2上述各单体与丁二烯产生交替共聚的次序为：和 r r 值 1 2马来酸酐丙烯腈丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯醋酸乙烯苯乙烯。四、（共 5 分，每题 1 分）选择正确答案填入( )中。 接技共聚物可采用（ ）聚合方法。 逐
8、步聚合反应 聚合物的化学反应 阳离子聚合 阴离子聚合2 为了得到立构规整的 1.4-聚丁二烯，1,3 丁二烯可采用( )聚合。 自由基聚合 阴离子聚合 阳离子聚合 配位聚合3 工业上为了合成涤纶树脂(PET)可采用( )聚合方法。 熔融缩聚 界面缩聚 溶液缩聚 固相缩聚 聚合度变大的化学反应是( ) PVAc 的醇解 纤维素硝化 高抗冲 PS 的制备 离子交换树脂的制备 表征聚合物相对分子质量的参数是( 、 )r1 t1/2Xn五、计算题（共 40 分，根据题目要求计算下列各题）Pn (15 分) 苯乙烯在 60以过氧化二特丁基为引发剂，苯为溶剂进行溶液聚 合。当单体苯乙烯的浓度 c(M)=1
9、mol/L，引发剂浓度 c(I)=0.01mol/L 时，引发和聚 合的初速分别为 410-11 mol/L s 和 1.510-7mol/L s。试根据计算判断低转化率 下，在上述聚合反应中链终止的主要方式？真正终止和链转移终止的比例？已知： 60 时 C =8.010-5 ，C =3.210-4 ，C =2.310-6 ，苯乙烯的密度为M l S0.887g/mL，苯的密度为 0.839g/mL。设苯乙烯-苯体系为理想溶液。解: c(M)=1.0mol/L， c(I)=0.01 mol/LR = 4 .0 10 i-11R = 1.510mol / (L s)，p-7R 1.510= 37
10、50-11R 4.0 10i-7mol/(L s)（2 分）苯乙烯-苯体系为理想溶液，c (S) =104(1- ) 83988778= 9.50mol/L （2 分）苯乙烯 60时，动力学链终止完全是偶合终止，k=2(1 分)1 1 c (I) c(S) = + C + C + CX k M I c (M) S c (M) n(211 3750+ 8.510-50.01 9.5+ 3.2 10 -4 + 2.310 -6 1.0 1.0(5 分)= 1.3310-4+ 8.5105+ 3.2 10-6+ 2.1810-5= 2.3810-4X = 4196n(1 分)偶合终止所占的比例为1.
11、 33102. 38 1044100 % = 56 %(2分)转移终止所占的比例为：8.5105+ 3.2 10 6 2.3810+ 2.18 10 45100 % = 44 %(2分) （共 12 分）等摩尔比的乙二醇和对苯二甲酸于 280下进行缩聚反应，已 知平衡常数 K=4.9。如果达到平衡时所得聚酯的 X =15。 用缩聚反应中官能团等活性理论的假定表示该缩聚反应，并推导平衡常数 K1k20W22和平均聚合度Xn的关系式。 试问此时体系中残存的小分子水的摩尔分数x (H O)2为多少？解： （8 分）用缩聚反应中官能团等活性理论的假定表示该缩聚反应：COOH + HOk-1OC O +
12、 H Ot=0t 时平衡n n P 0 0 0 0n n K （n -n ）0nWn = n (1 - P ) n - n = n P 0 0 0x(H O) =2nWn0K =k1k-1（5 分，每错一处扣除 1 分）式中 n 起始羟基和羧基的官能团数目； 0P平衡时反应程度；n 平衡时小分子水的分子数。 w推导平衡常数 K 和平均聚合度Xn的关系式：K =( n - n ) n x (H O) P=n 2 (1- P ) 2= x (H O) P X 2n（3 分） （4 分）X =n11- P（1 分）15 =11- PP = 0.933（1 分）x (H O) =2K 4.9=P X
13、2 0.93315 n2= 0.0233（2 分）即体系残余的小分子水的分数x (H O) = 0.233 2。 (共 13 分)甲基丙烯酸甲酯(M )与苯乙烯(M )，在 60下进行自由基共聚合。1 2已知：r = 0.46 , r =0.52 ；1 2请： (10 分)画出x x11曲线（计算五个点）。11x = （3 分）为了得到： dc(M )1 0= ?何种投料方法？dc(M )2 0dc(M )1dc(M )2= 0.560组成比较均一的共聚物应采用解：计算结果（8 分）x100.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0x100.1560.2660.3510.423
14、0.4900.5590.6290.7150.8291.01 - r 1 - 0.52x , (A) =x (A) = 2 = =0.4712 - r - r 2 - 0.46 - 0.52（1 分）12rx 2 + x x 1 1 1 21 r x 2 + 2 x x + r x 2 1 1 1 2 2 2（1 分）x x 1.0110.80.60.40.20 0.2 0.40.6 0.8 1.0图x x1 1曲线（2 分）x1为了得到：dc(M )1dc(M )2= 0.560组成比较均一的共聚物应采用调节起始单体投料比的一次投料法（2 分），使dc(M )1 0dc(M )2 0= 0.471，控制一定的转化率结束反应（1 分）。