高分子化學習題與答案[共39頁]

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1、 《高分子化學》習題與答案 第一章 緒 論習題 1. 說明下列名詞和術(shù)語： (1)單體，聚合物，高分子，高聚物 (2)碳鏈聚合物，雜鏈聚合物，元素有機聚合物，無機高分子 (3)主鏈，側(cè)鏈，側(cè)基，端基 (4)結(jié)構(gòu)單元，單體單元，重復單元，鏈節(jié) (5)聚合度，相對分子質(zhì)量，相對分子質(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

2、么特征？ 3. 從時間～轉(zhuǎn)化率、相對分子質(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. 舉例說明鏈式聚合與加聚反應(yīng)、逐步聚合與縮聚反應(yīng)間的關(guān)系與區(qū)別。 5. 各舉三例說明下列聚合物 (1)天然無機高分子，天然有機高分子，生物高分子。 (2)碳鏈聚合物，雜鏈聚合物。 (3)塑料，橡膠，化學纖維，功能高分子。 6. 寫出下列單體的聚合反應(yīng)式和單體、聚合物的名稱 (1) CH2=CHF (2) CH2=CH(CH3)2 CH3 | (3) CH2=C |

3、COO CH3 (4) HO-( CH2)5-COOH (5) CH2CH2CH2O |__________| 7. 寫出下列聚合物的一般名稱、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)，鏈式聚合還是逐步聚合？ (1) -[- CH2- CH-]n- | COO CH3 (2) -[- CH2- CH-]n- | OCOCH3 (3) -[- CH2- C = CH- CH2-]n-

4、 | CH3 (4) -[-NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO-]n- (5) -[-NH(CH2)5CO-]n- 8. 寫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 (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單元、結(jié)構(gòu)單元、單體單元和單體，并對聚合物命名，說明聚合屬于何類聚合反應(yīng)。 10. 寫出

5、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分子質(zhì)量，計算這些聚合物的聚合度。根據(jù)計算結(jié)果分析做塑料、纖維和橡膠用的聚合物在相對分子質(zhì)量和聚合度上的差別。 11．如何用實驗測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理進行的。 12. 閱讀自學內(nèi)容，寫出自己對高分子科學的認識。   第一章            緒論習題答案 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)

6、構(gòu)相同的簡單的單元通過共價鍵重復連接而成的相對分子質(zhì)量很大的化合物。由于對大多數(shù)高分子而言，其均由相同的化學結(jié)構(gòu)重復連接而成，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。 元素有機聚合物：主鏈不含碳，而側(cè)基由有機基團組成的聚合物。 無機高分子；主鏈和側(cè)基均無碳原子的高分子。 (3) 主鏈：貫穿于整個高分子的鏈稱為主鏈。 側(cè)鏈：主鏈兩側(cè)的鏈稱為側(cè)鏈。 側(cè)基：主鏈兩側(cè)的基團稱為側(cè)基。 端基：主鏈兩端的基團稱為端基。 (4) 結(jié)構(gòu)單元：高分子中多次重復的且可以表明合成所用單體種類的化學結(jié)

7、構(gòu)。 重復單元：聚合物中化學組成相同的最小單位，又稱為鏈節(jié)。 單體單元：聚合物中具有與單體相同化學組成而不同電子結(jié)構(gòu)的單元。 (5) 聚合度：高分子鏈中重復單元的數(shù)目稱為聚合度。 相對分子質(zhì)量：重復單元的相對分子質(zhì)量與聚合度的乘積即為高分子的相對分子質(zhì)量。對于高分子來說，通過聚合反應(yīng)獲得每一大分子相對分子質(zhì)量都相同的聚合物幾乎是不可能的，這種聚合物相對分子質(zhì)量的多分散性又稱為聚合物相對分子質(zhì)量分布，可用重均相對分子質(zhì)量與數(shù)均相對分子質(zhì)量的比值表示其分布寬度。 (6) 加聚反應(yīng)：單體通過相互加成而形成聚合物的反應(yīng)。 縮聚反應(yīng)：帶有多個可相互反應(yīng)的官能團的單體通過有機化學中各種縮合反應(yīng)

8、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，通過鏈增長、鏈終止、鏈轉(zhuǎn)移等基元反應(yīng)在極短時間內(nèi)形成高分子的反應(yīng)。 逐步聚合：通過單體上所帶的能相互反應(yīng)的官能團逐步反應(yīng)形成二聚體、三聚體、四聚體等，直到最終在數(shù)小時內(nèi)形成聚合物的反應(yīng)。 (7) 加聚物：通過加成聚合獲得的聚合物，其重復單元與單體分子式結(jié)構(gòu)相同、僅電子結(jié)構(gòu)不同，同時聚合物相對分子質(zhì)量是單體相對分子質(zhì)量的整數(shù)倍。 縮聚物：通過縮聚反應(yīng)得到的聚合物。 低聚物：相對分子質(zhì)量在102-104的分子。 2． 從轉(zhuǎn)化率和時間的關(guān)系看：連鎖聚合，單體轉(zhuǎn)化率隨時間延長而逐漸增加；逐步聚合，反應(yīng)初期單體消

9、耗大部分，隨后單體轉(zhuǎn)化率隨時間延長增加緩慢。 從相對分子質(zhì)量與轉(zhuǎn)化率關(guān)系看：連鎖聚合，在任何時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，聚合物相對分子質(zhì)量逐漸增加，高分子量的聚合物需數(shù)十小時才能生成。 3．絕大多數(shù)烯類單體的加聚反應(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。但反過來，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，反過來，不是所有逐步聚合都屬縮聚反應(yīng)，如聚氨酯的合成

10、，屬逐步聚合，但產(chǎn)物卻是加聚產(chǎn)物。 4． (1) 天然無機高分子：石棉、金剛石、云母 天然有機高分子：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 化學纖維：尼龍、聚酯、腈綸、丙綸 功能高分子：離子交換樹脂、光敏高分子、高分子催化劑 5． 6. 7. 8. ①     聚乙烯 M0=28，DP=2143～10714。 ② &#

11、160;   聚氯乙烯 M0=62.5，DP=800～2400。 ③     尼龍-6,6 M0=226，DP=53～80。 ④     維尼綸 M0=86，DP=698～872。 ⑤     天然橡膠 M0=68，DP=2941～5882。 ⑥     順丁橡膠 M0=52，DP=4808～5769。 從相對分子質(zhì)量和聚合度來比較，三者的關(guān)系為：橡膠＞塑料＞纖維。

12、 第二章 逐步聚合習題 1、  解釋下列概念 ①     反應(yīng)程度和轉(zhuǎn)化率 ②     當量系數(shù)和過量分數(shù) ③     平衡縮聚和不平衡縮聚 ④     均縮聚、混縮聚和共縮聚 ⑤     線形縮聚和體型縮聚 ⑥     平均官能度和凝膠點 ⑦

13、0;    光能團和官能度 ⑧     熱塑性樹脂和熱固性樹脂 ⑨     結(jié)構(gòu)預聚物和無規(guī)預聚物 2、  討論下列縮聚反應(yīng)環(huán)化的可能性。m=2—10。 ① ② 3、  寫出并描述下列反應(yīng)所形成的聚酯的結(jié)構(gòu)，聚酯結(jié)構(gòu)與反應(yīng)物相對量有無關(guān)系。如有關(guān)系，請說明差別。 4、  用堿滴定法和紅外光譜法均測得21.3g聚己二酰己二胺試樣中2.50×10-3mol的羧基。計算該聚合吳的數(shù)均相對分子質(zhì)量為8520，計算時需做什么假定？如何

14、通過實驗來確定其可靠性?如該假定不可靠，如何由實驗來測定正確的數(shù)均相對分子質(zhì)量? 5、  等摩爾二元醇與二元酸在外加酸催化下進行縮聚，證明從P從0.98到0.99所需的時間與從開始到P=0.98所需的時間相近。 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)，問反應(yīng)程度和聚合度能達到多少？如果羧基起始濃度為4mol/L，要使聚合度達到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2×104，反應(yīng)程度為0.995，問配料時的當量系數(shù)和

15、過量分數(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)相對分子質(zhì)量。P=0.995及0.999時，聚酯的聚合度各為多少？加1%（mol）醋酸時，結(jié)果如何？（醋酸%（mol）濃度以二元酸計） 9、  等摩爾的二元酸和二元胺縮聚時，畫出P=0.95，0.99和0.995時的數(shù)均分子質(zhì)量分布曲線和重均分子質(zhì)量分布曲線，并計算數(shù)均聚合度和重均聚合度，比較二者的相對分子質(zhì)量分布的寬度。 10、             

16、計算下列混合物的凝膠點，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=1.50：0.99：0.002 11、鄰苯二甲酸酐與官能團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。 c．按統(tǒng)計法求凝膠點。 12、苯酚和甲醛采用酸和堿催化聚合，其原料配比、預聚體結(jié)構(gòu)、固化方法等方面有哪些不同？ 13、1000g環(huán)氧樹脂（環(huán)氧值為0.2）用等當量的乙二胺或二次乙基三胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NH）固化，以過

17、量10%計，試計算兩種固化劑的用量。 14、合成下列無規(guī)和嵌段共聚物： 15、不飽和聚酯樹脂的主要原料為乙二醇、馬來酸酐和鄰苯二甲酸酐，試說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 逐步聚合習題答案 1． a.       反應(yīng)程度：參加反應(yīng)的官能團與起始官能團總數(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.       當量系數(shù)：起始兩種官能團數(shù)之比，記為γ，γ≦1。

18、過量分數(shù)：過量單體的過量分子數(shù)與不過量單體的分子數(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)。 d.       均縮聚：由一種單體進行的縮聚反應(yīng). 混縮聚；由兩種均不能獨自縮聚的單體進行的縮聚為混縮聚. 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行的縮聚反應(yīng)。 e.      

19、 線型縮聚：2官能度單體或2-2體系的單體進行縮聚反應(yīng)，聚合過程中，分子鏈線形增長，最終獲得線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)，聚合過程中，先產(chǎn)生支鏈，再交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)，這類聚合過程稱為體型縮聚。 f.        平均官能度：反應(yīng)體系中平均每一個分子帶有的能參加反應(yīng)的官能團數(shù)。 凝膠點：開始出現(xiàn)凝膠時的臨界反應(yīng)程度。 g.       官能團：單體分子中能參見反應(yīng)并能表征反應(yīng)類型的原子或原子團。 官能度；一個分子上參加

20、反應(yīng)的官能團數(shù)。 h.       熱塑性樹脂加熱時可塑化、冷卻時則固化成型，能如此反復進行這種受熱行為的樹脂。 熱固性樹脂：體型縮聚中形成的線型和支鏈型預聚物可熔融塑化，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，把這樣的預聚物稱為熱固性樹脂。 i.         無規(guī)預聚物：結(jié)構(gòu)不確定,未反應(yīng)的官能團無規(guī)排布的預聚物。 結(jié)構(gòu)預聚物：具有特定的活性端基或側(cè)基的預聚物。 2． a.   m=2時，β-氨基酸易脫氨

21、。 m=3，4時，易成穩(wěn)定的五、六元環(huán)。 其余主要進行線型縮聚。 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)，主要進行線型縮聚。 影響線型縮聚聚合物的分子量的因素；反應(yīng)程度、反應(yīng)平衡、單體的當量比 3. 因為=∑Wi/∑Ni，∑Wi=21.3g, =8520，∑Ni=2.5×103，因此計算時假定每個大分子鏈平均含有一個羧基。 可用氣相滲透壓法等準確測定數(shù)均分子量，并檢驗此假定的可靠性。 4. 等摩爾反應(yīng)，外加酸催化的聚酯合成反

22、應(yīng)中: =K’C0t + 1=1/(1-P) P=0.98時，=50，所需反應(yīng)時間t1=49/ K’C0 P=0.99時，=100，所需反應(yīng)時間t2=99/ K’C0 所以，t2≈2t1，P從0.98到0.99所需時間與從開始到P=0.98所需時間相近。 5． 封閉體系：=1/（1-P）= K1/2+ 1，P=0.97，=33。 開放體系：=1/（1-P）=[KC0/Pnw]1/2 →nw=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. 單體非等當量投料，=（1+γ）/（1+γ-2γP）。γ=

23、0.993，q=0.007。 7． ①     γ=0.985，P=0.995時，=80 P=0.999時，=117 ②     γ=0.99，P=0.995時，=100 P=0.999時，=166 9．按Carothers法計算: a.        Pc=0.833 b.        Pc=0.844 c.        不能交聯(lián)

24、 d.      Pc=0.838 按統(tǒng)計法計算: a.    Pc=0.707 b.      Pc=0.714 c.    Pc=1.158，不能交聯(lián) d.     Pc=0.710 10． a. =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 預聚體結(jié)構(gòu) 線型低聚物 線

25、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．等當量固化：需乙二胺的量：0.5mol 需二次乙基三胺：0.4mol。 過量10%固化：需乙二胺的量：0.55mol 需二次乙基三胺：0.44mol。 13． a.   將ω-氨基己酸與對氨基苯甲酸共縮聚，可得無規(guī)共聚物。將二者分別均縮聚所得的低聚物進一步共縮聚可得嵌段共聚物。 b.     對苯二甲酸、己二酸、乙二醇共縮聚，得無規(guī)共聚物。   第三章 自由基聚合習題  1.舉例說明自由基聚合時取代基的位阻效應(yīng)、共軛效應(yīng)、電負性、氫鍵

26、和溶劑化對單體聚合熱的影響。 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)計算丁二烯、苯乙烯40、80OC自由基聚合時的平衡單體濃度。 3.什么是自由基聚合、陽離子聚合和陰離子聚合？ 4.下列單體適合于何種機理聚合：自由基聚合，陽離子聚合或陰離子聚合？并說明理由。 CH2=CHCl， CH2=CCl2，CH2=CHCN，CH2=C(CN)2， CH2=CHCH3， CH2=C(CH3)2， CH2=CHC6H5， CF2=CF2， CH2=C(CN)COOR， CH2=C(CH3)-CH=CH2。 5.判斷下列烯類

27、單體能否進行自由基聚合，并說明理由。 CH2=C(C6H5)2， ClCH=CHCl， CH2=C(CH3)C2H5， CH3CH=CHCH3， CH2=C(CH3)COOCH3，CH2=CHOCOCH3，CH3CH=CHCOOCH3。 6.對下列實驗現(xiàn)象進行討論： （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-取代物除個別外一般不能聚合。 （2）大部分烯類單體能按自由基機理聚合，只有少部分單體能按離子型機理聚合。 （3）帶有π-π共軛體系的單體可以按自由基、陽離子和陰離子機理進行聚合。 7.以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，

28、寫出苯乙烯、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.對于雙基終止的自由基聚合反應(yīng)，每一大分子含有1.30個引發(fā)劑殘基。假定無鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，試計算歧化終止與偶合終止的相對量。 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，單體轉(zhuǎn)化率與聚合物相對分子質(zhì)量隨時間的變化有何特征？與聚合機理有何關(guān)系？ 11.自由基聚合常用的引發(fā)方式有幾種？舉例說明其特點。 12.寫出下列常用引發(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，哪些是油溶性引發(fā)劑，使用場所有何不同？ （1）偶氮二異丁腈，偶氮二異庚腈。 （2）過氧化二苯甲酰，

29、過氧化二碳酸二乙基己酯，異丙苯過氧化氫。 （3）過氧化氫-亞鐵鹽體系，過硫酸鉀-亞硫酸鹽體系，過氧化二苯甲酰-N,N二甲基苯胺。 13.60OC下用碘量法測定過氧化二碳酸二環(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？自由基聚合在選擇引發(fā)劑時應(yīng)注意哪

30、些問題？ 16.推導自由基聚合動力學方程時，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，對單體濃度呈一級反應(yīng)各是哪一機理造成的？ 18.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。 19.在什么情況下會出現(xiàn)自由基聚合反應(yīng)速率與單體濃度的下列關(guān)系？ （1）一次與一點五次之間； （2）一點五次；（3）一點五與二次之間。 20.某一熱聚合反應(yīng)經(jīng)測定屬于參分子引發(fā)，試推導聚合反應(yīng)速率方程，并寫明在推導過程中作了哪些基本假定？ 21.以過氧化二苯甲酰作引發(fā)劑，在60O

31、C進行苯乙烯(密度為0.887)聚合動力學研究，引發(fā)劑用量為單體重量的0.109%，Rp=0.255×10-4mol/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，建立三個常數(shù)的數(shù)量級概念。 （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，過氧類引發(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/mol·s，kt=7.0×107 L/m

32、ol·s，欲達5%轉(zhuǎn)化率，需多少時間？ 23.什么是自動加速現(xiàn)象？產(chǎn)生的原因是什么？對聚合反應(yīng)及聚合物會產(chǎn)生什么影響？ 24.什么是凝膠效應(yīng)和沉淀效應(yīng)？舉例說明。 25.氯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯聚合時，都存在自動加速現(xiàn)象，三者有何異同？ 26.氯乙烯懸浮聚合時，選用半衰期適當（2hr）的引發(fā)劑，基本上接近勻速反應(yīng)，解釋其原因。 27.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

33、反應(yīng)？有幾種形式？對聚合反應(yīng)速率和聚合物的相對分子質(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.動力學鏈長的定義是什么？分析沒有鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)與有鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)時動力學鏈長與平均聚合度的關(guān)系。 31.以過氧化二特丁基作引發(fā)劑，在60 OC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=8.0×1

34、0-5，CI=3.2×10-4，CS=2.3×10-6。求： （1）fkd=？ （2）聚合初期聚合度。 （3）聚合初期動力學鏈長。 32.按上題條件制備的聚苯乙烯相對分子質(zhì)量很高，常加入正丁硫醇（CS=21）調(diào)節(jié)，問加入多少才能制得相對分子質(zhì)量為8.5萬的聚苯乙烯？ 33．用過氧化二苯甲酰作引發(fā)劑，苯乙烯在60 OC進行本體聚合。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0.8

35、87g/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）對聚合度各有什么影響？ 34.醋酸乙烯酯在60 OC以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑進行本體聚合，其動力學數(shù)據(jù)如下： [I]=0.026×10-3 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，歧化終止占動力學鏈終止的90%，求

36、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克過氧化二苯甲酰，于60 OC下聚合，反應(yīng)1.5小時后得到3克聚合物，用滲透壓法測得相對分子質(zhì)量為831,500。知60 OC下引發(fā)劑的半衰期為48小時，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.聚氯乙烯的相對分子質(zhì)量為什么與引發(fā)劑濃度基本上無關(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分子質(zhì)

37、量。(CM = 125 exp[-30.5/RT]) 37.討論下列幾種鏈轉(zhuǎn)移、鏈增長、再引發(fā)速率常數(shù)的相對大小對聚合反應(yīng)速率和聚合物相對分子質(zhì)量的影響： （1）kP 》ktr ka≈ kP （2）kP《 ktr ka≈ kP （3）kP 》ktr ka〈 kP （4）kP《 ktr ka〈 kP （5）kP《 ktr ka = 0 38.分析誘導期產(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、對苯醌、DPPH、三氯化鐵和氧的阻聚效果。   第三章 自由基聚合習題答案 &

38、#160; 1. 解：聚乙烯是最簡單的聚合物，主鏈無取代基，在考慮取代基的各種影響因素時，可以此為標準，其聚合熱△H=-88.8kJ/mol。 (1) 位阻效應(yīng)：單體中取代基間作用小，而聚合物中由于主鏈共價鍵約束而使取代基之間產(chǎn)生作用，從而儲存了部分能量，因此取代基的空間效應(yīng)對聚合物影響大于單體，含取代基的單體可將部分反應(yīng)熱以內(nèi)能形式存儲，從而使聚合熱減小，例如，異丁烯，△H=-54 kJ/mol。 (2) 共軛效應(yīng)：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) 電負性取代

39、基：取代基電負性強時，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)時的反應(yīng)溫度稱為聚合上限溫度。聚合解聚平衡時的殘存單體濃度稱為平衡單體濃度。 (2) 丁二烯：40℃，[M]e=1.523×10-8mol·L-1；80℃，[M]e=3.766×10-7mol·L-1。 苯乙烯: 40℃，[M]e=6.36

40、5;10-7mol·L-1; 80℃，[M]e=1.335×10-5mol·L-1。 3. 解：自由基聚合：通過自由基引發(fā)進行鏈增長得到高聚物的聚合反應(yīng)。 陰離子聚合：由陰離子引發(fā)并進行增長的聚合反應(yīng)。 陽離子聚合：由陽離子引發(fā)并進行增長的聚合反應(yīng)。 4. 解: (1)    CH2=CH-Cl，氯原子的誘導效應(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)不對稱，同時比氯乙烯多一個氯原子，誘導作用加強，可進行陰離子和自由基聚合。

41、(3)    CH2=CH-CN，氰基為吸電子基團，可降低雙鍵的電子云密度，可進行陰離子和自由基聚合，在一定條件下還可進行陪位聚合。 (4)    CH2=CH(CN)2，兩個氰基的誘導吸電子作用過強，只能進行陰離子聚合。 (5)    CH2=CHCH3，甲基可產(chǎn)生供電超共軛效應(yīng)，但強度不大，同時聚合產(chǎn)生的烯丙基自由基穩(wěn)定，不會增長為大分子，故不發(fā)生自由基和離子聚合，只在特殊的絡(luò)合引發(fā)劑作用下進行配位聚合。 (6)    CH2=C(CH3)2， 兩個甲基能產(chǎn)生較強的

42、給電子效應(yīng)，可進行陽離子聚合。在一定條件下可發(fā)生配位聚合。 (7)    CH2=CH-C6H5，共軛體系，π電子流動性大，易極化，可發(fā)生自由基、陰離子、陽離子聚合。 (8)    CF2=CF2，四個氟原子均產(chǎn)生吸電子誘導作用，但結(jié)構(gòu)對稱，機化度小，同時氟原子體積小，可發(fā)生自由基聚合。 (9)    兩個吸電子基產(chǎn)生很強的吸電子誘導作用，只可進行陰離子聚合。 (10)CH2=C(CH3)CH=CH2，共軛體系，π電子流動性大，發(fā)生自由基、陰離子、陽離子聚合。 5. 解: (1) &

43、#160;  CH2=C(C6H5)2，不能，兩個苯基取代基，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)對稱，極化度低，且位阻大。 (3)    CH2=C(CH3)-CH2CH3，不能，兩個供點基團，位阻大，只能陽離子或配位聚合。 (4)    CH3-CH=CH-CH3，不能，結(jié)構(gòu)對稱，極化度低，且位阻大。 (5)    CH2=C(CH3)-COOCH3，能，酯基誘導與共軛作用大于甲基共電作用，還可進行陰離子

44、聚合。 (6)    CH2=CHOCOCH3，能，羰基產(chǎn)生吸電誘導作用而氧產(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)對稱，極化度低，且位阻大。 6. 解: (1)    對單取代乙烯，空間位阻小，可以聚合；對于1,1-二取代乙烯，一般情況下，取代基體積不大，空間位阻小，同時不對稱結(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)對稱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。 (

45、2)    對烯類單體來說，其參加聚合的官能團部分絕大多數(shù)情況下是碳碳雙鍵或叁鍵，碳碳雙鍵或叁鍵的兩個碳電負性相同，不會使電子云密度大變化。大多數(shù)烯類單體的取代基的給電子或吸電子效應(yīng)不是很強；自由基是電中性的，對其穩(wěn)定作用沒有太嚴格的要求，幾乎所有取代基對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，且取代基對生成的離子活性中心有很好的穩(wěn)定作用，才能進行離子聚合。 (3)    π-π體系單體具有大共軛效應(yīng)，可在誘導極化下產(chǎn)生電子云的流動，從而產(chǎn)生利于

46、在相應(yīng)反應(yīng)條件下的電子云密度分布，使反應(yīng)容易進行，因此這類單體可發(fā)生自由基、陰離子、陽離子聚合。 7. 解:   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會產(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，引發(fā)劑是在較長時間內(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的，故轉(zhuǎn)化率隨時間延長而逐漸增加。而對產(chǎn)生的一個活性中心來說，它與單體間反應(yīng)

47、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)一開始有自由基生成時，聚合物分子量就很大，反應(yīng)過程中任一時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。熱分解型引發(fā)劑主要有兩大類，偶氮類和過氧化物類。偶氮類如偶氮二異丁腈，45-65℃下使用，引發(fā)時產(chǎn)生氮氣，只生成一種自由基，性質(zhì)穩(wěn)定。過氧化物類，如過氧化二苯甲酰，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： (2)&#

48、160;   過氧化二苯甲酰： 過氧化二碳酸二乙基己酯： 異丙苯過氧化氫： (3)    過氧化氫-亞鐵鹽體系： HO-OH + Fe2+ → OH- + HO? +Fe3+ 過硫酸鉀-亞硫酸鹽體系： 過氧化二苯甲酰-N,N’-二甲苯胺： 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㏑（[I]0/[I]）與時間t的關(guān)系圖，由圖得kd=1.885×10-4S-1，t1/2=1

49、.02hr。 14. 解： 引發(fā)效率：引發(fā)劑分解后，只有一部分用來引發(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為引發(fā)效率，用f表示。 誘導分解：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，但白白消耗一個引發(fā)劑分子，使f下降。 籠蔽效應(yīng)：由于聚合體系中引發(fā)劑的濃度低，引發(fā)劑分解生成的初級自由基處于溶劑分子的包圍中，限制了自由基的擴散，導致初級自由基在籠內(nèi)發(fā)生副反應(yīng)，使f下降。 15. 解： ①     問：可通過引發(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]/[I]0來判斷引發(fā)劑活

50、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]/[I]0越小，引發(fā)劑活性越高。 ②     問：參見教科書70頁。 16. 解：在不考慮鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)的前提下，作了三個基本假定：等活性假定，即鏈自由基的活性與鏈長無關(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[I]1/2成正比是雙基終止造成的，Rp與[M]成正比是初級自由基形成速率遠小于單體自由基形成速率的結(jié)果。 18. 解：熱引發(fā)：Rp∝[I]0 ； 熱引發(fā)和引發(fā)劑引發(fā)并存：Rp∝[I]0～0.5 ； 引發(fā)劑引發(fā)，單雙基終止并存；R

51、p∝[I]0.5～1 ； 引發(fā)劑引發(fā)，單基終止：Rp∝[I]0。 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：Rp∝[M]1～1.5； 單體自由基形成反應(yīng)為引發(fā)反應(yīng)控制速率步驟：Rp∝[M]1.5； 引發(fā)劑引發(fā)同時伴有熱引發(fā)：Rp∝[M]1.5～2。 20. 解：R=-d[M]/dt=Ri + Rp1 + Rp2 + Rp3 +……+ Rpn 條件1：無鏈轉(zhuǎn)移 = Ri + Rp 假定1：等活性假定 ≈Rp

52、 假定2：聚合度很大 = kp[M][M?] 條件2：低轉(zhuǎn)化率 = kp[M](Ri/2kt) 假定3：穩(wěn)態(tài)假定 = kp[M](ki[M]3/2kt)1/2 條件3：雙基終止 = kp(ki/2kt)1/2[M]2/5 條件4：三分子熱引發(fā) Ri=ki[M]3 21. 解： ①&

53、#160;    kd = 3.24×10-6S-1 ;kp = 1.762×102L/mol·S；kt=3.59×107L/mol·S。 ②     [M]=8.529 mol/L；[M·]=1.697×10-8 mol/L。 ③     Ri=2.07×10-8mol/L·S； Rt= Ri；Rp =2.55×10-5 mol/L·S 。 Rp＞＞Ri=

54、 Rp 22. 答案：t = 24480s=6.8hr。 23. 解：當自由基聚合進入中期后，隨轉(zhuǎn)化率增加，聚合速率自動加快，這一現(xiàn)象稱為自動加速現(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，而鏈增長速率變化不大，從而使聚合速率加快。自動加速現(xiàn)象可提高聚合反應(yīng)速率，但控制不好，會出現(xiàn)爆聚使聚合失敗。自動加速現(xiàn)象使聚合物分子量分布變寬。 24. 解：對于單體、聚合物、溶劑互溶的均相體系，當反應(yīng)進入中期后，體系粘度加大，妨礙大分子鏈自由基的擴散，導致鏈終止反應(yīng)速率常數(shù)隨粘度增大而迅速下降，而粘度變化對單體擴散并不影響，鏈增長反應(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

55、聚合速率加速，這一現(xiàn)象稱為凝膠效應(yīng)。例如，甲基丙烯酸甲酯在苯中聚合，當單體濃度大于60%后，出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象。 當反應(yīng)體系為互不相溶的非均相體系時，整個聚合反應(yīng)在異相中進行，反應(yīng)形成的聚合物在一開始就從體系中沉析出來，鏈自由基包裹在長鏈形成的無規(guī)線團內(nèi)，難以終止，從而使聚合速率加快，這種效應(yīng)稱為沉淀效應(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)生自動加速。 25. 解: ①     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)自動加速現(xiàn)象。 ②     甲基丙烯

56、酸甲酯不是其聚合物的良溶劑，自動加速由凝膠效應(yīng)產(chǎn)生，在相同的聚合反應(yīng)條件下，自動加速出現(xiàn)的比苯乙烯聚合體系要早。 ③     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)相對容易,因此自動加速出現(xiàn)的比甲基丙烯酸甲酯體系要晚。 此外，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，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)化率較低時就出現(xiàn)自動加速現(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)進行，中活性引發(fā)劑逐漸發(fā)揮作用，再加上自動加速，使反應(yīng)速率保持不變。

57、27. 解： ①     總反應(yīng)速率常數(shù)的變化：50→60℃，k2/k1=2.75；80→90℃，k2/k1=2.34。 ②     聚合度變化：50→60℃， 2/1=0.675；80→90℃，2/1=0.719。 28. 解： ①     問：鏈自由基奪取其它分子上的原子，使原來的自由基終止，同時生成一個新的自由基，這種反應(yīng)稱為鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。 ②     問：鏈轉(zhuǎn)移的形式包括：向單體、溶劑、引發(fā)劑、聚合物、外來試劑的轉(zhuǎn)移反應(yīng)

58、。 ③     問：對聚合反應(yīng)速率和聚合物相對分子質(zhì)量影響與鏈增長速率常數(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相對大小有關(guān)。 具體情況參見書94頁表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)與鏈增長反應(yīng)速率常數(shù)之比，表示鏈轉(zhuǎn)移劑和單體對鏈自由基反應(yīng)的競爭能力。 30. 解；在自由基聚合中，將一個活性中心由引發(fā)開始到活性中心消失期間消耗的單體分子數(shù)定義為動力學鏈長，用ν表示。它等于鏈增長反應(yīng)速率與鏈引發(fā)反應(yīng)速率之比。 沒有鏈轉(zhuǎn)移時，=ν/（C/2 + D）；有鏈轉(zhuǎn)移時，1/=（C/2 + D）+ CM

59、+ CI[I]/[M] + CS[S]/[M] + CP[P]/[M]。 31. 解:①     fkd=2×10-9S-1 ②     聚合初期ν=3750 ③     設(shè)苯乙烯-苯體系為理想混合體系，=4200 32. 答案：正丁硫醇用量= 4.2×10-3g/L。 33. 答案： ①     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)（正常鏈

60、終止）占76%。 ②     對聚合度的影響：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：⑴問：kp2/kt = 0.0115L/(mol?s)。⑵問：偶合終止占16%，歧化終止占84%。 36. 解： ①     問：=Rp/（Rt + Rtr），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)活化能高于鏈增長反應(yīng)活化能，故溫度上升， CM增加。 ② 

61、0;   問：45℃，=817；50℃，=685；60℃，=487。 37. ①     kp>>ktr，ka≈kp 為正常鏈轉(zhuǎn)移。鏈轉(zhuǎn)移比鏈增長幾率小得多，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。 ②     kp<<ktr，ka<kp 為調(diào)節(jié)聚合。雖然鏈轉(zhuǎn)移比鏈增長幾率大，但新自由基活性不變，故Rp不變，但n減小甚多。 ③     kp>>ktr，ka<

62、;kp 緩聚。新自由基活性降低，Rp減小，同時鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)使n減小。 ④     kp<<ktr，ka<kp 衰減鏈轉(zhuǎn)移。不僅鏈轉(zhuǎn)移幾率比鏈增長幾率大得多，同時新自由基活性也下降，雙重作用使Rp減小甚多，n減小甚多。 ⑤     kp<<ktr，ka≈0 高效阻聚。不僅鏈轉(zhuǎn)移幾率比鏈增長幾率大得多，且鏈轉(zhuǎn)移生成的自由基穩(wěn)定，聚合停止，Rp=0， n=0。 38. ①     問：當體系存在阻聚雜質(zhì)時，開始形成的自由基與雜質(zhì)反應(yīng)

63、失去活性，使聚合初期聚合速率為零。當阻聚雜質(zhì)消耗完后，才開始正常聚合反應(yīng)。 ②     誘導期t=n[I]0/Ri，[I]0為阻聚劑濃度。 ③     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 習

64、 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)類型是什么？寫出鏈引發(fā)反應(yīng)式。   引發(fā)體系 單體 2、解釋下列概念 離子對 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。現(xiàn)有4.0g的聚合物使6.0ml 0.01mol/l的Br—CCl4溶液正好褪色，計算聚合物數(shù)均相對分子質(zhì)量。 4、  異丁烯在（CH2Cl）2中用SnCl4—H

65、2O引發(fā)聚合。聚合速率Rp∝[SnCl4][H2O][異丁烯]2。起始生成的聚合物的數(shù)均相對分子質(zhì)量為20,000，1g聚合物中含3.0×10-5mol的羥基，不含氯。 寫出該聚合的引發(fā)、增長、終止反應(yīng)方程式。推導聚合反應(yīng)速率和聚合度的表達式。 推導過程中所做的假設(shè)。什么情況下對水或SnCl4是零級對異丁烯是一級反應(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，計算kp值。假定無鏈轉(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

66、溶液的濃度為1.5mol/L，苯乙烯為300g。試計算若制備相對分子質(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1.8×10-4mol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4.0×10-4mol/L的硫酸引發(fā)聚合。計算起始聚合度。計算時用表4-5的數(shù)據(jù)，Cs=4.5×10-2。 8、  以正丁基鋰為引發(fā)劑，環(huán)己烷為溶劑，合成線型三嵌段共聚物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/

67、60（重量比），數(shù)均相對分子質(zhì)量1×105。試計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。當單體聚合一半時，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)增長的聚苯乙烯的分子量分布指數(shù)均是1，試計算： ①水終止的聚合物的數(shù)均相對分子質(zhì)量； ②單體完全聚合后體系中全部聚合物的數(shù)均相對分子質(zhì)量； ③最后所得聚合物的相對分子質(zhì)量分布指數(shù)。 10、在離子聚合反應(yīng)過程中，能否出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象？為什么？ 11、寫出用陰離子聚合方法合成四種不同端基（—OH、—CO

68、OH、—SH、—NH2）的聚丁 二烯遙爪聚合物的反應(yīng)過程。 12、增加溶劑極性對下列各項有何影響？ （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)化率和時間的關(guān)系； （2）聚合物相對分子質(zhì)量與時間的關(guān)系。 14、 預確定電離輻射引發(fā)的某一特定單體的聚合反應(yīng)是按照自由基機理還是離子型機理進 行，適用的實驗方法是什么？ 15、 舉例說明異構(gòu)化聚合和假陽離子聚合反應(yīng)。 &#

69、160; 第四章 離子型聚合習題答案 1． Na、n-BuLi為陰離子聚合引發(fā)劑，可引發(fā) H2SO4、BF3 + H2O為陽離子聚合引發(fā)劑，可引發(fā) 2． 離子對：帶有相反電電荷的離子當二者間的距離小于某一臨界距離時，可稱為離子對。 異構(gòu)化聚合：在聚合鏈增長過程中，伴有分子內(nèi)重排的聚合常稱為異構(gòu)化聚合。 活性聚合；沒有鏈轉(zhuǎn)移和鏈終止的聚合反應(yīng)稱為活性聚合。 3．=6.67×104。 5．kp=2.31(l/mol·S) 6. ①     問：需加引發(fā)劑13.3ml。 ②    

70、問：需加引發(fā)劑13.46ml。 7．0=53。 8． ① 極性增加，使上述各種活性中心的平衡向右移動。 ②    極性增加，松對和自由離子增加，立構(gòu)規(guī)整性變差。 ③   陰離子聚合的kp-基本不受影響； 極性增加，松對比例增加， kp±增加。 ④   基本不變。 ⑤   分布變窄。 9． （1）       逐步聚合：單體轉(zhuǎn)化率在反應(yīng)開始后的短時間內(nèi)就達很高，隨后，隨時間延長，轉(zhuǎn)化率增加極其緩慢。 自由基聚合：典型的轉(zhuǎn)化率（C%）與時間（t）曲線為

71、S形，反應(yīng)初期C%與t可呈線性關(guān)系，中期可能出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象，后期C%隨時間延長增長緩慢。 陰離子聚合：常?？蓪崿F(xiàn)活性聚合。轉(zhuǎn)化率與時間有如下關(guān)系：㏑[1/(1-C%)]=kt。 （2）       逐步聚合：分子量隨時間延長而逐步增加，高分子量聚合物需數(shù)小時的長時間才能生成。 自由基聚合：高分子量的聚合物瞬間生成，在反應(yīng)任一時刻形成的大分子的分子量相差無幾。有自動加速現(xiàn)象時，分子量增加。 陰離子聚合（活性）：聚合物分子量隨時間增加而增加，二者有如下關(guān)系：㏑[1/（1-a）]=k’t（a、k’為常數(shù)）。 10．可向體系中添加

72、阻聚劑的方法來驗證： 若加入自由基聚合阻聚劑，如DPPH等，如聚合反應(yīng)停止，說明聚合為自由基聚合機理，如不受影響，則為離子型聚合機理。 若加入離子型聚合阻聚劑，如水、醇等，反應(yīng)停止，說明是按離子型機理進行的。如對反應(yīng)基本無影響，則表明反應(yīng)是按自由基機理進行的。 11．異構(gòu)化聚合：3-甲基-1-丁烯的陰離子聚合，在鏈增長過程中，活性鏈末端會發(fā)生H-：的轉(zhuǎn)移，使仲碳陽離子轉(zhuǎn)變成更穩(wěn)定的叔碳陽離子： 重排后的活性中心進行鏈增長，就在主鏈上形成了1’3-結(jié)構(gòu)的重復單元，這種在聚合過程中活性中心發(fā)生分子內(nèi)重排的聚合反應(yīng)稱為異構(gòu)化聚合。 假陽離子聚合：在烯烴的陽離子聚合過

73、程中，有時增長活性中心不是碳陽離子，而是共價鍵結(jié)構(gòu)，這樣的聚合稱為假陽離子聚合。例如，HclO4在二氯甲烷中引發(fā)苯乙烯進行陽離子聚合，聚合第二階段，體系中未檢測出離子，認為共價酯鍵參與鏈增長：單體插入共價酯鍵中增長： 產(chǎn)物的分子量分布出現(xiàn)兩個峰，說明聚合過程中有兩種不同的活性中心。   第五章 配位聚合習題 1.舉例說明聚合物的異構(gòu)現(xiàn)象，如何評價聚合物的立構(gòu)規(guī)整性？ 2.寫出下列單體聚合后可能出現(xiàn)的立構(gòu)規(guī)整聚合物的結(jié)構(gòu)式及名稱： (1) CH2=CH-CH3 (2) CH2-CH-CH3 O (3)

74、 CH2=CH-CH=CH2 (4) CH2=CH-CH=CH-CH3 CH3 (5) CH2 =C-CH=CH2 3.簡述配位聚合（絡(luò)合聚合、插入聚合），定向聚合（有規(guī)立構(gòu)聚合），Ziegler-Natta聚合的特點，相互關(guān)系。 4.試述控制聚合物立體結(jié)構(gòu)的方法，并各舉一例。 5.簡述Ziegler-Natta催化劑開發(fā)的意義。 6.簡述兩組分Ziegler-Natta催化劑、三組分Ziegler-Natta催化劑、載體型Ziegler-Natta催化劑和茂金屬催化劑的組成和特點。 7.比較陽離子引發(fā)劑、陰離子引發(fā)劑和Ziegler-Natta催化劑有何異同。 8.使用Ziegler-Natta催化劑時須注意什么問題，聚合體系、單體、溶劑等應(yīng)采用何種保證措施？聚合結(jié)束后用什么方法除去殘余催化劑？ 9.丙烯進行自由基聚合、離子聚合及配位陰離子聚合時能否形成高分子聚合物？為什么？怎樣分離和鑒定所得聚合物為全同聚丙烯？ 10.比較合成高壓聚乙烯和低壓聚乙烯在催化劑、聚合機理、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)上的異同。 11.用Ziegler-Natta催化劑進行乙烯、丙烯聚合時，為何能用氫氣調(diào)節(jié)聚合物的相對分子質(zhì)量？ 12.在Ziegler-Natta催化劑引發(fā)а-烯烴聚合的理論研究中曾提出過自由基、陽離子、