1.⾼分⼦,⼜称(聚合物),⼀个⼤分⼦往往由许多简单的(结构单元)通过(共价键)重复键接⽽成。2.(玻璃化温度)和(熔点)是评价聚合物耐热性的重要指标。
3.(缩聚反应)是缩合聚合反应的简称,是指带有官能团的单体经许多次的重复缩合反应⽽逐步形成聚合物的过程,在机理上属于(逐步聚合),参加反应的有机化合物含有(两个)以上官能团。
4.缩聚反应按缩聚产物的分⼦结构分类分为(线型)缩聚反应和(体型)缩聚反应。⼀、名词解释(1分×20=20分)1.阻聚剂:具有阻聚作⽤的物质称为~ 23
2.笼闭效应:聚合体系中引发剂浓度很低,引发剂分⼦处于在单体或溶剂的包围中,就像关在“笼⼦”⾥⼀样,笼⼦内的引发剂分解成的初级⾃由基必须扩散并冲出“笼⼦”后,才能引发单体聚合。3. 引发剂效率:引发聚合的部分引发剂占引发剂分解或消耗总量的分率。284.⾃动加速效应(autoacceleration effect):p40
⼜称凝胶化效应。在⾃由基聚合反应中,由于聚合体系黏度增⼤⽽使活性链⾃由基之间碰撞机会减少,难于发⽣双基终⽌,导致⾃由基浓度增加,此时单体仍然能够与活性链发⽣链增长反应,从⽽使聚合速率⾃动加快的现象。5.半衰期:引发剂分解⾄起始浓度⼀半时所需要的时间。27三、简答题(5分×3=15分)
1. 根据预聚物性质与结构不同预聚物分为那⼏种?
根据预聚物性质与结构不同分为:⽆规预聚物和结构预聚物。2.反应程度与转化率是否为同⼀概念?反应程度与转化率根本不同。
转化率:参加反应的单体量占起始单体量的分数。是指已经参加反应的单体的数⽬。
反应程度:是参加反应的官能团数占起始官能团数的分数,⽤P表⽰。反应程度可以对任何⼀种参加反应的官能团⽽⾔是指已经反应的官能团的数⽬。
3.⾃由基聚合反应转化率-时间曲线特征
诱导期:初级⾃由基为阻聚杂质所终⽌,⽆聚合物形成,聚合速率零。若严格取除杂质,可消除诱导期。
初期:单体开始正常聚合,转化率在5%~10%以下(研究聚合时)或10%~20%(⼯业上)以下阶段称初期;此时转化率与时间近似呈线性关系,聚合恒速进⾏。
中期:转化率达10%~20%以后,聚合速率逐渐增加,出现⾃动加速现象,直⾄转化率达50%~70%,聚合速率才逐渐减慢。后期: ⾃动加速现象出现后聚合速率逐渐减慢,直⾄结束,转化率可达90%~100%。四、问答题(15分×3=45分)1.⾃由基聚合与缩聚反应的特征⽐较⾃由基聚合:
1)由基元反应组成,各步反应的活化能不同。引发最慢。2)存在活性种。聚合在单体和活性种之间进⾏。3)转化率随时间增长,分⼦量与时间⽆关。4)少量阻聚剂可使聚合终⽌。线形缩聚:
1)聚合发⽣在官能团之间,⽆基元反应,各步反应活化能相同。2)单体及任何聚体间均可反应,⽆活性种。
3)聚合初期转化率即达很⾼,官能团反应程度和分⼦量随时间逐步增⼤。4)反应过程存在平衡。⽆阻聚反应。
2.常⽤的逐步聚合⽅法有⼏种?各⾃的主要特点是什么?熔融缩聚:
优点:⽣产⼯艺过程简单,⽣产成本较低。可连续法⽣产直接纺丝。聚合设备的⽣产能⼒⾼。
缺点:反应温度⾼,要求单体和缩聚物在反应温度下不分解,单体配⽐要求严格;反应物料粘度⾼,⼩分⼦不易脱除。局部过热可能产⽣副反应,对聚合设备密封性要求⾼。
适⽤范围:⼴泛⽤于⼤品种缩聚物,如聚酯、聚酰胺的⽣产。溶液缩聚:
优点:溶剂存在下可降低反应温度,避免单体和产物分解,反应平稳易控制。可与产⽣的⼩分⼦共沸或与之反应⽽脱除。聚合物溶液可直接⽤作产品
缺点:溶剂可能有毒,易燃,提⾼了成本。增加了缩聚物分离、精制、溶剂回收等⼯序。⽣产⾼分⼦量产品时须将溶剂蒸出后进⾏熔融缩聚。
适⽤范围:适⽤于单体或缩聚物熔融后易分解的产品⽣产,主要是芳⾹族聚合物,芳杂环聚合物等的⽣产。界⾯缩聚:优点:反应聚条件缓和,反应是不可逆的。对两种单体的配⽐要求不严格。缺点:必须使⽤⾼活性单体,如酰氯。需要⼤量溶剂。产品不易精制。
适⽤范围:适⽤于⽓液相、液—液相界⾯缩聚和芳⾹族酰氯⽣产芳酰胺等特种性能聚合物。3. ⽐较⾃由基聚合的四种聚合⽅法。实施⽅法本体聚合溶液聚合悬浮聚合乳液聚合
配⽅主要成分单体、引发剂单体引发剂、溶剂单体、引发剂、分散剂、⽔单体、引发剂、乳化剂、⽔
聚合场所单体内溶剂内液滴(单体)内胶束内聚合机理⾃由基聚合⼀般机理,
聚合速度上升聚合度下容易向溶剂转移,聚合速率和聚合度都较低类似本体聚合能同时提⾼聚合速率和聚合度降⽣产特征
设备简单,易制备板材和型材,⼀般间歇法⽣产,热不容易导出传热容易,可连续⽣产。产物为溶液状。
传热容易。间歇法⽣产,后续⼯艺复杂 传热容易。可连续⽣产。产物为乳液状,制备成固体后续⼯艺复杂产物特性
聚合物纯净。分⼦量分布较宽。
分⼦量较⼩,分布较宽。聚合物溶液可直接使⽤ 较纯净,留有少量分散剂 留有乳化剂和其他助剂,纯净度较差⼀、填空题
1. 尼龙66的重复单元是 -NH (CH 2)6NHCO (CH 2)4 CO- 。2. 聚丙烯的⽴体异构包括全同(等规)、间同(间规)和⽆规⽴构。3. 过氧化苯甲酰可作为的 ⾃由基 聚合的引发剂。4. ⾃由基聚合中双基终⽌包括 岐化 终⽌和偶合终⽌。
5. 聚氯⼄烯的⾃由基聚合过程中控制聚合度的⽅法是控制反应温度。6. 苯醌可以作为 ⾃由基 聚合以及 阳离⼦ 聚合的阻聚剂。
7. 竞聚率是指 单体均聚和共聚的链增长速率常数之⽐(或r 1=k 11/k 12, r 2=k 22/k 21) 。
8. 邻苯⼆甲酸和⽢油的摩尔⽐为1.50 : 0.98,缩聚体系的平均官能度为 2.37 ;邻苯⼆甲酸酐与等物质量的⽢油缩聚,体系的平均官能度为 2 (精确到⼩数点后2位)。
9. 聚合物的化学反应中,交联和⽀化反应会使分⼦量 变⼤ ⽽聚合物的热降解会使分⼦量 变⼩ 。 10. 1953年德国K.Ziegler 以TiCl 4/AlCl 3 为引发剂在⽐较温和的条件下制得了少⽀链的⾼结晶度的聚⼄烯。 11. ⼰内酰胺以NaOH 作引发剂制备尼龙-6 的聚合机理是 阴离⼦聚合 。 ⼆、选择题
1. ⼀对单体共聚时,r 1=1,r 2=1,其共聚⾏为是( A )? A 、理想共聚;B 、交替共聚; C 、恒⽐点共聚; D 、⾮理想共聚。
2. 两对单体可以共聚的是( AB )。A 、Q 和e 值相近;B 、 Q 值相近⽽e 值相差⼤;C 、Q 值和e 值均相差⼤;D 、Q 值相差⼤⽽e 值相近。
3. 能采⽤阳离⼦、阴离⼦与⾃由基聚合的单体是( B )?A 、MMA ; B 、St ; C 、异丁烯; D 、丙烯腈。
4. 在⾼分⼦合成中,容易制得有实⽤价值的嵌段共聚物的是( B )?A 、配位阴离⼦聚合; B 、阴离⼦活性聚合; C 、⾃由基共聚合; D 、阳离⼦聚合。
5. 乳液聚合的第⼆个阶段结束的标志是( B )?A 、胶束的消失; B 、单体液滴的消失; C 、聚合速度的增加; D 、乳胶粒的形成。
6. ⾃由基聚合实施⽅法中,使聚合物分⼦量和聚合速率同时提⾼,可采⽤( A )聚合⽅法?A 、 乳液聚合; B 、 悬浮聚合;C 、溶液聚合; D 、 本体聚合。
7. 在缩聚反应的实施⽅法中对于单体官能团配⽐等物质量和单体纯度要求不是很严格的缩聚是( C )。 A 、熔融缩聚; B 、溶液缩聚; C 、界⾯缩聚; D 、 固相缩聚。
8. 合成⾼分⼦量的聚丙烯可以使⽤以下( C )催化剂?A 、 H 2O+SnCl 4; B 、NaOH ; C 、TiCl 3+AlEt 3; D 、偶氮⼆异丁腈。9.
阳离⼦聚合的特点可以⽤以下哪种⽅式来描述( B )?A 、慢引发,快增长,速终⽌; B 、快引发,快增长,易转移,难终⽌; C 快引发,慢增长,⽆转移,⽆终⽌; D 、慢引发,快增长,易转移,难终⽌; 10. 下⾯哪种组合可以制备⽆⽀链⾼分⼦线形缩聚物( B ) A 、1-2官能度体系; B 、2-2官能度体系; C 、2-3官能度体系; D 、 3-3官能度体系。四、简答题1.
分析采⽤本体聚合⽅法进⾏⾃由基聚合时,聚合物在单体中的溶解性对⾃动加速效应的影响。(7分)
解答:链⾃由基较舒展,活性端基包埋程度浅,易靠近⽽反应终⽌;⾃动加速现象出现较晚,即转化率C%较⾼时开始⾃动加速。
在单体是聚合物的劣溶剂时,链⾃由基的卷曲包埋程度⼤,双基终⽌困难,⾃动加速现象出现得早,⽽在不良溶剂中情况则介
于良溶剂和劣溶剂之间,2.
写出⼆元共聚物组成微分⽅程并讨论其适⽤的范围?(8分)解答:21112122111222
2r f f f F r f f f r f +=++,
(或d[M1]/d[M2]=[m1]/[M2]·{r1[M1]+[M2]}/{r2[M2]+[M1]})1122121221,
k k r r k k ==
使⽤范围:适⽤于聚合反应初期,并作以下假定。 假定⼀:体系中⽆解聚反应。假定⼆:等活性。⾃由基活性与链长⽆关。
假定三:⽆前末端效应。链⾃由基前末端(倒数第⼆个)单体单元对⾃由基 活性⽆影响 假定四:聚合度很⼤。引发和终⽌对聚合物组成⽆影响。
假定五:稳态假定。体系中总⾃由基浓度和两种⾃由基浓度都不变3.
⼯业上为制备⾼分⼦量的涤纶和尼龙66常采⽤什么措施?(7分)
解答:原料不纯很难做到等摩尔⽐,⼯业上为制备⾼分⼦量的涤纶先制备对苯⼆甲酸甲酯,与⼄⼆醇酯交换制备对苯⼆甲酸⼄⼆醇酯,随后缩聚。
⼯业上为制备⾼分⼦量的尼龙66先将两单体⼰⼆酸和⼰⼆胺中和成66盐,利⽤66盐在冷热⼄醇中的溶解度差异可以重结晶提纯,保证官能团的等当量。然后将66盐配成60%的⽔溶液前期进⾏⽔溶液聚合,达到⼀定聚合度后转⼊熔融缩聚。4.
将下列单体和引发剂进⾏匹配,并说明聚合反应类型。 单体:CH 2=CHC 6H 5;CH 2=CHCl ;CH 2=C(CH 3)2;CH2=C(CH 3)COOCH 3 引发剂:(C 6H 5CO 2)2;萘钠;BF 3 + H 2O ;Ti(OEt)4+AlEt 3(8分)
解答:CH 2=CH C 6H 5 以(C 6H 5CO 2)2引发属于⾃由基聚合,以萘钠引发属于阴离⼦聚合,以BF 3 + H 2O 引发属于阳离⼦聚合,但是副反应多,⼯业上较少采⽤,⽤Ti(OEt)4+AlEt 3进⾏配位阴离⼦聚合;CH 2=CHCl 以(C 6H 5CO 2)2引发属于⾃由基聚合,除此之外,不可发⽣阴、阳离⼦聚合反应;CH 2=C(CH 3)2以BF 3 + H 2O 引发属于阳离⼦聚合,并且该单体只可发⽣阳离⼦聚合;CH 2=C(CH 3)COOCH 3以(C 6H 5CO 2)2引发属于⾃由基聚合,以萘钠引发属于阴离⼦聚合,不可发⽣阳离⼦聚合。 五、计算题
欲将环氧值为0.2的1000克的环氧树脂⽤与环氧基团等官能团的⼄⼆胺固化, 1、 试计算固化剂的⽤量;(3分)2、 求该体系的平均官能度并⽤Carothers ⽅程求取此固化反应的凝胶点;(4分)
3、 如果已知该反应的反应程度和时间的关系,可否求得该树脂的适⽤期?(树脂的适⽤期指的是树脂从加⼊固化剂到发⽣凝
胶化的时间,这段时间是树脂可以使⽤的时间)(3分)
解答:1. 环氧基团的mol 数=1000×0.2/100=2mol ,f =2,所以N A =1mol ,⼄⼆胺与其等等官能团数为2mol ,f =4,所以⼄⼆胺的物质的量N B 为0.5mol
2. 环氧基团的的物质的量为2mol ,f =2,所以环氧树脂的物质的量N A =1mol ,,⼄⼆胺固化剂f =4,N B =0.5mol ,可以得到120.54810.53f ?+?==+,220.7583c P f===
3. 如果已知反应程度和时间的关系,可以从凝胶点估算产⽣凝胶化的时间,从⽽估算树脂的适⽤期,但是实际上的适⽤期要短些。
1、使⾃由基聚合反应速率最快的聚合⽅式是( )。A.热引发聚合B.光聚合C.光敏聚合
D. 热聚合 答案( C ) 2、在⾃由基聚合反应中,链⾃由基的( )是过氧类引发剂引发剂效率降低的主要原因 A.屏蔽效应 B.⾃加速效应 C.共轭效应 D.诱导效应 答案( D ) 3、MMA (Q=0.74)与( )最容易发⽣共聚A. St (1.00 )B. VC (0.044 )C. AN ( 0.6 )
D. B( 2.39) 答案(C ) 4、异戊⼆烯配位聚合理论上可制得( )种⽴体规整聚合物。A. 6B. 4C. 5
D.3 答案( A ) 5、是阻聚剂并可⽤于测定引发反应速率的是( )A.对苯⼆酚B.DPPHC.AIBN
D.双酚A 答案( B ) ⼆、概念简答(本⼤题共10⼩题,每⼩题2分,总计20分) 1、重复单元 聚合物链中重复排列的原⼦团
2、过量分率 过量分⼦的过量分率
3、数均聚合度 平均每个⼤分⼦具有的结构单元数4、诱导期 阻聚剂使聚合反应推迟的时间5、分⼦量调节剂 能调节分⼦量的试剂6、数均分⼦量 平均每摩尔分⼦具有的质量
7、阻聚常数 阻聚反应速率常数与增长反应速率常数之⽐ 8、半衰期 引发剂分解⼀半所需要的时间
9、⾃加速效应 在没有外界因素的影响下,聚合反应速度突然加快的现象 10、凝胶点 聚合反应中出现凝胶的临界反应程度三、填空题(本⼤题共10⼩题,每个空1分,总计20分)
1、某⼀聚合反应,单体转化率随反应时间的延长⽽增加。它属于(连锁 )聚合反应。2、BPO 在⾼分⼦合成中是(引发剂 )剂,对苯⼆酚加在单体中⽤作(阻聚剂 )。3、氧在低温时是(阻聚剂 )、在⾼温时是(引发剂 )。
4、常⽤的逐步聚合反应⽅法有(熔融 )缩聚、( 溶液 ) 缩聚、( 界⾯ ) 缩聚。5、链转移剂能使聚合物的分⼦量(降低 )
6、引发剂效率⼩于1的原因是( 诱导分解 )和(笼壁效应 )。7、梯形结构聚合物有较⾼的(热 )稳定性。
8、聚⼄烯、聚苯⼄烯、聚氯⼄烯和聚丙烯的结构分别是(-[CH 2CH 2]n - )、( -[CH 2CH(C 6H 5)]n - )、( -[CH 2CHCl]n- )和( -[CH 2CH CH 3]n - )。9、腈纶的化学名称是( 聚丙烯腈 )。
10、聚合⽅法分为(两 )⼤类,⼤多数⼄烯基单体发⽣( 连锁 )聚合,⼤多数⾮⼄烯基单体发⽣(逐步 )聚合。、回答问题(共30分)
1、阴离⼦活性聚合的最重要的两个应⽤是什么?(2分) 制备单分散聚合物 制备嵌段共聚物2、Ziegler-Natta 引发剂通常有⼏种组分?每种组分可以是那类化合物?(3分)两种:主引发剂:Ⅳ-ⅧB 族过度⾦属化合物共引发剂:Ⅰ-ⅢA 族有机⾦属化合物
3、连锁聚合与逐步聚合的三个主要区别是什么?(6分)
⑴增长⽅式:连锁聚合总是单体与活性种反应,逐步聚合是官能团之间的反应,官能团可以来⾃于单体、低聚体、多聚体、⼤分⼦
⑵单体转化率:连锁聚合的单体转化率随着反应的进⾏不断提⾼,逐步聚合的单体转化率在反应的⼀开始就接近100% ⑶聚合物的分⼦量:连锁聚合的分⼦量⼀般不随时间⽽变,逐步聚合的分⼦量随时间的增加⽽增加4、在⾃由基聚合反应动⼒学研究中作了那些基本假定,解决了什么问题?(6分)假定⼀:链⾃由基的活性与链长⽆关,解决了增长速率⽅程: Rp=kp[M ·]*[M]
假定⼆:数均聚合度很⼤,引发消耗的单体忽略不计,单体消耗在增长阶段,⾃由基聚合速率等于增长速率,解决了⾃由基聚合反应速率⽤增长速率表⽰
假定三:稳态假定,聚合反应初期,⾃由基的⽣成速率等于⾃由基的消失速率,⾃由基浓度不变,解决了⾃由基浓度的表达式。 由假定三,根据具体的引发⽅式和终⽌⽅式,求出⾃由基的浓度[M ·],如常⽤的引发剂热引发聚合: R i =2fk d [I] R t =2k t[M ·]2 R i = R t[M ·]=(fk d /k t )1/2[I]1/2
再由假定⼆和假定⼀,将⾃由基浓度[M ·]带⼊增长速率⽅程:
R p =k p [M ·]*[M]= k p (fk d /k t )1/2[I]1/2[M]
5、写出下列⾃由基和单体的活性顺序。 (2分)⾃由基的活性: VC ·> B ·单体的活性: B > VC
6、在下表中为每⼀个单体选择⼀个合适的引发剂(连线)。(4分)单体引发剂
CH 2=C(CH 3)2 CH 2=CHCH 2CH 3 CH 2=CHCl CH 2=C(CN)2 TiCl 3+AlEt 2Cl BPO BF 3 + H 2O 萘钠7、要控制线形缩聚反应的分⼦量,可以采取什么措施?(2分)⑴调整两种官能团的配⽐ ⑵加⼊单官能团化合物
8、什么叫交替共聚物?要制备交替共聚物,对单体的结构有何要求?(2分)
两种结构单元交替排列的共聚物。两个单体双键的电⼦密度⼤⼩相差得越⼤越有利于交替共聚
9、聚酯化反应制备线形缩聚物,什么情况下是⼆级反应?什么情况下是三级反应?⼯业⽣产中属于⼏级反应?(3分) 外加酸是⼆级反应,⾃催化是三级反应,⼯业⽣产中属于⼆级反应3.什么是⾃由基聚合、阳离⼦聚合和阴离⼦聚合?
3. 解:⾃由基聚合:通过⾃由基引发进⾏链增长得到⾼聚物的聚合反应。
阴离⼦聚合:由阴离⼦引发并进⾏增长的聚合反应。 阳离⼦聚合:由阳离⼦引发并进⾏增长的聚合反应。 ⼀、填空题:(每空1分,共30题,合计30分)
1、玻璃化温度是⽆定形聚合物的使⽤上限温度;玻璃化温度是橡胶使⽤的下限温度;熔点是结晶聚合物的使⽤上限温度。2、链锁聚合反应⼀般由链引发、链增长、链终⽌等基元反应组成。(顺序错不扣分)3、根据⾃由基聚合机理,⾃由基聚合体系内往往由单体和聚合物两部分组成。
4、聚氯⼄烯聚合过程中,聚合度是由聚合温度来控制的,聚合速度是由引发剂的⽤量来调节的。5、悬浮聚合体系⼀般由单体、油溶性引发剂、⽔和分散剂四个基本组分构成。6、对于在⽔中难溶性单体,进⾏乳液聚合时,链增长的主要场所是胶束。
7、异丁烯和烷基⼄烯基醚适合阳离⼦聚合,常⽤的引发剂是三氟化硼和三氯化铝 。
8、某带—NCO 基的遥⽖预聚物,可选⽤—OH 、—NH 2 、—COOH 和—SH 作扩链剂或交联剂。 9、丁苯橡胶是由丁⼆烯和苯⼄烯两单体共聚⽽成。K B ? VC ?B 100 357000VC 11 12300装订线课程名称:班级:学号
□□□□□□□□姓名:
10、提⾼聚合物耐热性的三⼤措施是引⼊芳环、引⼊极性健(氢健)和交联。11、⼄丙橡胶采⽤过氧化物交联;⼆烯烃橡胶采⽤硫和硫化促进剂交联。
12、典型不饱和树脂交联固化所使⽤的固化剂是过氧化环⼰酮的邻苯⼆甲酸⼆丁酯溶液,(答过氧化环⼰酮得0。5分)促进剂是环烷酸钴的苯⼄烯溶液。(答环烷酸钴得0。5分)⼆、解释下列名词:(每题2分,共10题,合计20分)1、共聚合反应———由两种或多种单体共同参加的聚合反应。
2、嵌段聚合物———由2个或多个不同结构的链段连接⽽成的线形⼤分⼦3、动⼒学链长———每个活性种从引发阶段到终⽌阶段所消耗的单体数⽬4、乳液聚合———单体在⽔中由乳化剂分散成乳液状态的聚合5、结构预聚物———具有特定的端基或側基的预聚体
6、凝胶点———多官能团单体聚合到某⼀程度,开始交联,粘度突增,⽓泡也难上升,出现了所谓凝胶,这时的反应程度称做凝胶点。
7、热固性聚合物———在成型阶段,经加热再使其中潜在的活性官能团继续反应成交联结构⽽固化,这类聚合物称为热固性聚合物,
它们⼀般不溶和不熔。
8、歧化终⽌———某链⾃由基夺取另⼀⾃由基的氢原⼦或其它原⼦的终⽌反应。9、阴离⼦聚合———活性中⼼是阴离⼦的聚合反应
10、引发剂效率———引发聚合的部分引发剂占引发剂分解或消耗总量的分率称做引发剂效率。三、写出下列聚合物结构和对应的单体:(每题2分,共5题,共10分)1、聚四氟⼄烯:聚合物结构—(CF2—CF2)n—单体CF2=CF2
2、有机玻璃:聚合物结构—{CH2—C(CH3)COOCH3}n—单体CH2=C(CH3)COOCH33、顺丁橡胶:聚合物结构~CH2—CH=CH—CH2~单体CH2=CH—CH=CH2
4、尼龙—66:聚合物结构—NH(CH2)6NH—CO(CH2)4CO—单体NH2(CH2)6NH2和HOOC(CH2)4COOH)5、聚对苯⼆甲酰对苯⼆胺:聚合物结构—NH—φ—NHOC—φ—CO—单体H2N—φ—NH2和HO OC—φ—COOH(顺序错不扣分)
四、问答题(每题4分,共5题,共20分)1、简要叙述⾃由基聚合反应的特征。
答:(1)、⾃由基聚合反应在微观上可以明显地区分成链的引发、增长、终⽌、转移等基元反应;(2)、只有链增长反应才使聚合度增加,反应混合物仅由单体和聚合物组成;
(3)、在聚合过程中,单体浓度逐步将低,聚合物浓度相应提⾼,延长聚合时间主要是提⾼转化率,多分⼦量影响较⼩;(4)、少量(0。01%~0。1%)阻聚剂⾜以使⾃由基聚合反应终⽌。2、叙述成功进⾏逐步聚合的原则和措施。答:(1)、原料要尽可能纯净;
(2)、反应物应按化学计量或等基团数⽐配制,分⼦量可⽤微量单官能团物质或某⼀双官能团原料微过量来控制;
(3)、尽可能提⾼反应程度;
(4)、采⽤减压或其他⼿段打破化学平衡,使反应向聚合物⽅向移动。
3、在聚对苯⼆甲酸⼄⼆酯的聚合过程中引⼊⼀些丁⼆醇代替⼄⼆醇的⽬的是什么?答:对聚对苯⼆甲酸⼄⼆酯进⾏改性,可适当降低熔点,增加柔性,便于成型加⼯。4、⽐较聚对苯⼆甲酰对苯⼆胺和聚对苯⼆甲酰丁⼆胺的物理机械性能,并说明理由。
答:聚对苯⼆甲酰对苯⼆胺⽐聚对苯⼆甲酰丁⼆胺的耐热性和刚性要强,其原因是聚对苯⼆甲酰对苯⼆胺中对苯⼆胺含有芳环,⽽聚对苯⼆甲酰丁⼆胺中的丁⼆胺不含芳环。
5、举例说明利⽤链交换反应制备聚酯—聚酰胺嵌段共聚物的⽅法。
答:将聚酯和聚酰胺共热,两者之间可进⾏链交换反应,可制得聚酯—聚酰胺嵌段共聚物。(评分标准:答到聚酯和聚酰胺共热可计满分)⼀、填空题:(每空1分,共30题,合计30分)
1、根据⾃由基聚合机理,⾃由基聚合体系内往往由单体和聚合物两部分组成。2两链⾃由基的独电⼦对相互结合成共价健的终⽌反应称做偶合终⽌
3、聚⼄烯醇是由醋酸⼄烯酯单体经溶液聚合,先制备聚醋酸⼄烯酯,再在甲醇溶剂中经⽔解⽽制备的。4对于在⽔中难溶性单体,进⾏乳液聚合时链增长的主要场所是胶束
5、异丁烯和烷基⼄烯基醚适合阳离⼦聚合,常⽤的引发剂是三氟化硼和三氯化铝。6、丁睛橡胶是由丁⼆烯和丙烯腈两单体共聚⽽成。
7、乳液聚合是由单体、乳化剂、⽔和⽔溶性引发剂四组分构成。8在聚合物中加⼊适量氧化铝三⽔合物的⽬的是提⾼聚合物的阻燃性
9、利⽤HO(CH2)n COOH制备聚酯时,当n=3或4时,易形成五、六元环内酯;当n=5时,主要形成线形聚酯。10活性阴离⼦聚合的动⼒学特点是快引发、慢增长、⽆终⽌和⽆转移11、环氧树脂的常温固化剂常⽤伯胺类;⾼温固化剂常⽤酸酐。⼆、解释下列名词:(每题2分,共10题,合计20分)1.悬浮聚合———是单体以⼩液滴悬浮在⽔中的聚合2.均聚物———由⼀种单体聚合⽽成的聚合物3.官能度———⼀分⼦中能参与反应的官能团数
4.体形缩聚——多官能度体系聚合能形成体形结构的聚合反应5.共聚物———由多种单体聚合⽽成的聚合物6.阴离⼦聚合———活性中⼼是阴离⼦的聚合反应7.元素有机聚合物———⼤分⼦主链中没有碳原⼦的聚合物8.开环聚合—环状单体在某种引发剂作⽤下形成聚合物的过程
9.热塑性聚合物———线形或⽀链形⼤分⼦以物理⼒聚集成聚合物,加热时可熔融,并能溶于适当的溶剂中的聚合物10.诱导效应———
三、写出下列聚合物结构和对应的单体:(每题2分,共5题,共10分)6、顺丁橡胶聚合物结构—(CH2CH=CHCH2)n--,单体CH2=CH-CH=CH2
7、尼龙—1010 聚合物结构—(NH(CH2)10NH—CO(CH2)8CO)n—单体NH2(CH2)10NH2和HOOC(CH2)
8COOH
8、聚氯⼄烯聚合物结构-(CH2-CHCl)n-单体CH2=CHCl
9、聚丙烯酰胺聚合物结构-(CH2-CHCONH2)n-单体CH2=CHCONH210、聚碳酸酯聚合物结构-{OΦC(CH3)2-Φ-O-CO}n-单体HOΦC(CH3)2-Φ-OH(双酚-A)和碳酸⼆苯酯或光⽓四、问答题(每题4分,共5题,共20分)
6、简述难溶于⽔的单体在乳液聚合时单体、乳化剂和引发剂的所在场所。答:单体在液滴中;乳化剂在胶束和液滴表⾯和溶在⽔中;引发剂主要在⽔中。7、⽐较聚⼰⼆酸⼄⼆酯和聚对苯⼆甲酸⼄⼆酯的刚性和熔点的差异,并说明理由。
答:聚⼰⼆酸⼄⼆酯⽐聚对苯⼆甲酸⼄⼆酯的刚性差,熔点低;其原因是在主链上引⼊了芳环,聚对苯⼆甲酸⼄⼆酯的刚性和熔点都提⾼。
8、以聚丙睛为例说明共聚合改性的作⽤。9、简述悬浮聚合的优缺点。
10.叙述成功进⾏逐步聚合的原则和措施。1、使反应物尽量纯净
2、反应物按计量数配制,加⼊微量单官能团或双官能团物质微量来控制聚合物分⼦量3、尽量提⾼反应程度
4、采取减压分离等⼿段,及时分离⽣成物。⼀、填空题:(每空1分,共20题,合计20分)
1、在成型阶段,经加热再使其中潜在的活性官能团继续反应成交联结构⽽固化,这类聚合物称作热固性聚合物。
2、玻璃化温度是⽆定形聚合物的使⽤上限温度;玻璃化温度是橡胶使⽤的下限温度;熔点是结晶聚合物的使⽤上限温度。3、悬浮聚合体系⼀般由单体、油溶性引发剂、⽔和分散剂四个基本组分构成。4、具有特定的端基或侧基的热固性预聚物称作结构预聚物。5、羟⼄基甲基纤维素是由甲基纤维素和环氧⼄烷反应⽽制备的。
6、聚苯⼄烯型阳离⼦树脂是由苯⼄烯和⼆⼄烯苯交联共聚,再将交联共聚物⽤溶剂溶胀,再⽤硫酸处理⽽制成。(顺序错不扣分)
7、某带—COOH基的遥⽖预聚物,可选⽤环氧基作扩链剂或交联剂(答亚胺基或异氰酸基)8、异丁烯和烷基⼄烯基醚适合阳离⼦聚合,常⽤的引发剂是三氟化硼或三氯化铝。9、⼄丙橡胶采⽤过氧化物交联;⼆烯烃橡胶采⽤硫化剂交联。
10、聚氯⼄烯聚合过程中,聚合度是由聚合温度来控制的,聚合速度是由引发剂的⽤量来调节的。⼆、选择题:(每题2分,共5题,合计10分)
1、在乳液聚合过程中,乳化剂存在下列哪些场所的说法是正确的(D)A、以分⼦分散在⽔中、在单体液滴表⾯和在单体液滴内部;B、在胶束表⾯和在增溶胶束表⾯;C、在单体液滴表⾯、以分⼦分散在⽔中;
D、在胶束表⾯、在增溶胶束表⾯、在单体液滴表⾯和以分⼦分散在⽔中。
2、根据⾼聚物结构与性能的关系,下列哪种判断是正确的(B)
A、⼰⼆醇和对苯⼆甲酸的缩聚物⽐⼄⼆醇和对苯⼆甲酸的缩聚物的耐热性好;B、⼰⼆胺和对苯⼆甲酸的缩聚物⽐⼰⼆醇和对苯⼆甲酸的缩聚物的耐热性好;C、⼰⼆醇和⼰⼆酸的缩聚物⽐⼰⼆胺和⼰⼆酸的缩聚物的耐热性好;D、⼰⼆醇和⼰⼆酸的缩聚物⽐⼰⼆醇和对苯⼆甲酸的缩聚物的耐热性好。3、下列哪组聚合物都可⽤硫化来交联(D)A、丁苯橡胶和聚⼄烯; B 天然橡胶和聚氯⼄烯;C 顺丁橡胶和⼄丙⼆元橡胶;D丁苯橡胶和顺丁橡胶。
4、下列哪种引发剂可⽤来制备带羧端基丁⼆烯液体橡胶( C )A、
;B、
;C、
;D、
5、下列哪个单体聚合后形成的聚合物具有旋光性( C )A、氯⼄烯;B、丙烯;C、环氧丙烷;D、苯⼄烯。
三、简答题:(每题3分,共5题,合计15分)1、写出下列聚合物的结构式:尼龙610:
异戊⼆烯橡胶:
(未写对顺式结构扣0.5分,写了顺式⼜写反式扣0.5分)聚对苯⼆甲酰对苯⼆胺:
2、在⾃由基聚合过程中,反应混合物仅有哪些成分组成?
答:在⾃由基聚合过程中,反应混合物仅有单体和聚合物两成分组成。3、在丙苯乳液聚合中,增加哪种单体的⽤量可提⾼丙苯乳胶漆成膜后的弹性?答:增加丙烯酸酯(丙烯酸酯丁酯)的⽤量可提⾼丙苯乳胶漆成膜后的弹性。
4、⽤奈钠的四氢呋喃溶液引发剂苯⼄烯的阴离⼦聚合,当⽤⼆氧化碳作终⽌剂时,会得到什么性质的聚合物?答:得到羧端基的聚合物。
5、为了改变⼄丙橡胶的交联性,通常在⼄烯和丙烯聚合的过程中加⼊什么类型的单体⼀起共聚?答:加⼊⼆烯烃单体⼀起共聚。
四、问答题(每题5分,共7题,共35分)
10、何为嵌段聚合物?试举⼀例说明嵌段聚合物的制备⽅法。
答:;嵌段聚合物是由⼆个或三个不同结构的链段连接⽽成的线形⼤分⼦。
以SBS为例加以说明:以正丁基锂为引发剂,先引发苯⼄烯聚合,再加丁⼆烯聚合,最后加苯⼄烯聚合,制得SBS热塑弹性体。(定义计2分,举例计3分,其它的例⼦也⾏)
11、在聚对苯⼆甲酸⼄⼆酯的聚合过程中引⼊⼀些丁⼆醇代替⼄⼆醇的⽬的是什么?答:对聚对苯⼆甲酸⼄⼆酯进⾏改性,可适当降低熔点,增加柔性,便于成型加⼯。
3、链转移有⼏种⽅式?各种链转移⽅式对分⼦量有什么影响?
答:有四种转移⽅式:向单体转移,向引发剂转移,向溶剂或链转移剂转移,向⼤分⼦转移。前三种转移使分⼦量降低,向⼤分⼦转移使分⼦量增加。
4、在推导⾃由基聚合动⼒学⽅程时,有哪些假设?聚合速率与引发剂浓度平⽅根成正⽐,是哪⼀机理造成的?答:三个假设:(1)等活性理论假设,即链⾃由基的活性与链长基本⽆关;(2)稳态状态假设,即引发速率和终⽌速率相等;(3)⽤于引发的单体远少于增长消耗的单体,即Ri
聚合速率与引发剂浓度平⽅根成正⽐,是由双基终⽌机理造成的。
5、⽐较聚对苯⼆甲酰对苯⼆胺和聚对苯⼆甲酰丁⼆胺的物理机械性能,并说明理由。
答:聚对苯⼆甲酰对苯⼆胺⽐聚对苯⼆甲酰丁⼆胺的耐热性和刚性要强,其原因是聚对苯⼆甲酰对苯⼆胺中对苯⼆胺含有芳环,⽽聚
对苯⼆甲酰丁⼆胺中的丁⼆胺不含芳环。
6、简述在乳液聚合中,影响聚合反应速率和分⼦量的因素?
答:在乳液聚合中,影响聚合反应速率和分⼦量的因素有反应温度,乳化剂⽤量,引发剂的⽤量三个主要因素。
反应温度升⾼聚合速率增加、分⼦量下降;增加引发剂浓度可提⾼反应速率、对分⼦量的影响较⼩;增加乳化剂浓度可提⾼反应速率、同时可提⾼分⼦量。
7、举例说明提⾼⾼聚物耐热性和熔点的⼏种主要因素。
答:提⾼⾼聚物耐热性和熔点的主要因素有在主链中引进(杂)芳环、极性键(或氢键)和对⾼聚物进⾏交联。在聚⼰⼆酸⼰⼆醇中⽤对苯⼆甲酸代替⼰⼆酸酯,在主链中引⼊了苯环可提⾼⾼聚物耐热性和熔点;在聚⼰⼆酸⼰⼆醇中⽤⼰⼆胺代替⼰⼆醇,即在分⼦间引⼊了氢键可提⾼⾼聚物耐热性和熔点;⼄丙三元胶⽤硫磺交联,可提⾼⼄丙三元胶耐热性和熔点。五、设计题(每题10分,共2题,共20分)
1、试设计使⽤⼀种⾼分⼦试剂代替直接使⽤双氧⽔(硫酸当催化剂)制备环氧⼤⾖油。
答:氯甲基化的苯⼄烯型母体(P-Φ),在⼆甲基亚砜溶液中⽤碳酸氢钾处理,先转化成醛,进⼀步⽤过氧化氢(双氧⽔)在阳离⼦树脂作催化剂氧化成交联型聚苯⼄烯⾼分⼦过氧⼄酸。
在适当的溶剂中,交联型聚苯⼄烯⾼分⼦过氧⼄酸可使⼤⾖油中的双键过氧化⽣成环氧化合物,⽽本⾝则还原成交联型聚苯⼄烯⾼分
⼦羧酸。过滤,将粗产品环氧⼤⾖油与交联型聚苯⼄烯⾼分⼦羧酸分离。蒸去粗产物中吸附的溶剂,经再⽣纯化,即得环氧⼤⾖油精制产品。交联型聚苯⼄烯⾼分⼦羧酸则可⽤过氧化氢再氧化成交联型聚苯⼄烯⾼分⼦过氧酸,再⽣后循环是⽤。流程图如下:
(答对⾼分⼦试剂制备⽅法或写对交联型聚苯⼄烯⾼分⼦过氧酸计5分,答对基本流程计5分, 答对⽤阳离⼦树脂作催化剂计3分)2、为了提⾼聚丙睛纤维的柔软性和⼿感以其染⾊性,请你设计⼀个改性配⽅。并说明改性原理。答:主单体:丙烯腈90~92%。作⽤:耐光耐侯,保暖性好,轻软;
第⼆单体:丙烯酸甲酯7~10%。作⽤:降低分⼦间吸引⼒,增加柔软性和⼿感,有利于染料分⼦扩散⼊内;
第三单体:带羧基或碱性基团,⽤量1%,如烯丙基磺酸钠:CH2=CHCH2
SOONa,⼄烯基吡啶。作⽤:增加染⾊性,
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