(8)结构预聚物与无规预聚物 (9)无规预聚物与无规立构聚合物 (10)凝胶点与凝胶效应
4. 举例说明下列逐步聚合反应(写出反应式) (1)缩合聚合(缩聚反应)
(2)逐步加聚反应(聚加成反应) (3)Diels-Alder反应 (4)氧化偶联反应 (5)加成缩合反应 (6)分解缩聚 (7)自由基缩聚 (8)环化缩聚
5. 用“结构特征命名法”命名大分子链中含有下列特征基团的聚合物,并各写出一例聚合反应式。
(1)-O- (2)-OCO- (3)-NH-CO- (4)-NH-O-CO- (5)-NH-CO-NH-
6. 为什么在缩聚反应中不用转化率而用反应程度描述反应过程? 7. 讨论下列缩聚反应成环的可能性(m=3~8),哪些因素决定环化或线形聚合是主要反应? (1)HN-(CH2)m-COOH
(2)HO-(CH2)7-OH+ HOOC-(CH2)m-COOH
8. 166℃下乙二醇与己二酸缩聚,测得不同时间下的羧基反应程度如表所示。 时间/min 12 37 88 170 270 398 596 900 1371 羧基反0.2470 0.4975 0.6865 0.7894 0.8500 0.8837 0.9084 0.9273 0.9406 应程度 (1)求对羧基浓度的反应级数,判断属于自催化或酸催化。
-1
(2)已知[OH]0 =[COOH]0,[COOH] 浓度以(mol.kg反应物)计,求出速率常数。
9. 在外加酸条件下进行缩聚,证明P从0.98到0.99所需的时间与从开始到P=0.98所需的时间相近。
-3
10. 用碱滴定法和红外光谱法均测得21.3g聚己二酰己二胺试样中含有2.5×10mol的羧基。计算该聚合物的数均相对分子质量为8520,计算时需做什么假定?如何通过实验来确定其可靠性?如该假定不可靠,如何由实验来测定正确的数均分子量?
11. 对开放体系的逐步聚合,聚合度公式为Xn?K?Co,试解释公式中各因素对聚合度的影P?nw响。从数学上讲,反应程度(P)越小,聚合度越大,从高化上讲是否可认为“反应程度越低,聚合度越高”?
12. 等摩尔二元酸与二元胺缩聚,平衡常数为1000,在封闭体系中反应,问反应程度和聚合度能达到多少?如果羧基起始浓度为4mol/L,要使聚合度达到200,需将[H2O]降低到什么程度?
13. 由己二胺和己二酸合成数均分子量为15000的聚酰胺,反应程度为0.995,计算两单体的原料比。产物的端基是什么,各占多少?如需合成数均分子量为19000的聚合物,其单体原料比和端基比又是多少?
14. 1mol二元酸与1mol二元醇缩聚,另加0.015mol的醋酸调节相对分子质量。P为0.995和0.999时,聚酯的聚合度各为多少?若加入的是0.01mol的醋酸,其结果如何?若加入的是0.015mol的均苯三酸,结果又会如何?
15. 某耐热聚合物的数均相对分子质量为24116,聚合物水解后生成39.31%(质量分数)间苯二胺、59.81%的间苯二酸和0.88%的苯甲酸,试写出该聚合物的分子式,计算聚合度和反应程度。如果苯甲酸增加一倍,计算对聚合度的影响。
16. 等摩尔二元酸与二元胺缩聚,画出P=0.95、0.99、0.995时的数量分布曲线和质量分布曲线,并计算数均聚合度与重均聚合度,比较二者的相对分子质量分布的宽度。
17. 写出合成下列聚合物所用的原料、聚合反应式、主要工业合成方法及用途。 (1)聚对苯二甲酸乙二醇酯 (2)尼龙-66
18. 尼龙-1010是根据1010盐中过量癸二酸控制相对分子质量的。如果要求相对分子质量为24
×10,反应程度为0.995,配料时的当量系数和过量分数各为多少?
19. 写出合成下列聚合物所用的原料、聚合反应式、聚合物的主要特性及用途。 (1)聚酰亚胺 (2)聚苯醚 (3)聚醚砜 (4)聚醚醚酮
20. 影响线形缩聚物聚合度的因素有哪些?其关系如何? 21. 写出用下列单体合成聚合物的反应式。 (1)对苯二甲酸二甲酯-乙二醇 (2)2,4-二异氰酸酯基甲苯-丁二醇 (3)邻苯二甲酸酐-丙三醇 (4)双酚A-环氧氯丙烷 (5)kevlar纤维
22. 写出并描述下列聚合反应所形成的聚酯结构。聚酯结构与反应物的相对量有无关系?请说明理由。
(1)HOOC-R-COOH+HO-R’-OH (2)HOOC-R-COOH+HO-R’-OH | OH
(3)HOOC-R-COOH+HO-R’-OH+HO-R”-OH
| OH
23. 分别按carothers法和统计法计算下列聚合体系的凝胶点: (1)邻苯二甲酸酐:甘油=3.0:2.0(单体摩尔比) (2)邻苯二甲酸酐:甘油=1.50:0.98(单体摩尔比) (3)邻苯二甲酸酐:甘油=4.0:1.0(单体摩尔比)
(4)邻苯二甲酸酐:甘油:乙二醇=1.50:0.99:0.002(单体摩尔比) 24. 相等官能团数的邻苯二甲酸酐与季戊四醇进行缩聚,试求: (1)平均官能度
(2)按carothers法求凝胶点 (3)按统计法求凝胶点
25. 苯酚和甲醛分别采用酸和碱催化聚合,其原料配比、预聚体结构、固化方法等方面有哪些不同?
26. 1000g环氧树脂(环氧值为0.2)用等当量的乙二胺或二次乙基三胺(H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2)固化,以过量10%计,计算两种固化剂用量?
27. 不饱和聚酯树脂的主要原料为乙二醇、马来酸酐和邻苯二甲酸酐,试说明三种原料各起什么作用。用苯乙烯固化的原理是什么?考虑室温固化使用何种引发体系?采用如下配方制备不饱和聚酯:马来酸酐:196 g,邻苯二甲酸酐:296 g, 丙二醇:304 g。但在加料时,错将同等质量的甘油代替丙二醇加入体系,根据计算结果对聚合结果进行预测。
28. 合成下列无规或嵌段共聚物:
OCH2CO(1)
OC5HNnOCCHNm
H2COOH2COOH2C(2)
29. 阅读自学类容,对逐步聚合进行总结并对其今后发展给予自己的评价。
2OO42n
第八章 聚合方法
习 题
1.解释下列名词:
(1)聚合反应与聚合方法
(2)本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合 (3)熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚、固相缩聚
2.比较本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合的基本组分和优缺点。 3.甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的本体聚合均采用了二段法聚合工艺(表8-2),简述理由。 4.表8-3中给出丙烯腈、醋酸乙烯和丁二烯溶液聚合常用的溶剂,简述理由。 5.悬浮聚合与乳液聚合的根本差别是什么?悬浮剂与乳化剂有何差别?
6.简述乳液聚合机理。单体、乳化剂和引发剂所在场所。引发、增长和终止的情况和场所。在聚合过程中胶束、乳胶粒和单体液滴的变化情况。
7.采用乳液聚合,为什么可以同时提高聚合反应速率和相对分子质量?
8.乳液聚合理想配方如下:苯乙烯100克,水200克,过硫酸钾0.3克,硬酯酸钠5克。试计算:
O
(1)溶于水中的苯乙烯分子数(分子/ml)。(20C苯乙烯溶解度0.02g/100g水。NA=6.023×23-1
10mol)
(2)单体液滴数(个/ml水)。条件:液谪直径1000nm,苯乙烯溶解和增溶量共2克,苯乙
3
烯密度为0.9g/cm。
(3)水中溶解的钠皂分子数(分子/ml)。条件:硬酯酸钠的CMC为0.3克/L,相对分子质量为306.5。
(4)水中胶束数(个/ml)。条件:每个胶束由100个钠皂分子组成。 (5)过硫酸钾在水中分子数(分子/ml)。相对分子质量=270。
O-7-1
(6)初级自由基形成速率r1(分子/ml·s)。条件:50C,过硫酸钾的kd=9.5×10s。 (7)乳胶粒数(个/ml)。条件:乳胶粒直径100nm,无单体液滴存在。苯乙烯相对密度0.9,聚苯乙烯相对密度1.05。
O14
9.计算苯乙烯乳液聚合速率和聚合度。60C ,kp=176L/mol·s,[M]=5mol/L,N=3.2×10个
12
/ml,r1 =1.1×10个/ml·s。
O
10.定量比较苯乙烯在60C下本体聚合和乳液聚合的速率和聚合度。假设[M]=5.0mol/L,ri=5.O1215
×10个自由基/ml·s,乳胶粒数为1.0×10个/ml,两体系的速率常数相同(kp=176L/mol·s,kt=3.6
7
×10L/mol·s)。
O
11.苯乙烯用三种方法 在80C下聚合,条件如下:
苯乙烯 BPO (mol) 稀释剂 添加剂 1.6×10 苯,940ml - -3一 二 50g (0.5mol,60ml) 1.0×10 - - -4三 1.0×10 水,940ml 硫酸镁,4g -4
(1)方法一、二和三各为何种聚合方法?
-2
(2)若方法一中的起始聚合反应速率Rp=5.7×10 mol/L·hr,求方法二和三的Rp各为多少?
12.某一聚合体系组成为:苯乙烯、PVA-十二烷基苯磺酸钠、过硫酸钾-亚硫酸钠、去离子水、十二烷基硫醇,请指出聚合实施方法,并说明各组分作用。
13.简述工业上合成下列聚合物的聚合机理及聚合方法:
(1)聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。 (2)聚碳酸酯、聚苯醚、聚甲醛、聚酰亚胺和聚醚醚酮。 (3)丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶和丁基橡胶。
(4)聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙66、聚丙烯腈和聚乙烯醇缩甲醛。 (5)ABS、SBS和聚氨酯。
(6)酚醛树脂、不饱合聚酯、环氧树脂和醇酸树脂。
14.比较下列聚合方法,简述述各自的优点与不足。 (1)悬浮聚合、反相悬浮聚合和微悬浮聚合。 (2)反相乳液聚合、微乳液聚合和无皂乳液聚合。 (3)等离子体聚合、光聚合和辐射聚合。
15.设计下列聚合体系,并说明理由。 (1)醋酸乙烯的溶液聚合 (2)丙烯酸钠的溶液聚合 (3)甲基丙烯酸甲酯悬浮聚合 (4)丙烯酰胺悬浮聚合 (5)丙烯酸甲酯乳液聚合 (6)丙烯酸乳液聚合
第九章 聚合物的化学反应
习 题
1.讨论影响聚合物反应性的因素。
2.何为邻位基团效应及几率效应,举例说明。
3.纤维素经化学反应,能够合成部分取代的硝化纤维、醋酸纤维和甲基纤维素。写出反应式并说明用途。
4.从单体醋酸乙烯酯到维尼纶纤维,须经过哪些反应?写出反应式。纤维用和悬浮聚合分散剂用的聚乙烯醇有何区别?
5.写出聚乙烯氯化反应及氯磺化反应,说明产物的用途。
6.写出强酸型和强碱型聚苯乙烯离子交换树脂的合成反应,并简述交换机理。 7.下列聚合物采用哪一类反应交联
(1)乙二醇与马来酸酐的聚酯(不饱和聚酯) (2)顺-1,4-聚异戊二烯(天然橡胶) (3)聚二甲基硅氧烷 (4)聚乙烯
(5)二元乙丙橡胶 (6)聚肉桂酸乙烯酯
8.光引发剂都有哪些类型?举例说明。 9.简述下列聚合物的合成方法
(1)高抗冲聚苯乙烯 (聚丁二烯接枝聚苯乙烯) (2)SBS(嵌段苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑弹性体) (3)端羟基聚丁二烯液体橡胶(遥爪聚合物)
(4)聚(p-氯苯乙烯-b-异丁烯-b-p-氯苯乙烯)三嵌段共聚物
10.试说明聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯四种聚合物热解的特点和差异。 11.举例说明连锁阻断型抗氧剂、预防型抗氧剂及光稳定剂,及作用机理。 12.什么是功能高分子,简述功能高分子常用的合成方法。 13.简述导电高分子的主要类型及制备方法。 14.简述医用高分子材料的主要类型,试举一例。 15.简述吸水树脂的主要类型及基本工作原理。 16.阅读自学内容,简述对天然高分子发展的看法。