整理的高分子答案

第一章

6．下列物质中哪些属于聚合物？（1）水；（2）羊毛；（3）肉；（4）棉花；（5）橡胶轮胎；（6）涂料 答：羊毛、棉花、橡胶轮胎、涂料、肉

7．写出下列高分子的重复单元的结构式：（1）PE；（2）PS；（3）PVC；（4）POM；（5）尼龙；（6）涤纶 答：（1）PE——聚乙烯 －CH2－CH2－

（2）PS——聚苯乙烯

（3）PVC——聚氯乙烯

（4）POM——聚甲醛 －O－CH2－

（5）尼龙——聚酰胺 －NH(CH2)5CO－ （6）涤纶——聚对苯二甲酸乙二醇酯 P7

8. 写出下列重复单元的聚合物的一般名称，指出结构单元和单体单元。（手写） CH3H2CC名称 聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯酸甲酯 H3COOC结构单元 一样 单体单元 一样 H3COOCH2CHC一样 一样 尼龙-66 —NH(CH2)6NH— —CO(CH)4CO— 无 —NH(CH2)6NHCO(CH)4CO— H2CCH3CHC聚异戊二烯 CH2一样 一样 9．用简洁的语言说明下列术语。 （1）高分子；（2）链节；（3）聚合度；（4）多分散度；（5）网状结构；（6）共聚物 答：（1）高分子也叫聚合物分子或大分子，具有高的相对分子量，其结构必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元实际是或概念上是由相应的小分子衍生而来的。

（2）链节是指结构重复单元，重复组成高分子分子结构的最小结构单元。

（3）聚合度是单个聚合物分子所含单体单元的数目。

（4）多分散性：聚合物是由一系列分子量或聚合度不等的同系物高分子组成，这些同系物高分子之间的分子量差为重复结构单元分子量的倍数，这种同种聚合物分子长短不一的特征称为多聚合性。 （5）网状结构是交联高分子的分子构造。

（6）共聚物：由两种以上单体聚合而成的聚合物。

10. 说出具有下列重复单元的一种聚合物的名称。

(1)亚乙基 (2)苯酚与甲酚缩合后的单元 （3）氨基酸缩合后的单元 答：(1)亚乙基 ：聚乙烯

(2) 苯酚与甲酚缩合后的单元：酚醛树脂 （3）氨基酸缩合后的单元：尼龙

21. 高分子结构有哪些层次？各层次研究的内容是什么？

高分子结构由4个层次组成：

a、一级结构，指单个大分子内与基本结构单元有关的结构，包括结构单元的化学组成、链接方式，构型，支化和交联以及共聚物的结构

b、二级结构，指若干链节组成的一段链或整根分子链的排列形状。 C、三级结构包括结晶结构，非晶结构，液晶结构和取向结构。 d、四级结构，指高分子在材料中的堆砌方式。

22．什么是高分子的构型？什么是高分子的构象？请举例说明。

构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；高分子链由于单键内旋转而产生分子在空间的不同形态称为构象。构象与构型的根本区别在于，构象通过单键内旋转可以改变，而构型无法通过内旋转改变。

构型：是由原子（或取代基）在手性中心或双键上的空间排布顺序不同而产物的立体异构。

构象：构象则是对C-C单键内旋转异构体的一种描述，有伸展型、无规线团、螺旋型和折叠链等几种构象。

26.

27. 试分析线形、支化、交联高分子的结构和性能特点。

线形高分子的分子间没有化学键结合，在受热或受力时可以互相移动，因而线形高分子在适当溶剂中可以溶解，加热时可以熔融，易于加工成形。

交联高分子的分子间通过支链联结起来成为了一个三锥空间网状大分子，高分子链不能动弹，因而不溶解也不熔融，当交联度不大时只能在溶剂中溶胀。

支化高分子的性质介于线形高分子和交联（网状）高分子之间，取决于支化程度。

第三章

1.下列烯类单体适于何种机理聚合：自由基聚合，阳离子聚合或阴离子聚合？并说明理由。

CH2=CHCl CH2=CHCN CH2=C(CN)2 CH2=C(CH3)2 CH2=CHC6H5 CH2CHCHCH2

CF2=CF2 CH2=C(CN)COOR

解：CH=CHCl适于自由基聚合，Cl原子是吸电子基团，也有共轭效应， 但均较弱。 CH2=CHCN适合自由基聚合和阴离子聚合。-CN是吸电子基团，并有共轭效应。

CH2=C(CN)2适合阴离子聚合。2个-CN是强吸电子基团。

CH2=C(CH3)2适合阳离子聚合。CH3为供电子基团，CH3与双键有超共轭效应。

CH2=CHC6H5 与CH2=CH-CH=CH2可进行自由基聚合、阳离子聚合以及阴离子聚合。因为共轭体系п 电子的容易极化和流动。

CF2=CF2适合自由基聚合， F原子体积小，结构对称。

CH2=C(CN)COOR适合阴离子聚合，两个吸电子基的吸电子性很强。 CH2CHCHCH2可进行自由基聚合，阳离子聚合以及阴离子聚合。因为π共轭体系电子的

容易极化和流动。

2. 判断下列烯类能否进行自由基聚合，并说明理由。

CH2==C(C6H5)2 ClHC==CHCl CH2==C(CH3)C2H5 CH3CH==CHCH3 CH2==C(CH3)COOCH3 CH2==CHOCOCH3 CH3CH==CHCOOCH3

解：CH2==C(C6H5)2不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。因为取代基空间阻碍大，只能形成二聚体。 ClCH=CHCl不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。因为单体结构对称，1，2二取代基造成较大空间阻碍。

CH2==C(CH3)C2H5不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。由于双键电荷密度大不利于自由基的进攻，且易转移生成烯丙基型较稳定的自由基，难于再与丙烯等加成转变成较活泼的自由基，故得不到高聚物。

CH3CH=CHCH3不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。因为位阻大，且易发生单体转移生成烯丙基稳定结构。

CH2==C(CH3)COOCH3能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。由于是1，1二取代基，甲基体积小，均有共轭效应。

CH2=CHOCOCH3能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。因为OCOCH3有吸电子诱导效应和供电子共轭效应，但这两种效应都很弱。

CH3CH=CHCOOCH3 不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物 。由于是1，2二取代基，空间阻碍大。

3.书P406答案（缺分析） 12.

13. 在自由基聚合中，为什么聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接，且所得的聚合物多为无规立构？

答：由于电子效应和空间位阻效应，按头尾方式连接的单体单元更稳定，因此聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接。

由于自由基聚合的链增长活性中心，链自由基周围存在不定向因素，因此空间构型没有选择性，是随机的，因此得到聚合物为无规立构。

14.已知在苯乙烯单体中加入少量乙醇进行聚合时，所得聚苯乙烯的相对分子质量比一般本体聚合要低。但当乙醇量增加到一定程度后，所得到的聚苯乙烯的相对分子质量要比相应条件下本体聚合所得的要高，试解释之。

答：加少量乙醇时，聚合反应还是均相的，乙醇的链转移作用会使分子量下降。当乙醇量增加到一定比例后，聚合反应是在不良溶剂或非溶剂中进行，出现明显的自动加速现象，从而造成产物的分子量反比本体聚合的高。

20．单体（如苯乙烯）在储存和运输过程中，常需加入阻聚剂。聚合前用何法除去阻聚剂？若取混有阻聚剂的单体聚合，将会发生什么后果？

答：单体在聚合反应以前通常要通过蒸馏或萃取先除去阻聚剂，否则需使用过量引发剂。当体系中存在阻聚剂时，在聚合反应开始以后（引发剂开始分解），并不能马上引发单体聚合，必须在体系中的阻聚剂全部消耗完后，聚合反应才会正常进行，即存在诱导期。

22. 工业上用自由基聚合产生的大品种有哪些？试简述它们常用的聚合方法和聚合条件。 答：PS聚苯乙烯：以苯，乙烯为原料，ALCL3 ，金属氧化物为催化剂进行本体聚合制得

PE聚乙烯：用金属茂作催化剂引发聚合

PVC：聚氯乙烯;以电石为原料，与氯化氢反应，经过本体聚合制得

PMMA:聚甲基丙烯酸甲酯：在单体MMA加入引发剂，增塑剂紫外吸收剂悬浮聚合得到。

23. 简要解释下列名词，并指出它们之间的异同点。 （1）①本体聚合；②悬浮聚合；③乳液聚合；

（2）①溶液聚合；②淤浆聚合；③均相聚合；④沉淀聚合。 答：（1）①本体聚合是不加其他介质，只有单体本身在引发剂热光辐射的作用下进行的聚合；

②悬浮聚合是通过强力搅拌并在分散剂的作用下，把单体分散成无数的小液滴悬浮于水中，由油

溶性引发剂引发而进行的聚合反应； ③乳液聚合是在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌，使单体在水中分散成乳液状，由水溶性引发剂引发而进行的聚合反应

（2）①溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合反应；

②淤浆聚合是催化剂（引发剂）和形成的聚合物均不溶于单体和溶剂（稀释剂）的聚合反应； ③生成的聚合物溶于单体的聚合叫均相聚合； ④聚合产物不溶于单体的聚合叫沉淀聚合。

28.

34.写出合成热塑性弹性体SBS的一种方法。

解：合成SBS热塑弹性体的主要方法有（选其一即可） A．用双官能催化剂经二步法合成

C6H5LiCCH2CH2C6H5CLi+2nCH2CHCHCH2C6H5C6H5

C6H5C6H5CH2CC6H5C6H5终止 LiCH2CHCHCH2CH2CHCHCH2n-1CCH2C6H5CH2CHCHCH2CH2n-1CHCHCH2Li2mCH2CH

SBS树 脂

B．偶联法 nCH2CH+RLiC6H5-+RCH2CHC6H5n-1CH2CHLiC6H5+mCH2CHCHCH2

CHCH2Li+RCH2CHC6H5nCH2CHCHCH2m-1CH2CH

CH2CHCHCH2CH2CHCHCH2Li+2RCH2CHC6H5Br(CH2)6Brnm-1SBS树 脂

C．用单官能团催化剂经三步法或二步法合成

nCH2CH+RLiC6H5RCH2CHC6H5CH2n-1CHLiC6H5-+mCH2CHCHCH2

CHCHCH2Li-+RCH2CHnCH2CHCHCH2C6H5m-1CH2

终止SBS树 脂

nCH2CHC6H5或第二步同时加入丁二烯和苯乙烯，利用丁二烯优先聚合的特定形成渐变型的SBS树脂。

36. 有一正在进行聚合反应的苯乙烯聚合体系，请用最直观、方便的实验方法判断该体系是自由基、阳离子还是阴离子聚合类型。

答：①若反应液呈深蓝（紫）或红色，则反应为阴离子聚合。

②在体系中投入DPPH，反应终止则为自由基聚合，否则为离子型聚合；若为离子型聚合，在体系中通入CO2，若反应终止为阴离子聚合，无变化则为阳离子聚合。

37. 试从单体、引发剂，聚合方法及反应的特点等方面对自由基、阴离子和阳离子聚合反应进行比较。 答：

聚合反应类型 比较项目 单体 自由基聚合 阳离子聚合 阴离子聚合 带有吸电子取代基的乙带有供电子取代基的乙带有吸电子取代基的乙烯基单体特别是取代基烯基单体，共轭单体及烯基单体，共轭单体及和双键发生共轭的单体 某些羰基和杂环化合物 某些羰基和杂环化合物 引发剂 易分解产生自由基的试剂 活性中心 C? 亲电试剂 亲核试剂 通常为C 常为单基终止 链终止方式 常为双基终止 常为单基终止 表观活化能 阻聚剂 聚合实施方法 聚合反应温度 较大 能产生自由基或与活性链形成稳定结构的试剂 较小 亲核试剂 较小 亲电试剂 通常为本体和溶液 较低 本体，悬浮溶液或乳液 通常为本体和溶液 较高 较低

7.题目在书P256 答：(2)>(1)>(3)

11. 叙述聚合物结晶的主要类型及其形成条件？

答: 根据结晶条件不同,分为、伸直链晶片、

（1）单晶：一般聚合物的单晶只能从极稀溶液（质量浓度小于0.01wt%)中缓慢结晶而成。 （2）球晶：从浓溶液中析出或由熔体冷却时形成的。

（3）伸直链晶片：主要形成于极高压力下，还有外力下。 （4）纤维状晶片：在流动场的作用和适当的条件下。 （5）串晶：形成于外力下。

12.用什么事实可以证明结晶聚合物中有非晶态结构？ 答：（1）X射线衍射图同时存在锐利衍射峰和弥散峰；

（2）实际结晶样品的密度小于按晶胞尺寸计算的完全结晶的聚合物密度。 15. 16. 20. 21.

23.题目在P257

答：(1)>(3)>(2)>(4)

原因：Tm=△H/△S, △H和△S为摩尔熔化热和摩尔融化熵。凡是使△H增大（相当于分子间作用力增强）或△S减小（相当于柔顺性减小）的因素都使高分子的熔点Tm升高。由于柔顺性(1)<(3)<(2)<(4),因此熔点(1)>(3)>(2)>(4)。

第七章

1. 下列哪种聚合物有明显的氢键?

（1）天然橡胶 （2）高密度聚乙烯 （3）聚对苯二甲酸乙二醇酯 （4）尼龙-6 （5）聚乙烯醇 （6）纤维素 答:4、5、6 3.

4. 试指出下列结构的聚合物，其溶解过程各有何特征？（1）非极性非晶态聚合物；（2）非极性晶态聚合物；（3）低交联度的聚合物

解 （1）非极性非晶态聚合物易溶于溶度参数相近的溶剂；

（2）非极性晶态聚合物难溶，选择溶度参数相近的溶剂，且升温至熔点附近才可溶解； （3）低交联度聚合物只能溶胀而不能溶解。

7. 14. （3）

①nNH CH2 5CO NH CH2 5CO②n尼龙－6

○1用水作引发剂属于逐步聚合。○2用碱作引发剂属于连锁聚合。

尼龙－66

nH2N CH2 6NH2+nHOOC CH2 4COOH H NH CH2 6NHOC CH2 4CO OH+ 2n-1 H2On逐步聚合

28. 画出非晶态聚合物的温度--形变曲线示意图，说明三种力学状态和两热转变的分子机理。 答：

玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。

由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区，玻璃态开始向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度（glass temperature)，以Tg表示。

当温度升到足够高时，在外力作用下，由于链段运动剧烈，导致整个分子链质量中心发生相对位移，聚合物完全变为粘性流体，其形变不可逆，这种力学状称为粘流态。高弹态开始向粘流态转变的温度称为粘流温度，以Tf表示，其间的形变突变区域称为粘弹态转变区。分子量越大，Tf越高。交联聚合物由于分子链间有化学键连接，不能发生相对位移，不出现粘流态。

29.

晶态聚合物与非晶态聚合物的不同点：

1. 当结晶度小于40%是，尚能观察到Tg。当结晶度大于40%，Tg就不明显或观察不到。 2. 从Tg到Tm这段温度不是高弹态而是由于结晶的弹性变差，变为皮革态。 3. 一般对于相对分子质量较高的，曲线在Tm上有一个突变。 4. 相对分子质量很高的，要在更高温度出项Tf之后才会流动。 30.

33. 对应的聚合物按顺序编号为1 2.3 4 5

Tg排列顺序： 5<3<1<4<2 因为柔顺性越好，Tg越低。

34．解释为什么聚氯丁二烯在室温下是橡胶？比较聚氯丁二烯、聚丁二烯和聚异戊二烯的Tg，并从结构上

说明原因。

解：聚氯乙烯的Tg

影响Tg的因素包括化学结构和相对分子质量。其中相对分子质量越大，Tg越大。聚氯丁二烯 >聚异戊二烯 >聚丁二烯.链柔顺性越好，Tg越低，极性取代基，极性越大，内旋转受阻程度及分子间相互作用越大，Tg越大，其中-Cl>-CH3>H

35.试述提高聚合物耐热性的途径。 （书P282）

36. （A）塑料 由于其室温为玻璃态 Tg>室温

（B）纤维由于是结晶高分子，熔点在210℃左右。(当然大多数用作纤维的高分子也可作为塑料) （C）橡胶 Tg<室温 由于室温为高弹态，而且高弹区很宽 38. 49.

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