2013高分子化学复习题

高分子化学复习题

一、问答题

1、与低分子化合物比较，高分子化合物有什么特征？

答：高分子化合物分子量很大，分子往往有许多相同的、简单的结构通过共价键重复链接而成。即使是“纯”高分子化合物，它也是化学组成相同而分子量不同、结构不同的同系聚合物的混合物。它具有分子量和结构的多分散性。高分子化合物的结构非常复杂，需用一次、二次和三次结构来描述它。一次结构是指一个大分子链中所包含的结构单元和相邻结构单元的立体排序。二次结构是指单个大分子链的构象或聚集态类型。三次结构是指形成复杂的高分子聚集体中大分子的排列情况。

2、聚合物分子量有几种表示方法，写出其数学表达式。

答：○1重均分子量：○2数均分子量○3粘均分子量○4Z均分子量(具体数学表达式请同学们看书上的第9页)

3、简述逐步聚合的主要特点。

答：无所谓链引发、增长、终止，各步速率和活化能基本相同；

单聚体低聚物、缩聚物任何物种之间均能缩聚，使链增长，无所谓活性中心；

聚合初期，单体全部所聚成低聚物，再由低聚物缩聚成高聚物，转化率变化小，反应程度逐步增加； 延长聚合时间，提高分子量；

由于平衡的限制、两基团数不相等、温度过低而使缩聚暂停，这些因素一旦消除，缩聚又可继续进行。

4、简述线形缩聚的逐步机理，以及转化率和反应程度的关系。

答：逐步特征反映在：缩聚过程时期单体聚合成二、三、四聚体等低聚物，低聚物之间可以进一步相互反应，在短时间内，单体转化率很高，基团的反应程度却很低，聚合度缓慢增加，直至反应程度很高时，聚合度才增加到希望值。在缩聚过程中，体系由分子量递增的系列中间产物组成。

反应程度是参与反应的基团数占起始基团数的分数，是针对于官能团而言的，转化率是是反应的单体占起始单体的分数，针对单体来说的，转化率为100%时，反应程度可以是50%。

5、影响线性缩聚物聚合度的因素有哪些？两单体非等化学计量，如何控制聚合度？

答：反应程度，平衡常数，基团数比。俩单体非等化学计量其实就是基团数比的问题。对于2-2体

系，可以在等基团比的基础上使某种单体略为过量控制聚合度，也可以添加单官能团物质封端。

6、体型缩聚有哪些基本条件？聚合物有何特点？平均官能度如何计算？

答：平均官能度大于2，就是有凝胶点就可以得到休型缩聚。特点：三维网状结构，不熔融，不溶解。看书34-35页

7、丙烯、甲基丙烯酸甲酯皆含有烯丙基氢，为什么前者的自由基聚合只能得到低分子量化合物，而后者则可以通过自由基聚合得到高分子量聚合物？

答：丙烯自由基聚合时易发生向烯丙基氢的衰减链转移，因此自由基聚合只能得到低聚物，甲基丙烯酸甲酯也有烯丙基的C-H键，却不发生衰减链转移是因为酯基对自由基有稳定作用，使得链转移活性降低。

8、低密度聚乙烯中往往含有支链丁基和乙基。试用反应式说明这些支链是如何产生的？为什么高压聚乙烯的密度较低压聚乙烯的密度小？

答：自由基向大分子链转移的结果，反应式书上97页；由于支链的存在，破坏了链的规整性，因此结晶度低，密度也降低。

9、在自由基聚合反应动力学研究中作了哪些基本假定，解决了什么问题？

答：有四个基本假定：①假定链转移无影响，使链转移只会降低聚合度，并不影响速率；②等活性假定，解决链自由基的活性随着链长变化而变化的问题，使各步增长反应的速率常数相等。③稳态假定，可以消去[M·]；④假定高分子聚合度很大，可以忽略Ri使得聚合总速率就等于链增长速率。

10、自动加速现象产生的原因是什么？促使其产生和抑制的方法有哪些？

答：自动加速现象主要是体系粘度增加所引起的，双基终止受扩散控制，体系粘度随转化率提高后，链终止过程中的链段重排受阻，活性端基被包埋，双基终止困难，链终止速率常数下降，但体系粘度还不足以妨碍单体扩散，链增长速率常数变动还不大，从而使kp/kt1/2增加了近7-8倍，导致加速显著。

不良溶剂会加重自动加速现象沉淀聚合、乳液聚合、气相聚合、交联聚合、固相聚合等对链自由基都有包埋作用，会产生自动加速现象。

11、氯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯酯聚合时，都存在自动加速现象，四者有何差别？

12、说明逐步聚合反应与自由基聚合反应的主要特征及两者的差异。

8说明逐步聚合反应与自由基聚合反应的主要特征及两者的差异。 答：见书上75页表格。

13、动力学链长的定义是什么？与平均聚合度有何关系？链转移反应对动力学链长和聚合度有何影响？试举例说明利用链转移反应来控制聚合度的工业应用。

答：在聚合动力学研究中，将一个活性种从引发剂开始到链终止所消耗的单体分子数定义为动力学链长v.聚合物平均聚合度Xn和动力学链长的关系与终止方式有关：偶和终止，Xn=2v; 歧化终止Xn=v;两者都有， v

14、苯乙烯M1和醋酸乙烯酯M2两单体不易共聚，试从多方面说明原因。已知：r1=55，r2=0.02，Q1=1.0，Q2=0.026，e1=-0.8，e2=-0.22。

答：1从竞聚率看，r1=55,r2=0.02单体M1的消耗速率远远大于单体M2，聚合前期是含有微量单体2醋酸乙烯酯的聚苯乙烯，等聚苯乙烯耗尽，后期产物才是纯的醋酸乙烯酯均聚物，因此得到的几乎是两种均聚物。

15、何为竞聚率？其物理意义是什么？它有何意义和用途？

竞聚率是自增长速率与交叉增长速率常数的比值。表征了两种单体的相对活性。 它是共聚物组成方程中的重要参数，可用来判断共聚行为，也可从单体组成来计算共聚物组成。

16、为什么要对共聚物的组成进行控制？在工业上有哪几种控制方法？

答：聚合物的性质由聚合物的结构决定，而聚合物的结构由聚合物的组成决定，所以要想得到我们需求的性质的聚合，就必须对聚合物的组成进行控制。○1控制转化率；○2补加活泼单体法；○3恒比点一次投料法。具体看书上126页。

17、怎样比较单体的相对活性？怎样比较自由基的相对活性？可否由由1/r来比较自由基的活性，为什么？

答：单体的相对活性可以用竞聚率的倒数来衡量，1∕r2表征单体1的相对活性，1∕r1表征单体2的相对活性，而自由基活性可用自由基活性判据：1∕r1=k12∕k11,1∕r2=k21∕k22,可见竞聚率的倒数代表的是同一种自由基与不同单体反应的活性之比，代表的是不同单体的相对活性。

18、无规、交替、嵌段和接枝共聚物的结构有何差异？并各举一个共聚物例子。

答：无规共聚物：参与共聚的单体沿分子链无序排列。 交替共聚物：参与共聚的单体沿分子链严格相间排列。

嵌段共聚物：由较长的某一单体的链段与较长的另一种单体的链段间隔排列。 接枝共聚物：主链由一种单体组成，支链由另一种单体组成。

19、比较本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合的配方、聚合场所、聚合机理、生产特点及产物特征。

答：见书上146页表5-2.

20、悬浮聚合和乳液聚合有哪些区别？试从单体、引发剂、分散介质、分散剂、聚合场所和聚合产物几方面加以比较。

答：悬浮聚合体系主要由单体、引发剂、悬浮剂和分散介质组成。

1单体为水溶性单体，要求在水中有尽可能小的溶解性引发剂为油溶性引发剂，选择原则与本体聚○合相同。

2分散介质为水，为避免副反应，一般用无离子水； ○

3悬浮剂，主要有水溶性有机高分子以及非水溶液性无机粉末两类； ○

4聚合场所在液滴内； ○

5悬浮聚合物一般0.5-2mm。 ○

乳液聚合体系主要由单体、引发剂、乳化剂和分散介质组成。 1单体为油溶性单体，一般不溶于水或微溶于水； ○

2引发剂为水溶性引发剂，对于氧化-还原引发体系，允许引发体系中某一组分为水溶性； ○

3分散介质为无离子水，以避免水中各种杂质干扰引发剂和乳化剂的正常使用； ○

4乳化剂是决定乳液聚合成败的关键组分。乳化剂分子是由非极性的烃基和极性基团两部分组成。○

根据极性基团的性质可将乳化剂分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型几类； 5聚合场所在增溶胶束内 ○

6乳液聚合物胶粒粒径一般在0.1-0.2um ○

21、乳化剂的结构有什么特点？乳化剂的HLB值有何含义，不同的HLB值对其用途有何影响？

答：由于乳化剂分子由极性基团和非极性基团组成，因而可以使互不相溶的单体-水转变为相当稳定难以分层的乳液，这一过程称为乳化。它又具有降低水的表面张力的作用，因此又是一种表面活性剂。亲水亲油平衡值叫HLB，HLB是经验值，HLB值越大，表明亲水性越大。

22、简述乳液聚合中单体、乳化剂和引发剂的所在场所；引发、增长和终止的场所和特征；增溶胶束、乳胶粒、单体液滴和速率的变化规律。

答：○1单体、引发剂和乳化剂场所

乳化剂 少量在水中 大部分形成胶束 部分吸附于单体液滴 小部分增溶胶束内 大部分在单体液滴内 单体 引发剂 大部分在水中 2引发、增长和终止的场所：乳液聚合的引发剂为水溶性引发剂，因此引发剂分解产生初级自由基○

在水相完成的。但水相不是聚合的主要场所，单体液滴也不是聚合场所，聚合物所在增溶胶束内。自由基由水相进入增溶胶束引发增长，形成聚合乳胶粒，等下一个自由基进入乳胶粒终止聚合反应，因此链增长和链终止的场所在由增溶胶束形成的聚合物乳胶粒中。

单体在水相有较大的溶解度，在水相沉淀出来的短链自由基，从水相和单体液滴上吸附乳化剂而稳定，继而又有单体扩散进入形成聚合乳胶粒的过程，这种叫做水相成核。

单体在水相有较大的溶解度，在水相沉淀出来的短链自由基，从水相和单体液滴上吸附乳化剂而稳定，继而又有单体扩散进入形成聚合物乳胶粒的过程叫做液滴成核。液滴成核时链增长和链终止的场所在单体液滴形成的聚合物乳胶粒中。 3变化规律 ○项目 增溶胶束 乳胶粒 单体液滴 Rp 1阶段 直到消失 不断增加 不断增加 2阶段 - 恒定 恒定 3阶段 - 恒定 - 恒定 数目不变，体积缩小 直到消失 （老师只讲到这个位置，后面的简答题应该不会考，同学们可以自己思考一下） 23、活性聚合的特征是什么？

24、在离子聚合反应过程中，活性中心离子和反离子之间的结合有几种形式？其存在形式受哪些因素的影响？不同存在形式和单体的反应能力如何？ 25、水在自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合中有何作用？

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