a CH 2=CHF 氟乙烯 -[-CH 2-CHF-]-n 聚氟乙烯 b CH 2=C(CH 32异丁烯 -[-CH 2-C(CH 32-]-n 聚异丁烯 c HO(CH 25COOH -羟基己酸 -[-O(CH 25CO-]-n 聚己内酯 d CH 2CH 2CH 2O 丁氧环 └—-——──┘ -[-CH 2CH 2CH 2O-]-n 聚氧三亚甲基 e
NH 2(CH 26NH 己二胺+ HOOC(CH 24COOH 己二酸
-[-NH(CH 26NHCO(CH 24CO-]-n 聚己二酰己二胺(聚酰胺-66,尼龙66
6. 按分子式写出聚合物和单体名称以及聚合反应式。属于加聚、缩聚还是开环聚合,连锁聚合还是逐步聚合? 答:
a. [CH 2=C(CH 32]n
b. [NH(CH 26NHCO(CH 24CO]n c. [NH(CH 25CO]n d. [CH 2C(CH 3=CHCH 2]n ————————
序号 单体 聚合物 加聚、缩聚或开环聚合 连锁、逐步聚合
a CH 2=C(CH 32异丁烯 聚异丁烯 加聚 连锁 b
NH 2
(CH 26NH 2己二胺、HOOC(CH 24COOH 己二酸 聚已二酰己二胺,尼龙66 缩聚 逐步
c NH(CH 25CO 己内酰胺 └————┘ 尼龙6
开环 逐步(水或酸作催化剂或连锁(碱作催化剂 d
CH 2=C(CH 3-CH=CH 2 异戊二烯 聚异戊二烯 加聚 连锁
7. 写出下列聚合物的单体分子式和常用的聚合反应式:聚丙烯腈、天然橡胶、丁苯橡胶、聚甲醛、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷。 答:聚丙烯腈:丙烯腈CH 2=CHCN →
天然橡胶:异戊二烯CH 2=C(CH 3-CH=CH 2→
丁苯橡胶:丁二烯+苯乙烯CH 2=CH-CH=CH 2+CH 2=CH-C 6H 5→ 聚甲醛:甲醛CH 2O
聚苯醚:2,6二甲基苯酚 CH 3 CH 3 OH CH 3CH 3
O n +O 2
聚四氟乙烯:四氟乙烯CF 2=CF 2→2
聚二甲基硅氧烷:二甲基硅氧烷 Cl-Si-Cl CH 3
CH 3H 2O -HCl O-Si CH 3CH 3 n
8. 举例说明和区别线形结构和体形结构、热塑性聚合物和热固性聚合物、非晶态聚合物和结晶聚合物。答:线形和支链大分子依靠分子间力聚集成聚合物,聚合物受热时,克服了分子间力,塑化或熔融;冷却后,又凝聚成固态聚合物。受热塑化和冷却固化可以反复可逆进行,这种热行为特称做热塑性。但大分子间力过大(强氢键的线形聚合物,如纤维素,在热分解温度以下,不能塑化,也就不具备热塑性。
带有潜在官能团的线形或支链大分子受热后,在塑化的同时,交联成体形聚合物,冷却后固化。以后受热不能再塑化变形,这一热行为特称做热固性。但已经交联的聚合物不能在称做热固性。
聚氯乙烯,生橡胶,硝化纤维:线形,热塑性 纤维素:线形,不能塑化,热分解
酚醛塑料模制品,硬橡皮:交联,已经固化,不再塑化
9. 举例说明橡胶、纤维、塑料的结构-性能特征和主要差别。
答:现举纤维、橡胶、塑料几例及其聚合度、热转变温度、分子特性、聚集态、机械性能等主要特征列于下表。
聚合物聚合度Tg/℃Tm/℃分子特性聚集态机械性能
纤维涤纶90~120 69 258 极性晶态高强高模量尼龙-66 50~80 50 265 强极性晶态高强高模量
橡胶顺丁橡胶~5000 -108 - 非极性高弹态低强高弹性硅橡胶5000~1万-123 -40 非极性高弹态低强高弹性
塑料聚乙烯1500~1万-125 130 非极性晶态中强低模量聚氯乙烯600~1600 81 - 极性玻璃态中强中模量
纤维需要有较高的拉伸强度和高模量,并希望有较高的热转变温度,因此多选用带有极性基团(尤其是能够形成氢键而结构简单的高分子,使聚集成晶态,有足够高的熔点,便于烫熨。强极性或氢键可以造成较大的分子间力,因此,较低的聚合度或分子量就足以产生较大的强度和模量。
橡胶的性能要求是高弹性,多选用非极性高分子,分子链柔顺,呈非晶型高弹态,特征是分子量或聚合度很高,玻璃化温度很低。
塑料性能要求介于纤维和橡胶之间,种类繁多,从接近纤维的硬塑料(如聚氯乙烯,也可拉成纤维到接近橡胶的软塑料(如聚乙烯,玻璃化温度极低,类似橡胶都有。低密度聚乙烯结构简单,结晶度高,才有较高的熔点(130℃;较高的聚合度或分子量才能保证聚乙烯的强度。等规聚丙烯结晶度高,熔点高(175℃,强度也高,已经进入工程塑料的范围。聚氯乙烯含有极性的氯原子,强度中等;但属于非晶型的玻璃态,玻璃化温度较低。使用范围受到限制。
10. 什么叫玻璃化温度?橡胶和塑料的玻璃化温度有何区别?聚合物的熔点有什么特征?
答:玻璃化温度及熔点是最重要的热转变温度。
玻璃化温度是聚合物从玻璃态到高弹态的热转变温度。受外力作用,玻璃态时的形变较小,而高弹态时的形变较大,其转折点就是玻璃化温度,可用膨胀计或热机械曲线仪进行测定。玻璃化温度是非晶态塑料(如聚氯乙烯、聚苯乙烯等的使用上限温度,是橡胶(如顺丁橡胶、天然橡胶等的使用下限温度。引入极
性基团、位阻较大的芳杂环和交联是提高玻璃化温度的三大途径。 熔点是晶态转变成熔体的热转变温度。高分子结构复杂,一般聚合物很难结晶完全,因此往往有一熔融范围。熔点是晶态聚合物的使用上限温度。规整的微结构、适当极性基团的引入都有利于结晶,如低密度聚乙烯、等规聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺-66等。
在聚合物合成阶段,除平均分子量和分布外,玻璃化温度和熔点往往是需要表征的重要参数。
计算题
1. 求下列混合物的数均分子量、质均分子量和分子量分布指数。 a 、组分A :质量 = 10g ,分子量 = 30 000; b 、组分B :质量 = 5g ,分子量 = 70 000;
c 、组分C :质量 = 1g ,分子量 = 100 000 解:数均分子量 38576 100000
潘祖仁版 高分子化学(第五版)课后习题答案.
