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研究生高分子化学复习题

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反之,则不一定。

在选择引发剂时,除考虑过渡金属的种类外,还需通过实验考察共引发剂与主引发剂的配比、单体与引发剂体系的匹配、引发剂在所用溶剂中的溶解性、引发剂/共引发剂/单体的加料顺序、陈化条件。一般聚合体系还需严格脱氧、脱水,否则将明显改变催化剂活性和聚合物的微观结构,甚至导致实验失败。

10. 使用Ziegler-Natta引发剂时,为保证实验成功,需采取哪些必要的措施?用什么方法除去残存的引发剂?怎样分离和鉴定全同聚丙烯。

答: 由于Ziegler-Natta引发剂大都是过渡金属卤化物和有机铝化合物,它们遇到H2O、O2、CO2等会发生剧烈反应,从而破坏引发剂,所以聚合时体系需保持干燥,所需试剂均需脱H2O和O2处理。溶剂不能含活泼氢和有害杂质。为防止空气进入,聚合需在高纯N2保护下进行。残存的引发剂可通过加H2O、醇或螯合剂来脱除,随后进行干燥。原则上讲,聚丙烯可用熔点、密度、红外光谱或溶解萃取来鉴定其立构纯度。其中最常用的是沸腾庚烷萃取法和光谱法

11. RLi引发二烯烃聚合,为什么说它是阴离子聚合?又属于配位聚合范畴?

答:RLi引发二烯烃(如丁二烯)聚合时,由于是R-进攻单体的α-C,并形成增长C-离子,链增长过程均按阴离子进行,故常称阴离子聚合;RLi引发丁二烯聚合,由于引发和链增长的每一步都是丁二烯首先与反离子Li+配位,并由配位方式决定形成何种立构规整结构的聚丁二烯,所以也属于配位聚合范畴。

12. 将PM MA、PAN、PE、PVC 四种聚合物进行热降解反应,分别得到何种产物。 答:PM MA进行热解反应时发生解聚,主要产物为单体。

PE进行热解反应时发生无规降解,主要产物为不同聚合度的低聚物。

PVC进行热解反应时首先脱HCI,生成分子主链中带烯丙基氯的聚合物;长期热解则进一步发生环化交联甚至碳化反应。

PAN进行热解反应时首先发生主链环化,然后脱氢生成梯形聚合物。进一步热解脱氢后生成碳纤维。

13. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义,以及它们之间的相互关系和区别。

答:合成聚合物的原料称做单体,如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯,缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。

在聚合过程中,单体往往转变成结构单元的形式,进入大分子链,高分子由许多结构单元重复键接而成。在烯类加聚物中,单体单元、结构单元、重复单元相同,与单体的元素组成也相同,但电子结构却有变化。在缩聚物中,不采用单体单元术语,因为缩聚时部分原子缩合

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成低分子副产物析出,结构单元的元素组成不再与单体相同。如果用2种单体缩聚成缩聚物,则由2种结构单元构成重复单元。

聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。

聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准,即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值,以DP表示;以结构单元数为基准,即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值,以Xn表示。

14. . 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义,以及它们之间的关系和区别。

答:合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物(polymer)可以看作是高分子(macromolecule)的同义词,也曾使用large or big molecule的术语。 从另一角度考虑,大分子可以看作1条大分子链,而聚合物则是许多大分子的聚集体。 根据分子量或聚合度大小的不同,聚合物中又有低聚物和高聚物之分,但两者并无严格的界限,一般低聚物的分子量在几千以下,而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合,聚合物就代表高聚物,不再标明“高”字。

齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物,属于低聚物的范畴。低聚物的含义更广泛一些。 15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

.16. 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。

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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。 17. 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CH2=CHCN→ 天然橡胶:异戊二烯CH2=C(CH3)-CH=CH2→

丁苯橡胶:丁二烯+苯乙烯CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH-C6H5→ 聚甲醛:甲醛CH2O

CH3CH3+O2OnCH3

OHCH3聚苯醚:2,6二甲基苯酚

聚四氟乙烯:四氟乙烯CF2=CF2→2

CH3Cl-Si-ClCH3CH3H2O-HClO-Sin聚二甲基硅氧烷:二甲基硅氧烷

CH3

18. 下列烯类单体适于何种机理聚合?自由基聚合、阳离子聚合还是阴离子聚合?并说明原因。

CH2=CHCl CH2=CCl2 CH2=CHCN CH2=C(CN)2 CH2=CHCH3 CH2=C(CH3)2 CH2=CHC6H5 CF2=CF2 CH2=C(CN)COOR CH2=C(CH3)-CH=CH2

答:CH2=CHCl:适合自由基聚合,Cl原子是吸电子基团,也有共轭效应,但均较弱。 CH2=CCl2:自由基及阴离子聚合,两个吸电子基团。 CH2=CHCN:自由基及阴离子聚合,CN为吸电子基团。 CH2=C(CN)2:阴离子聚合,两个吸电子基团(CN)。 CH2=CHCH3:配位聚合,甲基(CH3)供电性弱。 CH2=CHC6H5:三种机理均可,共轭体系。

CF2=CF2:自由基聚合,对称结构,但氟原子半径小。

CH2=C(CN)COOR:阴离子聚合,取代基为两个吸电子基(CN及COOR) CH2=C(CH3)-CH=CH2:三种机理均可,共轭体系。 19.名词解释

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(1)笼蔽效应:

溶液聚合中,引发剂分子受溶剂和单体分子包围。引发剂分解成初级自由基后,必须扩散出溶剂和单体分子形成的“笼子”,才能引发单体聚合。但总有一些初级自由基在未扩散出笼子前就发生偶合终止,导致引发效率降低。这种效应称做笼蔽效应。 (2)低临界共溶温度

对于两组份混合物(聚合物/溶剂或聚合物/聚合物)体系,当温度低于临界温度时,体系在所有组成范围内都呈均相状态,当温度高于临界温度时,体系在某些组成范围内会发生相分离。 (3)表观粘度

大多数高聚物熔体或浓溶液的粘度是随着剪切应力或剪切速率的变化而变化的,因此,特定剪切速率下的粘度被称为表观粘度。 (4)诱导期:

自由基向某些物质转移后,形成稳定的自由基,不能再引发单体聚合,初 期不能再形成聚合物的过程。 (5)动力学链长

每个自由基(活性种)从引发到终止所消耗的单体分子平均数目。 20. 为什么在线性缩聚反应中不用转化率而用反应程度描述反应进行的程度? 答:转化率表示反应生成物与起始反应物的物质的量之比(2分)。而线性缩聚反 应本质上是官能团之间的反应而不是整个单体分子,只有官能团之间充分反应才能生成大分子, 故通常采用已经参加了反应的官能团与起始官能团的物质的量之比,即反应程度来表征反应进行的程度。

一.写出中文名,完了再写出结构式

1. PA-610 聚癸二酰己二胺 H—[NH(CH2)6NH-CO(CH2)10CO]n--OH

2. PVA 聚乙烯醇 3. PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 4. PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯 5. POM 聚甲醛

1连锁聚合反应中, (聚合与解聚达到平衡时的温度) 称之为平衡温度,它是(单体浓度)

○○

的函数,其计算公式为( Te=?? / ?S + Rln[M] )

2.共聚物组成微分方程说明共聚物的组成与( 单体定量 ) 有关,而与()无关。

3.影响开环聚合难易程度的因素有:(单体本身结构),(热力学因素),(动力学因素); 4.界面缩聚所用的单体必须是 (活性较高的单体);不必严格(等基团数比) 5. 从聚合机理看,HDPE属于 (阴离子配位 )聚合,LDPE属于 (自由基 )聚合,

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LDPE密度低的原因是在聚合过程中 (发生链转移);

6. 在Ziegler-Natta引发体系中,凡能使丙烯聚合的引发剂(一般都能使)乙烯聚合,能使乙烯聚合的( 却不一定能使 )丙烯聚合。

7. 阳离子聚合的引发剂主要为(酸),它包括(质子酸)和(路易斯酸),用(质子酸) 一般只能得到低聚物。

8. 本体聚合应选择( 油溶性)引发剂,乳液聚合应选择( 水溶性 )引发剂。 9.使聚合度增大的反应有(自由基聚合,离子型聚合,配位聚合 ) 10. 下列单体进行自由基聚合,比较聚合热的大小(填 ? 或 ? ) A. (a). CH2=CH2 (b) CH2=CHCl (a) ( ? ) (b) B. (c) CH2=CH-ph (d) CH2=C(CH3)ph (c) ( > ) (d) C. (e) CH=CH-COOH

(f) CH2=CH-COOCH3 (e) ( ? ) (f)

1.开环聚合反应中,四元环烃,七元环烃及八元环烃的开环能力的大小顺序是( d ); a、 四元环烃 >七元环烃> 八元环烃 b、七元环烃>> 四元环烃 >八元环烃 c、八元环烃> 四元环烃>七元环烃 d、四元环烃> 八元环烃 >七元环烃 2. 在自由基聚合中,竞聚率为(b)时,可以得到交替共聚物; a、 r1=r2=1; b、 r1=r2=0; c、r1 >1, r2 >1; d、 r1 <1, r2< 1 3. 在线性缩聚反应中,延长反应时间主要是提高( c ) 和(e ); a、 转化率 b、官能度 c、 反应程度 d、交联度 e、分子量 4. Q值相当,e值差别大的单体(如一个为正,一个为负),容易进行()

A 难以共聚;B 接近于理想共聚; C 交替共聚; D 嵌段共聚 5. 下列那条不是ε-己内酰胺开环聚合形成尼龙-6的反应特点(c);

A 活性中心为N-酰化了的环酰胺键; B 酰化二聚体为聚合必需的引发活性中心; C 反应是通过单体加到活性链上进行的; D 单体经酰化剂处理可以提高反应速度。

6. 一个聚合反应中将反应程度从97%提高到98% 需要和0?97% 同样多的时间, 它应是( b );a、 链式聚合反应 b、逐步聚合反应

c、 开环聚合反应 d、界面聚合反应

7. 自由基本体聚合反应会出现凝胶效应, 而离子聚合则不会,原因在于( d );

a、链增长方式不同 b、 引发反应方式不同 c、聚和温度不同 d、 终止反应方式不同 8. ?-烯烃配位阴离子聚合的引发剂为( d ); a、TiEt3-AlEt3 b、AlCl3-?-晶体TiCl3 c、TiEt3-AlCl3 d、AlEt3-?-晶体TiCl3

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研究生高分子化学复习题

..反之,则不一定。在选择引发剂时,除考虑过渡金属的种类外,还需通过实验考察共引发剂与主引发剂的配比、单体与引发剂体系的匹配、引发剂在所用溶剂中的溶解性、引发剂/共引发剂/单体的加料顺序、陈化条件。一般聚合体系还需严格脱氧、脱水,否则将明显改变催化剂活性和聚合物的微观结构,甚至导致实验失败。10.使用Ziegler-Natta引发剂时,为保证
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