高分子化学第二版答案
【篇一:高分子化学(第四版)潘祖仁版课后习题答案】
. 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x
n
表示。
2. 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。 4. 举例说明和区别:缩聚、聚加成和逐步聚合,加聚、开环聚合和连锁聚合。
答:按单体-聚合物组成结构变化,可将聚合反应分成缩聚、加聚、
开环聚合三大类;而按机理,可分成逐步聚合和连锁聚合两类。 1)缩聚、聚加成和逐步聚合
缩聚是官能团单体间多次缩合反应的结果,除了缩聚物为主产物外,还有低分子副产物产生,缩聚物和单体的元素组成并不相同。
逐步聚合是无活性中心,单体中不同官能团之间相互反应而逐步增长,每步反应的速率和活化能大致相同。大部分缩聚属于逐步聚合
机理,但两者不是同义词。
聚加成反应是含活泼氢功能基的亲核化合物与含亲电不饱和功能基
的亲电化合物之间的聚合。属于非缩聚的逐步聚合。
2)加聚、开环聚合和连锁聚合
加聚是烯类单体加成聚合的结果,无副产物产生,加聚物与单体的
元素组成相同。连锁聚合由链转移、增长、终止等基元反应组成,
其活化能和速率常数各不相同。多数烯类单体的加聚反应属于连锁
聚合机理。
环状单体?-键断裂后而聚合成线形聚合物的反应称作开环聚合。近
年来,开环聚合有了较大的发展,可另列一类,与缩聚和加聚并列。开环聚合物与单体组成相同,无副产物产生,类似加聚;多数开环
聚合物属于杂链聚合物,类似缩聚物。
5. 写出下列单体的聚合反应式,以及单体、聚合物的名称。
a. ch2=chf
a b c d
b. ch2=c(ch3)2????
c. ho(ch2)5cooh
e. nh2(ch2)6nh + hooc(ch2)4cooh
d.ch2-ch2
||
ch2-o
ch2=chf氟乙烯 -[-ch2-chf-]-n聚氟乙烯 ch2=c(ch3)2异丁烯 -[-
ch2-c(ch3)2-]-n聚异丁烯 ho(ch2)5cooh?-羟基己酸 -[-o(ch2)5co-
]-n聚己内酯
-[-ch2ch2ch2o-]-n ch2ch2ch2o丁氧环
聚氧三亚甲基└—-——──┘
e nh2(ch2)6nh己二胺+ -[-nh(ch2)6nhco(ch2)4co-]-n聚己二酰己
6. 合?
—a.[ch2=c(ch
—]n3)2
—b.[nh(ch
2)6nhco(ch
2)4co]—n2]n
答:
序号 a
—c.[nh(ch
2)5co]—n
—d.[ch2c(ch3)=chch
—
单体
ch2=c(ch3)2异丁烯
聚合物聚异丁烯
加聚、缩聚或开环聚合加聚
连锁、逐步聚合连锁
nh2(ch2)6nh2己二胺、hooc(ch2)4cooh己二酸 nh(ch2)5co己内酰胺└————┘
聚已二酰己二胺,尼龙66 尼龙6
缩聚开环
逐步
逐步(水或酸作催化剂)或连锁(碱作催化剂)连锁
d
ch2=c(ch3)-ch=ch2 聚异戊二烯加聚异戊二烯
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
3oh
ch3聚苯醚:2,6
二甲基苯酚
聚四氟乙烯:四氟乙烯cf
2=cf2→2
+o2
3och3
n
ch3cl-si-cl
ch3o-si
ch
n
3 聚二甲基硅氧烷:二甲基硅氧烷ch3
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
m
n
?
m
?n
?
i
?nm?n
ii
i
?
?m?(m
i
i
/mi)
?38576
10/30000?5/70000?1/100000
质均分子量 m
w
?
10?5?1
?
?mm?m
ii
i
?
?w
i
m
i
?
10*30000?5*70000?1*100000
10?5?1
w
?46876
分子量分布指数m/m
n
=46876/38576 = 1.22
n
2. 等质量的聚合物a和聚合物b共混,计算共混物的m聚合物 a:m聚合物b:m
m
n
nn
和m
w
。
=35,000, m=15,000, m
2m
mm
nb
=90,000;
=300,000
?
mm
na
?21000
?
解:
m
w
?
m.m
wa
?m.m2m
wb
?195000
第2章缩聚与逐步聚合
计算题
1. 通过碱滴定法和红外光谱法,同时测得21.3 g聚己二酰己二胺试
样中含有2.50?10-3mol羧基。根据这一数据,计算得数均分子量
为8520。计算时需作什么假定?如何通过实验来确定的可靠性?如
该假定不可靠,怎样由实验来测定正确的值?解:m
n
?
?m?n
ii
,
?
mi?21.3g,m
n
?
21.32.5*10
?3
?8520,?ni?2.5*10
3
上述计算时需假设:聚己二酰己二胺由二元胺和二元酸反应制得,
每个大分子链平均只含一个羧基,且羧基数和胺基数相等。
可以通过测定大分子链端基的cooh和nh2摩尔数以及大分子的摩
尔数来验证假设的可靠性,如果大分子的摩尔数等于cooh和nh2
的一半时,就可假定此假设的可靠性。用气相渗透压法可较准确地
测定数均分子量,得到大分子的摩尔数。碱滴定法测得羧基基团数、红外光谱法测得羟基基团数
2. 羟基酸ho-(ch2)4-cooh进行线形缩聚,测得产物的质均分子量为18,400 g/mol-1,试计算:a. 羧基已经醌化的百分比b. 数均聚合度 c. 结构单元数xn 解:已知m根据x
w
?18400,m
w0
?100
得:p=0.989,故已酯化羧基百分数为98.9%。
w
?
mm
和x
w
?
1?p1?p
mm
wn
?1?p,mmm
n
?9251
xn?
n0
?
9251100
n
?92.51
3. 等摩尔己二胺和己二酸进行缩聚,反应程度p为0.500、0.800、0.900、0.950、0.980、0.990、0.995,试求数均聚合度解: p
x
、dp和数均分子量
0.500 2
0.800 5
m
n
,并作
x
n
-p关系图。
0.970 33.3
0.980 50
0.990 100
0.995 200
xn?
11?p
0.900 10 0.950 20
1 244
2.5 583
5 1148
10 2278
16.65 3781
25 5668
50 11318
n
dp=xn/2
100 22618
8. 等摩尔的乙二醇和对苯二甲酸在280℃下封管内进行缩聚,平衡常数k=4,求最终x物水的条件下缩聚,欲得x解:x
n
。另在排除副产
n
?100,问体系中残留水分有多少?
?
1
11?p
?
?4
?
k
k?1?3
?
knw
?100
x
n
?
1?p
pnwmol/l
nw?4*10
9. 等摩尔二元醇和二元酸缩聚,另加醋酸1.5%,p=0.995或0.999时聚酯的聚合度多少?
解:假设二元醇与二元酸的摩尔数各为1mol,则醋酸的摩尔数为0.015mol。na=2mol,nb=2mol,
nb?0.015mol
r?
nanb?2nb
,
?
22?2*0.015
?0.985
当p=0.995时,
xn?
1?r1?r?2rp1?r1?r?2rp
?
1?0.985
1?0.985?2*0.985*0.995
1?0.985
1?0.985?2*0.985*0.999
?79.88
当p=0.999时,
xn?
??116.98
10. 尼龙1010是根据1010盐中过量的癸二酸来控制分子量,如果要求分子量为20000,问1010盐的酸值应该是多少?(以mg
koh/g计)
解:尼龙1010重复单元的分子量为338,则其结构单元的平均分子量m=169
x
n
?
20000169
?118.34
假设反应程度p=1,
xn?
1?r1?r?2rp
?
1?r1?r
,r?0.983
尼龙1010盐的结构为:nh3+(ch2)nh3ooc(ch2)8coo-,分子量为374。由于癸二酸过量,假设na(癸二胺)=1,nb(癸二酸)=1.0/0.983=1.0173,则酸值?
(nb?na)*m(koh)*2
na*m1010
?
(1.0173?1)*56*2
374
?5.18(mgkoh/g1010盐)
11. 己内酰胺在封管内进行开环聚合。按1 mol己内酰胺计,加有
水0.0205mol、醋酸0.0205mol,测得产物的端羧基为19.8 mmol,端氨基2.3mmol。从端基数据,计算数均分子量。解:nh(ch2)5co +h2o————ho-co(ch2)5nh-h └-------┘
0.0205-0.00230.0023
nh(ch2)5co +ch3cooh————ho-co(ch2)5nh-coch3 └-------
┘
0.0205-0.0175 0.0198-0.0023 m=113
m
n
?
m
?
ni
?
1*113?17*0.0198?1*0.0023?43*0.0175
0.0198
?5762.2
13. 邻苯二甲酸酐与甘油或季戊四醇缩聚,两种基团数相等,试求:
a. 平均官能度
b. 按carothers法求凝胶点
c. 按统计法求凝胶点解:a、平均官能度: 1)甘油:f?
?2.4
3?2
2*2?4*1
?2.67 2)季戊四醇:f?
2?1
b、 carothers法: 1)甘油:pc?
3*2?2*3
?
22.42f?
?0.833 22.67
?0.749
2)季戊四醇:pc?c、flory统计法: 1)甘油:pc?
1
[r?r?(f?2)
1
1/2
?0.703,r?1,??1
?0.577,r?1,??1
2)季戊四醇:pc?
[r?r?(f?2)
1/2
16. aa、bb、a3混合体系进行缩聚,na0=nb0=3.0,a3中a基团
数占混合物中a总数(?)的10%,试求p=0.970时的x以及x=
200时的p。
n
n
解:na0=nb0=3.0,a3中a基团数占混合物中a总数(?)的10%,则a3中a基团数为0.3mol,a3的分子数为0.1 mol。
na2=1.35mol;na3=0.1mol;nb2=1.5mol
f?
x
nafa?nbfb?ncfc
na?nb?nc
?
22?pf
n
?
3?31.5?1.35?0.1
?2.034
n
当p=0.970时,x?
xn?200时,xn
?74
2?0.97*2.034
22
2?2.034p2?pf
2
p=0.973
18. 制备醇酸树脂的配方为1.21mol 季戊四醇、0.50mol邻苯二甲
酸酐、0.49mol丙三羧酸[c3h5(cooh)3],问能否不产生凝胶而反
应完全?解:根据配方可知醇过量。
f?
2*(0.5?*2?0.49*3)1.21?0.5?0.49
?2.245
pc?
2f
?0.89,所以必须控制反应程度小于0.89过不会产生凝胶。
第三章自由基聚合(这章比较重要)
思考题
2. 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)2ch2=chc6h5cf2=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。 3. 下列单体能否
进行自由基聚合,并说明原因。
ch2=c(c6h5)2 clch=chcl ch2=c(ch3)c2h5 ch3ch=chch3
ch2=chococh3 ch2=c(ch3)cooch3 ch3ch=chcooch3 cf2=cfcl 答:ch2=c(c6h5)2:不能,两个苯基取代基位阻大小。 clch=chcl:不能,对称结构。
ch2=c(ch3)c2h5:不能,二个推电子基,只能进行阳离子聚合。
ch3ch=chch3:不能,结构对称。
ch2=chococh3:醋酸乙烯酯,能,吸电子基团。
ch2=c(ch3)cooch3:甲基丙烯酸甲酯,能。
ch3ch=chcooch3 :不能,1,2双取代,位阻效应。 cf2=cfcl:能,结构不对称,f原子小。
计算题 1. 甲基丙烯酸甲酯进行聚合,试由?h和?s来计算77℃、127℃、177℃、227℃时的平衡单体浓度,从热力学上判断聚合能否正常进行。
解:由教材p64上表3-3中查得:甲基丙烯酸甲酯?h=-
56.5kj/mol,?s=-117.2j/mol k
1?h?
(??s) 平衡单体浓度:ln[m]e?rt
t=77℃=350.15k,ln[m]e?4.94*10-3mol/l
t=127℃=400.15k,ln[m]e?0.0558mol/l
?
【篇二:高分子化学(第五版)潘祖仁版课后习题答案】/p> 3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然
橡胶的结构式(重复单元)。选择其常用
5. 写出下列单体的聚合反应式,以及单体、聚合物的名称。
a. ch2=chf
b. ch2=c(ch3)2????
c. ho(ch2)5cooh
e. nh2(ch2)6nh + hooc(ch2)4
cooh
d.ch2-ch2||
ch2-o
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?
—2=c(ch3)2—a.[ch]n——c.[nh(ch2)5co]n
——b.[nh(ch2)6nhco(ch2)4co]n—c(ch)=chch—d.[ch]
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
3
聚苯醚:2,6二甲基苯酚
3
+o2
on
ch3
oh3
聚四氟乙烯:四氟乙烯cf2=cf2→2
ch3cl-si-cl
聚二甲基硅氧烷:二甲基硅氧烷
ch3
o-si
n
ch3
ch3
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
nimimim??mn???
nnii(mi/mi)
?
10?5?1
?38576
10/30000?5/70000?1/100000
质均分子量
mw?
?
mm??wmm
i
i
i
i
i
10?30000?5?70000?1?100000
?46876
10?5?1
分子量分布指数
mw/mn=46876/38576 = 1.22
2. 等质量的聚合物a和聚合物b共混,计算共混物的n和w。聚合物 a:n=35,000, 聚合物b:n=15,000,
w =90,000; w=300,000
?21000
mn?
解:
2mmmna
?mmnb
mw?
m.mwa?m.mwb
?195000
2m
第2章缩聚与逐步聚合
计算题
8. 等摩尔的乙二醇和对苯二甲酸在280℃下封管内进行缩聚,平衡
常数k=4,求最终物水的条件下缩聚,欲得
xn。另在排除副产
xn?100,问体系中残留水分有多少?
解:
xn?
1
?k?1?3
1?p
xn?
1
?1?p
k
?pnwk
?100nw
nw?4*10?4mol/l
9. 等摩尔二元醇和二元酸缩聚,另加醋酸1.5%,p=0.995或0.999
时聚酯的聚合度多少?解:假设二元醇与二元酸的摩尔数各为1mol,则醋酸的摩尔数为0.015mol。na=2mol,nb=2mol,nbmol
?0.015
r?
nanb?2nb
,
?
2
?0.985
2?2*0.015
当p=0.995时,
xn?
1?r1?0.985
??79.88
1?r?2rp1?0.985?2*0.985*0.995
当p=0.999时,
xn?
1?r1?0.985
??116.98
1?r?2rp1?0.985?2*0.985*0.999
10. 尼龙1010是根据1010盐中过量的癸二酸来控制分子量,如果要求分子量为20000,问1010盐的酸值应该是多少?(以mg
koh/g计)
解:尼龙1010重复单元的分子量为338,则其结构单元的平均分子量m=169
xn?
20000
?118.34
169
假设反应程度p=1,
xn?
1?r1?r
?,r?0.983
1?r?2rp1?r
尼龙1010盐的结构为:nh3+(ch2)nh3ooc(ch2)8coo-,分子量为374。由于癸二酸过量,假设na(癸二胺)=1,nb(癸二酸)=1.0/0.983=1.0173,则酸值?
(nb?na)?m(koh)?2(1.0173?1)?56?2
??5.18(mgkoh/g1010盐)
na?m1010374
第三章自由基聚合(这章比较重要)
思考题
2. 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)2ch2=chc6h5cf2=cf2 ch2=c(cn)coor ch2=c(ch3)-
ch=ch2
答:ch2=chcl:适合自由基聚合,cl原子的诱导效应是吸电子基团,但共轭效应却有供电性,两者相抵后,电子效应微弱。
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,将使双键?电子云密度降低,有利于阴离子的进攻,对自由基有共轭稳定作用。
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,难以进行自、阳、阴三种聚合,用自由基聚合只能得无定型蜡状物低、分子量,用阴
离子聚合只能得到低分子量油状物。 ch2=c(ch3)2 :阳离子聚合,
ch3 是供电子基团,与双键有超共轭。 ch2=chc6h5:三种机理均可,共轭体系?电子容易极化和流力。
cf2=cf2:自由基聚合,对称结构,但氟原子半径小,f体积小使四
取缔啊仍聚合。 ch2=c(cn)coor:阴离子聚合,取代基为两个吸电
子基(cn及coor),兼有共轭效应。 ch2=c(ch3)-ch=ch2:三种
机理均可,共轭体系。 3. 下列单体能否进行自由基聚合,并说明原因。
ch2=c(c6h5)2 clch=chcl ch2=c(ch3)c2h5 ch3ch=chch3
ch2=chococh3 ch2=c(ch3)cooch3 ch3ch=chcooch3 cf2=cfcl 答:ch2=c(c6h5)2:不能,两个苯基取代基位阻大小。 clch=chcl:不能,对称结构。
ch2=c(ch3)c2h5:不能,二个推电子基,只能进行阳离子聚合。
ch3ch=chch3:不能,结构对称。
ch2=chococh3:醋酸乙烯酯,能,吸电子基团。
ch2=c(ch3)cooch3:甲基丙烯酸甲酯,能。
ch3ch=chcooch3 :不能,1,2双取代,位阻效应。 cf2=cfcl:能,结构不对称,f原子小。
计算题
【篇三:第四版《高分子化学》思考题课后答案_潘祖
仁】
=txt>1. 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。
2. 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。
3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶
的结构式(重复单元)。选择其常用分子量,计算聚合度。聚合物
聚氯乙烯聚苯乙烯涤纶
尼龙66(聚酰胺-66)聚丁二烯天然橡胶
聚合物
分子量/万
结构单元分子
dp=n
特征
结构式(重复单元)
-[-ch2chcl-]- n -[-ch2ch(c6h5)-]n
-[-och2ch2o?occ6h4co-]n -[-nh(ch2)6nh?co(ch2)4co-]n -[-
ch2ch=chch2 -]n -[ch2ch=c(ch3)ch2-]n
量/万
塑料聚氯乙烯聚苯乙烯纤维涤纶聚酰胺-66 橡胶顺-聚丁二烯
天然橡胶
5~15 10~30 1.8~2.3 1.2~1.8
25~30 20~40
62.5 104 60+132=192 114+112=226
54 68
800~2400 960~2900 (962~2885)
94~120 53~80 4600~5600 (4630-5556) 2900~5900 (2941-5882)
4. 举例说明和区别:缩聚、聚加成和逐步聚合,加聚、开环聚合和
连锁聚合。
答:按单体-聚合物组成结构变化,可将聚合反应分成缩聚、加聚、
开环聚合三大类;而按机理,可分成逐步聚合和连锁聚合两类。 1)缩聚、聚加成和逐步聚合
缩聚是官能团单体间多次缩合反应的结果,除了缩聚物为主产物外,还有低分子副产物产生,缩聚物和单体的元素组成并不相同。
逐步聚合是无活性中心,单体中不同官能团之间相互反应而逐步增长,每步反应的速率和活化能大致相同。大部分缩聚属于逐步聚合
机理,但两者不是同义词。
聚加成反应是含活泼氢功能基的亲核化合物与含亲电不饱和功能基
的亲电化合物之间的聚合。属于非缩聚的逐步聚合。
2)加聚、开环聚合和连锁聚合
加聚是烯类单体加成聚合的结果,无副产物产生,加聚物与单体的
元素组成相同。连锁聚合由链转移、增长、终止等基元反应组成,
其活化能和速率常数各不相同。多数烯类单体的加聚反应属于连锁
聚合机理。
环状单体?-键断裂后而聚合成线形聚合物的反应称作开环聚合。近
年来,开环聚合有了较大的发展,可另列一类,与缩聚和加聚并列。开环聚合物与单体组成相同,无副产物产生,类似加聚;多数开环
聚合物属于杂链聚合物,类似缩聚物。
5. 写出下列单体的聚合反应式,以及单体、聚合物的名称。
非极性,高分子量才赋予高弹性和强度
极性,低聚合度就有足够的强度
足够的聚合度,才能达到一定强度,弱极性要求较高聚合度。
a. ch2=chf
b. ch2=c(ch3)2????
c. ho(ch2)5cooh
e. nh2(ch2)6nh + hooc(ch2)4cooh
答:
序号
单体
d.ch2-ch2||
ch2-o
聚合物
a b c d
ch2=chf氟乙烯 ch2=c(ch3)2异丁烯 ho(ch2)5cooh?-羟基己酸ch2ch2ch2o丁氧环└—-——──┘
-[-ch2-chf-]-n聚氟乙烯
-[-ch2-c(ch3)2-]-n聚异丁烯 -[-o(ch2)5co-]-n聚己内酯 -[-
ch2ch2ch2o-]-n
聚氧三亚甲基
-[-nh(ch2)6nhco(ch2)4co-]-n聚己二酰己二胺(聚酰胺-66,尼龙66)
e nh2(ch2)6nh己二胺+ hooc(ch2)4cooh己二酸
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?
——a.[ch]n2=c(ch3)2答:
——c.[nh(ch2)5co]n
—b.[nh(ch2)6nhco(ch2)4co]—n—d.[ch]n2c(ch3)=chch2—
连锁、逐步聚合
序号单体聚合物加聚、缩聚或开环聚合
a b
ch2=c(ch3)2异丁烯 nh2(ch2)6nh2己二胺、hooc(ch2)4cooh己二酸
聚异丁烯聚已二酰己二胺,尼龙66 尼龙6
加聚缩聚
连锁逐步
c nh(ch2)5co己内酰胺└————┘
开环逐步(水或酸作催化剂)或连锁(碱作催化剂)
d
ch2=c(ch3)-ch=ch2 异戊二烯
聚异戊二烯加聚连锁