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高分子化学复习材料

高分子化学复习材料
高分子化学复习材料

CH

nHO CH 2 2OH+nHOOC

COOH H O CH 2 2OC

C OH+ 2n -1 H 2O

?e2???o? nH 2N CH 2 6NH 2+nHOOC CH 2 4 H NH CH 2 6NHOC CH 2 4CO OH+ 2n -1 H 2O

?e2???o?

问 3 什么是三大合成材料?写出三大合成材料中各主要品种的名称,并指出它们分别属于 连锁聚合还是逐步聚合。

解:三大合成材料是指合成塑料、合成纤维和合成橡胶。

合成塑料的主要品种有:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等。

聚乙烯 nCH 2 2 CH 2 n

聚丙稀 nCH 2

CH CH 2CH 3

聚氯乙烯

nCH 2

CHCl

2CHCl

n

聚苯乙烯

nCH 2

CHC 6H 2CHC 6H 5

n

n

上述四种单体的聚合反应均属连锁聚合反应。

合成纤维的主要品种有:涤纶(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、锦纶(尼龙-6 和尼龙-66)、腈纶(聚 丙烯腈)。

涤纶

n

O O nNH CH 2 5CO CH 2 5CO

n 尼龙-6

尼龙-66

n 涤纶逐步聚合中的缩聚;尼龙-6 用水作引发剂属于逐步聚合,用碱作引发剂属于连锁聚合。 尼龙-66 逐步聚合中的缩聚;实际上腈纶常是与少量其它单体共聚的产物,属连锁聚合。 合成橡胶主要品种有:丁苯橡胶,顺丁橡胶等。

丁苯橡胶

nCH 2 CHCH CH CH 2CH CHCH 2

H 2C CHCH CH 2 + H 2C CHC 6H 5 CH 2CH CHCH 2CH 2CHC 6H 5

á?????o?

顺丁橡胶

á?????o?

n

丁苯橡胶属连锁聚合;顺丁橡胶属连锁聚合。

第二章 简答题

问 4 为什么在缩聚反应中不用转化率而用反应程度描述反应过程?

解:因缩聚反应本质是官能团之间得反应,只有官能团之间充分反应才能生成大分子,故 用反应程度描述其反应过程。

第三章 简答题

问 5 下列烯烃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 原因。(部分不需要!!!) 答(1)CH2 =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。

(2)CF2=CF2 适于自由基聚合。四个 F 原子均产生吸电子诱导作用,但结构对称,极 化度小,同时 F 原子体积小

(3)CH2 =CHC6H5 适于自由基聚合,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。

(4)CH2 =CHCN 适于自由基聚合和阴离子聚合。-CN 是强吸电子基团,可降低双键 的电子云密度,并没有共轭效应。在一定条件下还可以进行配位聚合。

(5)CH2=C(CH3)2 适于 阳离子聚合。-CH3 为供电子基团,-CH3 和双键有超共轭效应。 两个-CH3 能产生较强的给电子效应。在一定条件下还可以进行配位聚合。

(6)CH2=C (CN )COOR 适于阴离子和自由基聚合,两个吸电子基并兼有共轭效应。 (7)CH2= C (CH3)COOR 适于自由基聚合和阴离子聚合。因为是 1,1-二取代基,甲基 体 积小,COOR 为吸电子基,甲基为供电子基,均有共轭效应。

(8)CH2=C (CN )2 两个-CN 的诱导吸电子作用过强,只能进行阴离子聚合。 (9)CH2 =CHNO2 由于-NO2 是强吸电子基团只能进行阴离子聚合。

问 6 判断下列单体能否通过自由基聚合形成高分子量聚合物,并说明理由。

解:(1)CH2 =C(C6H5)2 不能通过自由基聚何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。

(2)CH2 =CHOR 不能通过自由基聚何形成高分子量聚合物。因为 OR 为供电子基。 (3)ClCH=CHCl 不能通过自由基聚何形成高分子量聚合物。因为单体结构对称,1,2- 二取代造成较大空间阻碍。

(4),(5) CH2 =CH (CH3) 与 CH2 =C(CH3)(C2H5) 均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。

(6) 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。

(7) CF2= CFCl 能通过自由基聚合形成高分子量聚合物,这是因为 F 原子体积很 小, Cl 有弱吸电子作用。

(8)CH2=CCH3COOCH3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。

(9)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

问7自由基聚合反应中,何种条件下会出现反应自动加速现象。试讨论其产生的原因。

解:本体聚合和添加少量溶剂的溶液聚合等反应往往会出现反应自动加速现象。

造成自动加速现象的原因是随着反应的进行,体系粘度渐增或溶解性能变差,造成kt变小,活性链寿命延长,体系活性链浓度增大。在非均相本体聚合和沉淀聚合中,由于活性链端被屏蔽,链终止反应速度大大下降,也出现明显的反应自动加速现象。

第六章简答题

问8在离子聚合反应过程中,能否出现自动加速效应?为什么?

解:在离子聚合反应过程中不会出现自动加速现象。

自由基聚合反应过程中出现自动加速现象的原因是:随着聚合反应的进行,体系的粘度不断增大。当体系粘度增大到一定程度时,双基终止受阻碍,因而kt明显变小,链终止速度下降;但单体扩散速度几乎不受影响,Kp下降很小,链增长速度变化不大,因此相对提高了聚合反应速度,出现了自动加速现象。在离子聚合反应过程中由于相同电贺互相排斥不存在双基终止,因此不会出现自动加速效应。

问9将下列单体和引发剂进行匹配。说明聚合反应类型并写出反应式。

CH2CHC6H5+(C6H5CO2)2£oê?×?óé?ù??o?

答;

CH2CHC6H5+n-C6H9Li

:属阴离子聚合

CH2=CHC6H5+SnCl4+H2O:属阳离子聚合,但是副反应多,工业上较少采用。CH2=CHCl+(C6H5CO2)2属自由基聚合,除此之外,不可发生阴阳离子聚合反应。CH2=C(CH3)2+SnCl4+H2O属阳离子聚合,并且该单体只可发生阳离子聚合。

CH2=C(CH3)COOCH3+(C6H5CO2)2属自由基聚合;

CH2=C(CH3)COOCH3+n-C4H9Li属阴离子聚合,不可发生阳离子聚合反应。CH2=CHCN+(C6H5CO2)2属自由基聚合;

CH2=CHCN+n-C4H9Li属阴离子聚合,不可发生阳离子聚合反应。

问10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?

解:在离子聚合中,活性中心正离子和反离子之间有以下几种结合方式

A B A+B-A+//B-A++B-

×?óéà?×ó

12???ü?ó′¥à?×óèü?á·??aμ?

??(????)à?×ó??(?é??)

以上各种形式之间处于平衡状态。结合形式和活性种的数量受溶剂性质,温度,及反离子

登因素的影响。

溶剂的溶剂化能力越大,越有利于形成松对甚至自由离子;随着温度的降低,离解平衡常

数(K值)变大,因此温度越低越有利于形成松对甚至自由离子;反离子的半径越大,越

不易被溶剂化,所以一般在具有溶剂化能力的溶剂中随反离子半径的增大,形成松对和自

由离子的可能性减小;在无溶剂化作用的溶剂中,随反离子半径的增大,A+与B-之间的库仑引力减小,A+与B-之间的距离增大。

活性中心离子与反离子的不同结合形式和单体的反应能力顺序如下:

A+B->A+//B->A+B-

共价键连接的A-B一般无引发能力。

问11为什么阳离子聚合反应一般需要在很低温度下进行才能得到高分子量的聚合物?解:

因为阳离子聚合的活性种一般为碳阳离子。碳阳离子很活泼,极易发生重排和链转移反应。向单体的链转移常数(C M≈10-2-10-4)比自由基聚合(C M≈10-4-10-5)大的多。为了减少链转移反应的发生,提高聚合物的分子量,所以阳离子反应一般需在低温下进行.

第九章简答题

问12利用热降解回收有机玻璃边角料时,如该边角料中混有PVC杂质,则使MMA的产

率变低,质量变差,试用化学反应式说明其原因。

解:因为PVC杂质在加热时会脱出HCl,HCl与甲基丙烯酸按下式进行加成反应,因而

降低了甲基丙烯酸甲酯的产率,并影响产品质量。

问13聚合物的化学反应习惯上分那些三类,每类举两个例子。

答(1)聚合物化学反应主要有三种类型:聚合度不变或变化较小的反应;如基团的加成,取代,环化,消去等。例子为聚醋酸乙稀酯的醇解,聚苯乙烯的磺化。

(2)聚合度变大的反应,比如嵌段,交联,接枝等。例子为ABS,HIPS的制备。

(3)聚合度变小的反应,比如解聚,无规断链等降解。例子聚氯乙烯的老化,

聚苯乙烯的氧化。

问14为什么聚氯乙烯在200℃以上加工会使颜色变深?聚丙烯腈为何不能采用

熔融纺丝而只能采用溶液纺丝?

答;聚氯乙烯加热到200℃以上会发生分子内和分子间的脱HCl反应,使主链

部分带有共轭双键结构而使颜色加深。同理聚丙烯腈在高温条件下会发生环化

反应而不会熔融,因此只能采用溶液纺丝。

第八章简答题

问15写出下列单体配位聚合,可能出现的立构规整聚合物的结构和名称。

(1)CH2=CH-CH3

(1) nCH 2 CH CH 3

2 CH

2

CH

(3)CH 2=CH-CH=CH 2

5)CH 2=CH-C(CH 3)=CH 2 (4)CH 2=CH-CH=CH-CH 3

O

(2) CH 2 CH CH 3

解:所用的引发剂体系和相应的立构规整聚合物如下:

|á-TiCl 3/ALEt 2Cl it CH 2CH(CH 3)

n

式中 it 是全同(isotactic )的英文缩写

(3) nCH 2 CH CH CH 2

(5) nCH 2 CH C(CH 3) CH 2

2 CH CH CH 2

ê?1£?4 96-98%£? 2 CH CH CH 2 ê?1£?4 99%£? n

CH CH 2

£¨1£?2 ?á11 80-96%£?

n n

2 CH C(CH 3) CH 2

n

ê?1£?4 90-94%£?

2 CH C(CH 3) CH 2

ê?1£?4 96%£? 2 CH C(CH 3) CH 2 ê?1£?4 99%£?

n

C(CH 3) CH 2

£¨3£?4 ?á11 95%£?

n

n

(4)

nCH 2 CH CH CH CH 2 CH CH CH(CH 3) £¨ ??í? ?3 ê?1£?4 92%£? n

nCH 2 CH CH CH CH £¨98-99% ·′ ê?òì11 ì? £?

2 CH CH CH(CH 3) £¨ è?í? ?3 ê?1£?4 80%£?

n

(R)

*CH O CH CH O??

nCH 2 CH CH CH CH

£¨?3 ê??ò·′ ê?òì11 ì? £?

nCH 2

CH CH CH CH 3 £¨99% ·′ ê?òì11 ì? £?

2 CH CH CH(CH 3)

2 CH n

CH CH CH 3

n

(2)

CH 3

CH 3

nCH 2 CH O

(R/S=50/50)

CH 2 ?? CH 2 CH O CH 2 CH O??

* * (R) R/S=50/50 * 2

CH 3 CH 3

(S) (S)

(其他单体如 CH 3-CH=CH-CH 3,由于是对称单体,且为 1,2 二取代,空间

位阻较大; CH2=C(CH 3)2 无手性碳;

H 2N CH 2 n COOH

无手性碳,他们

或不能发生配位聚合,或聚合(缩聚)后不能称之为立构规整聚合物。至于环 己烯由于热力学原因是迄今尚不能聚合的唯一环烯烃单体。)

第四章 简答题(不完整自己补充)

问 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?

解:由于在共聚反应中,两单体共聚活性不同,其消耗程度就不一致, 故体系物料配比 不断改变,所得的共聚物的组成前后不均一, 要获得组成均一的共聚物,

主要控制方法有:(1)对 r1 和 r2 均小于 1 的单体,首先计算出恒比点的配料比,随后在恒 比点附近投料。 其前提条件是所需共聚物组成恰在恒比点附近。 (2)控制转化率。因为 f1 与 F1 随转化率增加而变化,但变化程度不一样。 (3)不断补加转化快的单体,即保持 f1 值变化不大。

问 17 试讨论二元共聚物组成微分方程的适用范围。 解:二元共聚物组成的微分方式是

d[M 1]/d[M 2]=[M 1]/[M 2]*(r 1[M 1]+[M 2])/(r 2[M 2]+[M 1]) 该方程是在以下假设条件下推导出来的:

(1)活性链的活性与链长无关,只有是相同的自由基,都是等活性;

(2)活性链的活性仅决定于末端单元结构,无前末端效应,与倒数第二个结构单元无关。 (3)聚合反应为不可逆,没有解聚反应;

(4)共聚物聚合度很大,引发和终止对共聚物组成无影响 (5)链引发和链终止的速率相等,稳态。

问18.丙烯酸二茂铁甲酯(FMA)和丙烯酸α-二茂铁乙酯(FEA)分别于苯乙烯、

丙烯酸甲酯和醋酸乙烯共聚,竞聚率如下:

(1)预测FEA和FMA在均聚时谁有较高的K p,并解释之。

(2)列出本乙烯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯与FEA增长中心活性递增顺序。这一活性增加次序和他们对FMA增长中心的活性增加顺序如何?

(3)上述共聚合数据表证上述共聚反应是自由基、阳离子还是阴离子共聚?

并解释之。

(4)列出苯乙烯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯活性中心与FEA单体的反应活性顺序。

解:(1)对苯乙烯活性中心,FEA和FMA单体相对活性分别为1/1.06和

1/2.3。

对醋酸乙烯活性中心,FEA和FMA单体相对活性分别为1/0.69和1/4.4。

对醋酸乙烯活性中心,FEA和FMA单体相对活性分别为1/0.74和1/0.46.

可见FEA单体活性比FMA单体的活性大,因此FMA活性中心的活性比FEA 活性中心的活性大。但是均聚反应速率常数的大小与单体和活性中心的活性都有关系。一般讲,火星中心的活性的影响要更大一些。所以FMA在均聚时有可能有较高的kP。但是根据题中所给的条件无法作出确切的判断。

(2)由题中数据,St、MA和VAc三单体与FEA活性中心的相对反应活性为1/0.41:1/0.76:1/3.4。因此三单体与FEA活性中心的活性次序为St>MA>VAc。

同理亦可得出上述三单体与FMA活性中心的活性次序与上面的次序相同

(3)上述共聚合数据表明这些共聚反应是自由基共聚反应,因为单体活性次序符合自由基共聚规律。

(4)自由基共聚活性中心活性次序与单体活性次序相反。故活性中心活性次序为

试述Q、e概念,如何根据Q、e值来判断单体间的共聚性质。

解:Q、e概念是指单体的共轭效应因子Q和极性效应因子e与单体的竞聚率相关联的定量关联式。

令k ij=P i Q j e-(eiej)(i,j=1,2)

则r1=k11/k12=Q1/Q2*e-e1(e1-e2)

r2=k22/k21=Q2/Q1*e-e2(e2-e1)

Q值越大,表示共轭效应越大,也就是单体转变为自由基越容易。

e值代表极性,带吸电子取代基e值为正值。

Q,e值与单体间的共聚性质关系如下

A.Q值相差较大的单体对难以共聚;

B.Q、e值相近的单体对易发生理想共聚;

C.e值相差较大的单体对易发生交替共聚。

高分子化学 公式推导

浙江大学材化学院 高分子化学公式推导 第一章绪论(Introduction)(1)分子量的计算公式: M0:重复单元数的分子量 M1:结构单元数的分子量 (2)数均分子量: N1,N2…N i分别是分子量为M1,M2…M i的聚合物分子的分子数。 x i表示相应的分子所占的数量分数。 (3)重均分子量: m1,m2…m i分别是分子量为M1,M2…M i的聚合物分子的重量

W i表示相应的分子所占的重量分数 (4)Z均分子量: (5)粘均分子量: α:高分子稀溶液特性粘度—分子量关系式中的指数,一般在 0.5~0.9之间 (6)分布指数 :分布指数 第二章自由基聚合(Free-Radical Polymerization)(1)引发剂分解动力学 :引发剂的分解速率 :引发剂的浓度 引发剂分解一般属于一级反应,因而分解速率为的一次方。 将上式积分得:

进而得到半衰期(引发剂分解至起始浓度一半时所需的时间) 对应半衰期时:,由前面的推导有: 半衰期 (2)自由基聚合微观动力学 链引发速率: 链增长速率: 链终止速率:

式中:kd、kp、kt分别为引发、增长及终止速率常数;[M]为体系中单体总浓度;为体系中活性种(自由基)的总浓度;f为引发剂效率。 推导如下: 链引发反应由以下两个基元反应组成: 式中:为初级自由基;为单体自由基。 若第二步的反应速率远大于第一步反应(一般均满足此假设),有: 引入引发剂效率后,得引发速率的计算式如下: 一般用单体的消失速率来表示链增长速率,即: 链增长反应如下式:

引入自由基聚合动力学中的第一个假定:等活性理论,即链自由基的活性与链长基本无关,即各步速率常数相等,kp1=kp2=kp3=…kp x=kp 推得: 自由基聚合一般以双基终止为主要的终止方式,在不考虑链转移反应的情况下,终止反应方程式如下: 偶合终止: 歧化终止: 终止总速率: 式中:Rtc为偶合终止速率;Rtd为歧化终止速率;Rt为总终止速率;ktc、ktd、kt为相应的速率常数。

高分子化学试题库

1 高分子化学试题库 一、基本概念题 聚合物的化学反应天然聚合物或由单体经聚合反应合成的聚合物为一级聚合物,若其侧基或端基为反应性基团,则在适当的条件下可发生化学反应,从而形成新的聚合物(为二级聚合物),由一级聚合物变为二级聚合物的化学反应,谓之。 缩聚反应含有两个或两个以上官能团的低分子化合物,在官能团之间发生反应, 缩去小分子的同时生成高聚物的可逆平衡反应,谓之。 乳化作用某些物质能降低水的表面张力,能形成胶束,胶束中能增溶单体,对单体液滴有保护作用,能使单体和水组成的分散体系成为稳定的难以分层的乳液,这种作用谓之。 动力学链长一个活性中心,从引发开始到真正终止为止,所消耗的单体数目,谓之。 引发剂半衰期引发剂浓度分解至起始浓度的一半所需的时间,谓之。 离子交换树脂离子交换树脂是指具有反应性基团的轻度交联的体型无规聚合物,利用其反应性基团实现离子交换反应的一种高分子试剂。 界面缩聚反应将两种单体分别溶于两种互不相溶的溶剂中,形成两种单体溶液,在两种溶液的界面处进行缩聚反应,并很快形成聚合物的这种缩聚称为界面缩聚。 阴离子聚合增长活性中心是带负电荷的阴离子的连锁聚合,谓之。 平均聚合度平均一个大分子链上所具有的结构单元数目,谓之。 阻聚剂某些物质能与初级自由基和链自由基作用生成非自由基物质,或生成不能再引发单体的低活性自由基,使聚合速率为0, 这种作用称为阻聚作用。具有阻聚作用的物质,称为阻聚剂。 平衡缩聚:缩聚反应进行一段时间后,正反应的速率与逆反应的速率相等,反应达到平衡,平衡时生成物的浓度的乘积与反应物浓度的乘积之比是个常数(称为平稳常数),用K表示。该种缩聚反应谓之。 无定型聚合物:如果聚合物的一次结构是复杂的,二次结构则为无规线团,无规线团聚集在一起形成的聚合物谓之。 反应程度P:已参加反应的官能团的物质的量(单位为mol)占起始官能团的物质的量的百分比,称为反应程度,记作P。 杂链聚合物:大分子主链中除碳原子外,还有O、S、N、P、S i和苯环等杂原子的聚合物。交替共聚物:共聚物大分子链中两种单体单元严格相间排列的共聚物。 体型缩聚的凝胶点Pc:体型缩聚中出现凝胶时的反应程度叫凝胶点,或称临界反应程度,记作Pc 。 引发剂的引发效率f:引发剂分解产生初级自由基,但初级自由基不一定都能引发单体形成单体自由基,用于引发单体形成单体自由基的百分率,称为引发剂的引发效率,记作f,(f <1=。 向大分子转移常数Cp:链自由基可能向已形成的大分子发生转移反应。转移结果,链自由基形成一个大分子,而原来的大分子变为一个链自由基。Cp=ktr,p/kp,它表征链自由基向大分子转移速率常数与增长速率常数之比。 逐步加成聚合反应:形成大分子的方式如同连锁聚合那样是通过单体反复加成而进行的,而动力学过程如同缩聚那样是随着反应时间的延长聚合物的相对分子质量逐步增大,聚合物的结构酷似缩聚物。 聚合度变大的化学反应:聚合物的扩链、嵌段、交联和接枝使聚合物聚合度增大,称为聚合度变大的化学反应。 聚合物相对分子质量稳定化法:聚合物相对分子质量达到要求时,加入官能团封锁剂,使缩聚物两端官能团失去再反应的能力,从而达到控制缩聚物相对分子质量的目的的方法。乳化

高分子化学期末重点

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n X 。另在排除副产 物水的条件下缩聚,欲得 100=n X ,问体系中残留水分有多少? 解: 3111 =+=-= K p X n L m ol n n K pn K p X w w w n /10*410011 4-==≈=-= 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 。N a =2mol ,N b =2mol , 015.0'=b N mol 985.0015 .0*222 2, =+= += b b a N N N r 当p=0.995时, 88.79995 .0*985.0*2985.01985 .01211=-++=-++= rp r r X n 当p=0.999时, 98.116999 .0*985.0*2985.01985 .01211=-++=-++= rp r r X n 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: 3223 2.432 f ?+?= =+ 2)季戊四醇: 2241 2.6721 f ?+?==+ b 、 Carothers 法: 1)甘油: 833.04 .222=== f p c 2)季戊四醇: 749.067 .222=== f p c c 、Flory 统计法:

1)甘油: 1,1,703.0) 2([1 2 /1===-+= ρρr f r r p c 2)季戊四醇: 1,1,577.0)2([1 2 /1===-+= ρρr f r r p c 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。 CH 2=CHCl CH 2=CCl 2 CH 2=CHCN CH 2=C(CN)2 CH 2=CHCH 3 CH 2=C(CH 3)2 CH 2=CHC 6H 5 CF 2=CF 2 CH 2=C(CN)COOR CH 2=C(CH 3)-CH=CH 2 答:CH 2=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。 CH 2=CCl 2:自由基及阴离子聚合,两个吸电子基团。 CH 2=CHCN :自由基及阴离子聚合,CN 为吸电子基团,将使双键π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。 CH 2=C(CN)2:阴离子聚合,两个吸电子基团(CN )。 CH 2=CHCH 3:配位聚合,甲基(CH 3)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。 CH 2=C(CH 3)2 :阳离子聚合,CH 3 是供电子基团,与双键有超共轭。 CH 2=CHC 6H 5:三种机理均可,共轭体系π电子容易极化和流力。 CF 2=CF 2: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。 CH 2=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。 CH 2=C(CH 3)-CH=CH 2:三种机理均可,共轭体系。 3. 下列单体能否进行自由基聚合,并说明原因。 CH 2=C(C 6H 5)2 ClCH=CHCl CH 2=C(CH 3)C 2H 5 CH 3CH=CHCH 3 CH 2=CHOCOCH 3 CH 2=C(CH 3)COOCH 3 CH 3CH=CHCOOCH 3 CF 2=CFCl 答:CH 2=C(C 6H 5)2:不能,两个苯基取代基位阻大小。 ClCH=CHCl :不能,对称结构。 CH 2=C(CH 3)C 2H 5:不能,二个推电子基,只能进行阳离子聚合。 CH 3CH=CHCH 3:不能,结构对称。 CH 2=CHOCOCH 3:醋酸乙烯酯,能,吸电子基团。 CH 2=C(CH 3)COOCH 3:甲基丙烯酸甲酯,能。 CH 3CH=CHCOOCH 3 :不能,1,2双取代,位阻效应。 CF 2=CFCl :能,结构不对称,F 原子小。 6. 苯乙烯溶液浓度0.20 mol ?L -1, 过氧类引发剂浓度为4.0?10-3mol ?L -1, 在60℃下聚合,如引发剂半衰期44h, 引发剂效率f =0.80,k p =145 L ?(mol ?s)-1,k t = 7.0?107 L ?(mol ?s)-1, 欲达到50%转化率,需多长时间?

《高分子化学》

《高分子化学》 教案 滁州学院材料与化学工程学院 2016年6月

第一章绪论 【教学内容】 引言 1.1高分子的基本概念 1.2聚合物的分类和命名 1.3聚合反应 1.4分子量及其分布 1.5大分子微结构 1.6线形、支链形和交联形大分子 1.7凝聚态和热转变 1.8高分子材料和力学性能 1.9高分子化学发展简史 【掌握内容】 1.高分子化合物的基本概念: 单体、高分子、聚合物、低聚物、结构单元、重复单元、单体单元、链节、主链、侧链、端基、侧基、聚合度、相对分子质量等。 2.聚合反应分类;加成聚合与缩合聚合;连锁聚合与逐步聚合。 3.聚合物分类方法。 4.常用聚合物的命名、来源、结构特征。 5.聚合物相对分子质量及其分布。 【熟悉内容】 1.系统命名法。 2.典型聚合物的名称、符号及重复单元。 【了解内容】 1.高分子化学发展历史。 2.聚合物相对分子质量及其分布对聚合物性能的影响。 【教学难点】 1.结构单元、重复单元、单体单元、链节的辨析。 2.加成聚合与缩合聚合的区别与联系;连锁聚合与逐步聚合的区别与联系。 【教学目标】 1.掌握高分子化学相关基本概念。 2.能对几对重要概念进行辨析。 3.能按规范写出正确的聚合物名称、分子式、聚合反应式。 4.树立对高分子化学学科正确的认识观。 【教学手段】 课堂讲授,辅以多媒体幻灯图片,并辅以具体实例。 【教学过程】 引言: 高分子科学是当代发展最迅速的学科之一。

高分子科学既是一门应用科学,又是一门基础科学。 高分子科学已发展成高分子化学和高分子物理两个主要分支。 高分子简介 高分子是由碳、氢、氧、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物。之所以称为高分子,就是因为它的分子量高。常用高分子材料的分子量在一万到几百万之间,高分子量对化合物性质的影响就是使它具有了一定的强度,从而可以作为材料使用。这也是高分子化合物不同于一般化合物之处。又因为高分子化合物一般具有长链结构,每个分子都好像一条长长的线,许多分子纠集在一起,就成了一个扯不开的线团,这就是高分子化合物具有较高强度,可以作为结构材料使用的根本原因。另一方面,人们还可以通过各种手段,用物理的或化学的方法,或者使高分子与其他物质相互作用后产生物理或化学变化,从而使高分子化合物成为能完成特殊功能的功能高分子材料。 高分子材料的应用 高分子具有许多优良性能,高分子材料是当今世界发展最迅速的产业之一,目前世界上合成高分子材料的年产量已经超过1.4亿吨。 塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂……几大类高分子材料已经广泛应用到电子信息、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等各个领域。 功能高分子材料:导电高分子、高分子半导体、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等近年发展迅速,具有特殊功能。 1.1高分子的基本概念 高分子化学:研究高分子化合物的合成和反应。 高分子化学 高分子物理:研究高分子的结构与性能间的关系。 高分子物理 什么是高分子? 高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物。这些术语一般可以通用。另:Macromolecules,High Polymer,Polymer 常用的高分子的分子量一般高达几万、几十万,甚至上百万,范围在104~106 由许多结构和组成相同的单元相互键接而成的大分子称为高分子或聚合物,如聚氯乙烯。 齐聚物(oligomer):由几个或十几个单元相互键接而成;不能称为聚合物。 均聚物:由一种单体聚合而成的聚合物。 共聚物:由两种或两种以上单体共聚而成的聚合物。 高分子也叫高分子化合物,是指分子量很高并由共价键连接的一类化合物。 1.由一种结构单元组成的高分子 一个大分子往往是由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成。 例如:聚苯乙烯 缩写成: 合成聚合物的起始原料称为单体(Monomer)。

高分子化学概念总结

高分子化学试题 目录 高分子化学试题 (1) 一、名词解释 (1) 第一章绪论(Introduction) (1) 第二章自由基聚合(Free-Radical Polymerization) (4) 第三章自由基共聚合(Free-Radical Co-polymerization) (9) 第四章聚合方法(Process of Polymerization) (11) 第五章离子聚合(Ionic Polymerization) (12) 二、填空题 (15) 一、名词解释 第一章绪论(Introduction) 高分子化合物(High Molecular Compound):所谓高分子化合物,系指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。单体(Monomer):合成聚合物所用的-低分子的原料。如聚氯乙烯的单体为氯乙烯 重复单元(Repeating Unit):在聚合物的大分子链上重复出现的、组成相同的最小基本单元。 结构单元(Structural Unit):单体在大分子链中形成的单元。 单体单元(Monomer Unit):结构单元与原料相比,除了电子结构变化外,其原子种类和各种原子的个数完全相同,这种结构单元又称为单体单元。 聚合度(DP、X n)(Degree of Polymerization) :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。

聚合物分子量(Molecular Weight of Polymer):重复单元的分子量与重复单元数的乘积;或结构单元数与结构单元分子量的乘积。 数均分子量 (Number-average Molecular Weight):聚合物中用不同分子量的分子数目平均的统计平均分子量。 重均分子量(Weight-average Molecular Weight):聚合物中用不同分子量的分子重量平均的统计平均分子量。 粘均分子量(Viscosity-average Molecular Weight):用粘度法测得的聚合物的分子量。 分子量分布(Molecular Weight Distribution, MWD ):由于高聚物一般由不同分子量的同系物组成的混合物,因此它的分子量具有一定的分布,分子量分布一般有分布指数和分子量分布曲线两种表示方法。 多分散性(Polydispersity):聚合物通常由一系列相对分子量不同的大分子同系物组成的混合物,用以表达聚合物的相对分子量大小并不相等的专业术语叫多分散性。 分布指数(Distribution Index) :重均分子量与数均分子量的比值,用来表征分子量分布的宽度或多分散性。 连锁聚合(Chain Polymerization):活性中心引发单体,迅速连锁增长的聚合。烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。连锁聚合需活性中心,根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。 逐步聚合(Step Polymerization):无活性中心,单体官能团之间相互反应而逐步增长。绝大多数缩聚反应都属于逐步聚合。 加聚反应(Addition Polymerization):即加成聚合反应,烯类单体经加成而聚合起来的反应。加聚反应无副产物。 缩聚反应(Condensation Polymerization):即缩合聚合反应,单体经多次缩合而聚合成大分子的反应。该反应常伴随着小分子的生成。

最新高分子化学期末重点试题及答案

1、使自由基聚合反应速率最快的聚合方式是(C )。 A.热引发聚合 B.光聚合 C.光敏聚合 D. 热聚合 答案( C ) 2、在自由基聚合反应中,链自由基的( D )是过氧类引发剂引发剂效率降低 的主要原因 A.屏蔽效应 B.自加速效应 C.共轭效应 D.诱导效应 3、MMA(Q=0.74)与( C )最容易发生共聚 A. St(1.00 ) B. VC(0.044 ) C. AN ( 0.6 ) D. B( 2.39) 4、异戊二烯配位聚合理论上可制得( 6 )种立体规整聚合物。 A. 6 B. 4 C. 5 D.3 1、丁二烯配位聚合可制得(B )种立体规整聚合物。 A. 6 B. 4 C. 5 D.3 5、是阻聚剂并可用于测定引发反应速率的是( B ) A.对苯二酚 B.DPPH C.AIBN D.双酚A 3、丁二烯(e=-1.05)与(D )最容易发生交替共聚 A.苯乙烯(-0.8) B.氯乙烯(0.20) C.丙烯腈(0.6) D.马来酸酐(2.25) 4、不需要引发剂的聚合方法是(D )。 A.热引发聚合 B.光聚合 C.光敏聚合 D. 热聚合 5、常用于保护单体的试剂是( D ) A. BPO B.FeCl3 C.AIBN D. 对苯二酚 1、某一聚合反应,单体转化率随反应时间的延长而增加。它属于(连锁)聚合 反应。 2、BPO在高分子合成中是(引发剂)剂,对苯二酚加在单体中用作(阻聚剂)。 3、氧在低温时是(阻聚剂 )、在高温时是(引发剂)。 4、常用的逐步聚合反应方法有(熔融)缩聚、( 溶液) 缩聚、(界面 ) 缩聚。 5、链转移剂能使聚合物的分子量(降低 ) 7、梯形结构聚合物有较高的(热 )稳定性。 8、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯的结构分别是(-[CH2CH2]n- )、(-[CH2CH(C6H5)]n- )、(-[CH2CHCl]n- )和(-[CH2CHCH3]n- )。 9、腈纶的化学名称是(聚丙烯腈)。 精品文档

高分子化学常用公式集合

高分子化学公式推导浙江大学 第一章绪论(Introduction)(1)分子量的计算公式: M0:重复单元数的分子量,DP为重复单元数 M1:结构单元数的分子量, Xn为结构单元数 (2)数均分子量:定义为某体系的总质量m被分子总数所平均. N1,N2…N i分别是分子量为M1,M2…M i的聚合物分子的分子数。 x i表示相应的分子所占的数量分数。 (3)重均分子量:i聚体的分子量乘以其重量分数的加和. m1,m2…m i分别是分子量为M1,M2…M i的聚合物分子的重量

W i表示相应的分子所占的重量分数 (6)分布指数 :分布指数 第二章自由基聚合(Free-Radical Polymerization)(1)引发剂分解动力学 :引发剂的分解速率:引发剂的浓度 引发剂分解一般属于一级反应,因而分解速率为的一次方。 将上式积分得: 进而得到半衰期(引发剂分解至起始浓度一半时所需的时间) 对应半衰期时:,由前面的推导有: 半衰期 (2)自由基聚合微观动力学

链引发速率: 链增长速率: 链终止速率: 式中:kd、kp、kt分别为引发、增长及终止速率常数;[M]为体系中单体总浓度;为体系中活性种(自由基)的总浓度;f为引发剂效率。 推导如下: 链引发反应由以下两个基元反应组成: 式中:为初级自由基;为单体自由基。 若第二步的反应速率远大于第一步反应(一般均满足此假设),有:

引入引发剂效率后,得引发速率的计算式如下: 一般用单体的消失速率来表示链增长速率,即: 链增长反应如下式: 引入自由基聚合动力学中的第一个假定:等活性理论,即链自由基的活性与链长基本无关,即各步速率常数相等, kp1=kp2=kp3=…kp x=kp 推得: 自由基聚合一般以双基终止为主要的终止方式,在不考虑链转移反应的情况下,终止反应方程式如下:偶合终止:

功能高分子材料讲义

第三章功能高分子材料 3.1 概述 功能高分子是高分子化学的一个重要领域,它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分,这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系,也就是从宏观乃至深入到微观,以及从半定量深入到定量,从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性,从而探索和合成出新的功能性材料。 3.1.1 功能高分子材料的概念和分类 高分子材料按其使用性能可以分为结构高分子材料和功能高分子材料,结构高分子材料具有较高的比刚度和比强度,可以代替金属作为结构材料,如我们熟知的工程塑料和聚合物基复合材料。 对功能高分子材料,目前尚未有明确的定义,一般认为是指

除了具有一定的力学功能之外还具有特定功能(如导电性、光敏性、化学性和生物活性等)的高分子材料,所谓材料的功能,从根本上说,是指向材料输入某种能量,经过材料的传输转换等过程,再向外界输出的一种作用。材料的这种作用与材料分子中具有的特殊功能的基团和分子结构分不开的。 请注意,不可将功能高分子和功能高分子材料混为一谈,这两者是有明显区别的。功能高分子材料从组成和结构上可以分为结构型和复合型两大类。结构型功能高分子材料是指在高分子链中具有特定功能基团的高分子材料,这种材料所表现的特定功能是由高分子本身的因素决定的。构成结构型功能高分子材料中的高分子叫功能高分子,而复合型功能高分子材料,是指以普通高分子材料为基体或载体,与具有某些特定功能(如导电、导磁)的其它材料进行复合而制得的功能高分子材料,这种材料的特殊功能不是由高分子本身提供的。 功能高分子材料涉及范围广、品种繁多,还未有统一的分类方法,一般按其使用功能来分类,大致可以分为以下几类:(1)化学功能高分子材料 主要包括离子交换树脂,高分子催化剂、高分子试剂、螯合树脂、高分子絮凝剂和高吸水性树脂等。

高分子材料化学重点知识点总结只是分享

第一章水溶性高分子 水溶性高分子的性能:水溶性;2.增黏性;3.成膜性;4.表面活性剂功能;5.絮凝功能;6.粘接作用。 造纸行业中的水溶性高分子:(1)聚丙烯酰胺:1)分子量小于100万:主要用于纸浆分散剂;2)分子量在100万和500万之间:主要用于纸张增强剂;3)分子量大于500万:造纸废水絮凝剂(超高分子量);(2)聚氧化乙烯:用作纸浆长纤维分散剂,用作餐巾纸、手帕纸、茶叶袋滤纸,湿强度很高;(3)聚乙烯醇:强粘结力和成膜性;用作涂布纸的颜料粘合剂;纸张施胶剂;纸张再湿性粘合剂。 日用品、化妆品行业中的水溶性高分子:对乳化或悬浮状态的分散体系起稳定作用,另外具有增稠、成膜、粘合、保湿功能等。 壳聚糖:优良的生物相容性和成膜性;显著的美白效果;修饰皮肤及刺激细胞再生的功能水处理行业中的水溶性高分子:(1)聚天冬氨酸(掌握其一):1)以天冬氨酸为原料:(方程式);2)以马来酸酐为原料:(方程式);特点:生物降解性好;可用于高热和高钙水。1996年Donlar公司获美国总统绿色化学挑战奖;(2)聚环氧琥珀酸(方程式)特点:无磷、无氮,不会引起水体的富营养化。 第二章、离子交换树脂 离子交换树脂的结构与性能要求:(1)结构要求:1)其骨架或载体是交联聚合物,2)聚合物链上含有可以离子化的功能基。(2)性能要求:a、一定的机械强度;b、高的热稳定性、化学稳定性和渗透稳定性;c、足够的亲水性;d、高的比表面积和交换容量;e、合适的粒径分布。 离子交换树脂的分类:(1)按照树脂的孔结构可以分为凝胶型(不含不参与聚合反应的其它物质,透明)和大孔型(含有不参与聚合反应物质,不透明)。(2)根据所交换离子的类型:阳离子交换树脂(-SO3H);阴离子交换树脂(-N+R3Cl-);两性离子交换树脂 离子交换树脂的制备:(1)聚苯乙烯型:(方程式) 离子交换树脂的选择性:高价离子,大半径离子优先 离子交换树脂的再生:a. 钠型强酸型阳离子交换树脂可用10%NaCl溶液再生;b. OH型强碱型阴离子交换树脂则用4%NaOH溶液再生。 离子交换树脂在水处理中的用:(1)水的软化;(2)水的脱盐。 第三章、高吸液树脂 淀粉接枝聚丙烯腈(丙烯酸) 改性淀粉类高吸水性树脂特点:优点:1)原料来源丰富,2)产品吸水倍率较高,通常都在千倍以上。缺点:1)吸水后凝胶强度低,2)保水性差,3)易受细菌等微生物分解而失去吸水、保水作用。 纤维素类高吸水性树脂的特点:优点:1)原料来源丰富,2)吸水后凝胶强度高。缺点:1)吸水能力比较低,2)易受细菌等微生物分解而失去吸水、保水作用。 壳聚糖类:壳聚糖类高吸水树脂具有好的耐霉变性。 聚丙烯酸型高吸水树脂:(1)丙烯酸直接聚合法:由于强烈的氢键作用,体系粘度大,自动加速效应明显,反应较难控制。(2)聚丙烯腈水解法:可用于废腈纶丝的回收利用,来制备高吸水纤维。(3)聚丙烯酸酯水解法:丙烯酸酯品种多样,反应易控制 聚乙烯醇型高吸水树脂:初期吸水速度较快,耐热性和保水性都较好 高吸水性树脂的吸水机制:亲水作用(亲水性基团);渗透压作用(可离子化基团);束缚作用(高分子网格)

高分子化学中聚合度的计算

高分子化学中聚合度的计算 1、自由基聚合 2、自由基共聚 3、乳液聚合 4、阳离子聚合 5、阴离子聚合 6、线形缩聚 (一)线型缩聚动力学: (1)不可逆条件下 a 、自催化聚合(无外加酸) 积分得: p t 2 2p R k 2]M [k =ντν]M [k p =i p i p n R N n ]M [k r r x ==Xn 1=k P k t [M]+C M +C S [M][S]]C []M [n n ]M []M [n X ==-N N X 0n =大分子数结构单元数目=P X n -11=3 k C dt dC =-t k 2C 1C 120 2=-

由 C = Co (1-P),代入上式 b 、外加酸催化 积分得: 将 C = Co (1-P ) 代入上式 (2)平衡条件下 a 、水未排出时(密闭体系) 根据反应程度关系式 0N N 1P -=1t k C 2) P -1(1202+=1 t k C 2)X 202n +(=2 C `k dt dC =-t `k C 1C 10 =-1t C `k P 110+=-1 t C `k X 0n +=()2121C 1k C k dt dC ----=1C 1C C C N N N P 0000---===P 1C -=∴

所以 正、逆反应达到平衡时,总聚合速率为零,则 解得 b 、水部分排出时(非密闭体系) 根据反应程度关系式 所以 平衡时 ()[]K P P 1k dt dP 221--=()0K P P 122=--()0K KP 2P 1K 2=+--1K K 1K K K P +==--1K 1 K K 11P 11X n +===+--()W 121n C 1k C k dt dC ----=1C 1C C C N N N P 0000---===P 1C -=∴()[] K n P P 1k dt dP w 21--=()K n P P 1W 2=-

(完整版)高分子化学重点

1.解释重复单元,结构单元,单体单元,单体含义 单体:能够进行聚合反应,并构成高分子基本结构组成单元的小分子化合物 重复单元:重复组成高分子分子结构的最小的结构单元。 结构单元:构成高分子主链结构组成的单个原子或原子团。 单体单元:高分子分子结构中由单个单体分子衍生而来的 最大的结构单元 2 聚合度:单个聚合物分子中所含单体单元的数目。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D P 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 3 阻聚常数即阻聚剂的链转移常数,C s =K t r /K p 4.半衰期:指引发剂分解至起始浓度一半所需时间 5.凝胶点:开始出现凝胶瞬间的临界反应程度 6.凝胶现象:在交联逐步聚合反应过程中,随着聚合反应的进行,体系粘度突然增大,失去流动性,反应及搅拌所产生的气泡无法从体系中逸出,可看到凝胶或不溶性聚合物明显生成的实验现象 7.自动加速效应竞聚率:随着聚合反应的进行,单体转化率(c %)逐步提高,【I 】【M 】逐渐下降,聚合反应速率R p 理应下降,但在许多聚合体系中,R p 不但不下降,反而显著升高,这种现象是没有任何外界因素影响,在反应过程中自动发生的,因而称为自动加速现象;是指聚合反应中期,反应速率自动增加的现象。 8.竞聚率:同一种自由基均聚和共聚链增长速率常数之比,r 1=k 11/k 12 r 2=k 22/k 21 9.乳液聚合:单体在水中分散成乳液状态的聚合。体系有单体、水、水溶性引发剂、水溶性乳化剂组成。 10.引发剂:通常是一些可在聚合温度下具有适当的分解速率,生成自由基,并能引发单体聚合的化合物。 11.胶束:表面活性剂在溶液中的浓度达到某一临界值,如果浓度继续增加,表面活性剂分子中的长链亲油基团通过分子间吸引力相互缔合,自身相互抱成团,而亲水基团则伸向水中,与水分子结合形成聚集体,即胶束。 12.配位聚合:是指采用金属有机化合物与过渡金属化合物的络合体系作为引发剂的聚合反应。 13.交联:是使线型聚合物转化成为具有三维空间网状结构、不溶不熔的聚合物过程。 14.逐步聚合 :通常是由单体所带的两种不同的官能团之间发生化学反应而进行的。 15.时温等效原理 16.缩聚反应:带有两个或者两个以上官能团的单体之间连续、重复进行的缩合反应,称为缩合聚合反应,即缩聚反应。 17.数均分子量:聚合物中用不同分子量的分子数目统计的平均分子量。 18诱导期:在聚合反应初期,引发剂分解产生的初级自由基首先被体系中杂质消耗,使聚合反应速率实际为零,故此阶段称为诱导期 19阻聚剂:能与链自由基反应生成非自由基或不能引发单体聚合的低活性自由基而使聚合反应完全停止的化合物。 20 链转移速率常数是链转移速率常数和增长速率常数之比,代表链转移反应与链增长反应的竞争能力。向单体的链转移常数p M tr M k k C , 21 逐步加成聚合反应:形成大分子的方式如同连锁聚合那样是通过单体反复加成而进行的,而动力学过程如同缩聚那样是随着反应时间的延长聚合物的相对分子质量逐步增大。通常没有小分子副产物生成。 22 悬浮聚合:悬浮聚合一般是单体以液滴状悬浮在水中的聚合,体系主要由单体、水、油溶性引发剂、分散剂四部分组成。 简答题 1.逐步聚合的实施方法 有熔融聚合、溶液聚合、界面缩聚、固相缩聚等 (1)熔融缩聚是单体和聚合产物均处于熔融状态下的聚合反应。是最简单的缩聚方法。只有单体和少量催化剂。优点:产物纯净,分离简单;通常以釜式聚合,生产设备简单;是工业上和实验室常用的方法。 (2)溶液缩聚是单体在溶剂中进行的一种聚合反应.溶剂可以是纯溶剂,也可以是混合溶剂.所用的单体一般活性较高,聚合温度可以较低,副反应也较少。用于一些耐高温高分子的合成,如聚砜、聚酰亚胺聚苯醚 (3)界面缩聚是将两种单体溶于两种互不相溶的溶剂中,混合后在两相界面处进行的缩聚反应。单体活性高,反应快,可在室温下进行;产物分子量可通过选择有机溶剂来控制;对单体纯度和当量比要求不严格,反应主要与界面处的单体浓度有关;原料酰氯较贵,溶剂回收麻烦,应用受限。 (4) 固相缩聚是在玻璃化温度以上、熔点以下的固态所进行的缩聚。它是上述三种方法的补充。 2.连锁聚合和逐步聚合的三个主要区别 答(1)增长方式:连锁聚合总是单体与活性种反应,逐步聚合是官能团之间的反应,官能团可以来自于单体、低聚体、多聚体、大分子 (2)单体转化率:连锁聚合的单体转化率随着反应的进行不断提高,逐步聚合的单体转换率在反应的一开始就接近100% (3)聚合物的分子量:连锁聚合的分子量一般不随时间而变,逐步聚合的分子量随时间的增加而增加。 3 控制线性缩聚反应的分子量可以采取什么措施? 因为缩聚物的分子两端仍保留着可继续反应的官能团,因此控制聚合物反应的分子量可以采取端基封锁的控制方法:在两官能团等当量的基础上使某官能团稍过量或加入少量单官能团物质。官能团的极少过量,对产物分子量就有显著影响;在线形缩聚中,要得到高分子量,必须保持严格的等当量比。

高分子化学第五版资料

名词解释: 1、溶胶效应→当转化率达到一定数值时,由于粘度的增加而导致聚合速度迅速增大的现象叫做凝胶效应 2、凝胶点→多官能团单体聚合到某一程度,开始交联,气泡也难以上升,出现凝胶化现象,这时所对应的反应程度叫做凝胶点 3、半衰期→引发剂分解至其实浓度一般所需要的时间 4、引发剂效率→引发聚合的引发剂占引发剂分解或者消耗总量的分数 5、自由基寿命→自由基从产生到终止所经历的时间 5、动力学连场→每一个单体从链引发到链终止所消耗的单体分子数 6、均聚物→有一种单体引发聚合的聚合物 7、官能度→一分子物质能参与反应的官能团数目 8、立构规整度→立构规整聚合物占总聚合物的百分数 填空: 1、聚合反应按聚合机理可分为逐步聚合和连锁聚合,按单体结构变化可分为缩聚反应、加聚反应和开环聚合。其中属于连锁反应的又分为自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合。连锁反应的基元反应包含链引发、链增长、(链转移)、链终止。 2、聚合物按主链结构可分为碳链聚合物、杂链聚合物、半有机聚合物、(无机聚合物)。 3、有机合成材料包含橡胶、纤维、树脂三大类。 4、著名的化学家 Carothers 提出了凝胶点理论,Ziegler-Natta 发现了金属络合催化体系。 5、甲苯和甲醛进行共聚的时候甲苯的聚合度为 3 。 6、共聚中影响聚合度的因素有反应程度、平衡常数和集团数比,如果集团数比不相同时一 般通过控制集团数比来控制预聚合度 7、线型缩聚通过外加酸催化时平均聚合度和时间的关系为X k ' Ct 1 8、逐步聚合的实施方法有:溶液聚合、熔融聚合、界面聚合和固相聚合,其中酯交换法合 成聚氨酯和涤纶聚酯的合成时用熔融聚合的方法,光气法合成聚氨酯应当用界面聚合。 9、自由基聚合从微观角度看其聚合特点是:慢引发、快增长、速终止。故其控速步骤是链 引发阶段。 10、聚合反应中所应用的引发剂可分为偶氮类、有机过氧类和无机过氧类三种。 fk 11、自由基聚合中聚合速率与引发剂浓度之间的关系为:R k k I M,此关系 成立的前提是做出了聚合度比较大、等活性理论和稳态假设三个假定。 ln 2 12、自由基聚合反应中一引发剂的分解速率常数为k d,则这个引发剂的半衰期t1/2= ,一 k 般选取引发剂的时候,其半衰期应在聚合温度下达到 10h 左右。 13、自由基共聚会生成交替共聚、无规共聚、嵌段共聚和接枝共聚四中类型聚合物。 14、自由基共聚中影响单体竞聚率的因素有溶剂、温度、压力等。对竞聚率的测定方法有曲线拟合法、直接交叉法和截距斜率法三种。 15、聚合反应中常用的聚合方法有溶液聚合、本体聚合、乳液聚合和悬浮聚合四种,其中乳液聚合的组成有:单体、水溶性引发剂、水、乳化剂;悬浮聚合的组成包含:单体、油溶性引发剂、水和分散剂。四类聚合方法中在能提高聚合速率的同时提高聚合度的是乳液聚合。

高分子化学(第五版)潘祖仁版课后习题与答案及重点

第一章绪论 思考题 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 X表示。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n 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

高分子化学(Beta)

1.概念 名词解释 高分子化合物:由多种原子以相同的、多次重复的结构单元通过共价键连接起来的,分子量是104~106的大分子的化合物。 单体:通过化学反应制备出高分子化合物的原料统称为单体。 齐聚物:低相对分子质量的聚合产物,如二聚体、三聚体……无论是环状或链状的统称齐聚物。 聚合物:高相对分子质量的聚合物,又称高聚物、高分子、大分子。 结构单元:构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接起来的原子组合。 重复单元:聚合物中化学组成相同的最小单位,又可称为链节。 单体单元:元素组成和排列与单体相同,仅电子结构发生变化的结构单元。 聚合度(D P):结构单元的数目。 线型高分子:线型高分子是由长的骨架原子组成的,也可以有取代侧基。通常可以溶解在溶剂中,固态时可以是玻璃态的热塑性塑料,有的聚合物在常温下呈柔顺性材料,也有的是弹性体。 支化高分子:由线型高分子链中派生出的一些支链,其组成的结构单元和主链是相同的高分子化合物。其结晶倾向要降低,溶液的粘度不同。 交联高分子:高分子链间由化学键结合所生成交联或网状的高分子,又称体型高分子。 均聚物:由一种结构单元通过共价键连接起来构成的聚合物。 共聚物:由两种或两种以上单体聚合而成的聚合物。(无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物。) 高分子共混物:两种或两种以上聚合物通过机械或溶液混合在一起的混合物。 官能团:在单体分子中,把能参加反应并能表征出反应类型的原子团。 官能度(f):一个分子中能参加反应的官能团数称为官能度。缩聚反应的首要条件是反应单体的官能度必须≥2。 反应程度(P):参加反应官能团数占起始官能团数的百分率。其值大于0.99时才有高聚物生成。也表示聚反应达到一定时刻时,参加反应的a官能团的百分数,即x聚体有生成的概率P x。 体型缩聚:能形成体型结构缩聚物的缩聚反应。习惯上把可溶可熔的线型聚合物称为热塑性聚合物,把不溶不熔尺寸稳定的体型聚合物称为热固性聚合物。 凝胶化:当体型缩聚进行到一定程度时,体系的粘度突然增大,出现凝胶的现象。此时既有凝胶(不溶不熔)又有溶胶(可溶可熔)。

潘祖仁第五版高分子化学知识点

第一章:绪论一、基本概念 高分子、高分子化合物 单体 结构单元 重复结构单元 单体单元 聚合度 全同立构高分子 间同立构高分子 立构规整性高分子 无规立构高分子 遥爪高分子:含有反应性末端基团、能进一步聚合的高分子。 均聚物:由一种(真实的、隐含的或假设的)单体聚合而成的聚合物。 共聚物:由一种以上(真实的、隐含的或假设的)单体聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反应称为共聚反应。

逐步聚合反应:是指在反应过程中,聚合物链是由体系中所有聚合度分子之间通过缩合或加成反应生成的。 链式聚合反应:是指在聚合反应过程中,聚合物链是仅由单体和聚合物链上的反应活性中心之间的反应生成,并且在新的聚合物链上再生反应活性点。 聚合物的多分散性:聚合物是由一系列分子量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聚合物的多分散性。 平均分子量:聚合物的分子量或聚合度是统计的,是一个平均值,叫平均分子量或平均聚合度。 数均分子量和重均分子量及多分散系数 二、基本理论 1、聚合物的分类: 来源:天然高分子、半天然高分子和合成高分子 主链元素组成:碳链高分子、杂链高分子和元素有机高分子 性质和用途:塑料、纤维和橡胶,以及功能高分子、胶粘剂和涂料 2、聚合物的命名:习惯命名和IUPAC命名 第二章缩聚及逐步聚合反应 一、基本概念

缩合聚合和逐步加成聚合,线形逐步聚合反应和非线形逐步聚合反应,平衡线形逐步聚合反应和不平衡线形逐步聚合反应,单体功能度和平均功能度,均缩聚和混缩聚,熔融缩聚、界面缩聚和固态缩聚,凝胶化现象和凝胶点,无规预聚体和确定结构预聚体。 二、基本理论 1.逐步聚合反应的特征: a. 反应是逐步进行的; b. 每一步反应的速率和活化能大致相同; c. 反应体系始终由单体和分子量递增的一系列中间产物组,单体以及任何中间产物两分子间都能发生反应; d. 聚合产物的分子量是逐步增大的。 2. 线形逐步聚合反应聚合产物分子量的控制与稳定 (1)数均聚合度与功能基摩尔比、反应程度的关系 rP 2-r 1r 1X n ++= 若r ≠1, P 指量少功能基的反应程度 (2)反应程度的影响因素:平衡常数 (3)单功能基化合物的作用:a. 分子量调节剂,[r = N A /(N B +2N B ’)]; b. 单功能基化合 物对聚合物进行封端,起稳定分子量的作用(分子量稳定剂)。 ?? ? ??++==rP 2-r 1r 1M X M M 0n 0n 0M 为单体单元的平均分子量 3、非线形逐步聚合反应 (1)支化高分子与交联高分子的生成条件: (2)平均功能度的计算

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