高分子化学第五版课后习题答案供参考.docx

1、高分子化学第五版课后习题答案供参考第一章绪论思考题1举例说明单体、单体单元、结构单元.里复单元.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.乙二醉和对苯二甲酸等.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沟单元虫奴谜接而成。在烯类加聚物中.单 体单元、结构单元.鱼奴单元相同.与单体的元索组成也相同.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.结构单元的元索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

2、单元。聚合物足抬由许多简单的结构单元通过共价键电复毬接而成的分子址奇达的同系物的混合物。聚合度是衡駅聚合物分子人小的描标.以重复单元数为基准即聚合物人分子链t：所含重复单元数目的平均值.臥DP浪示：以结构单元数为基准即聚合物人分子链上所含结构单元数目的平均值以X”茨示.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車如接而成的聚合物。聚合物（polymr）吋以看作是高分子（macimolcculc）的同义 词.也曾使用large or big molecule的术语从另一角度考應人分子对以看作1条大分子链.

3、而聚合物则足许多人分子的聚集体.根据分子敝或聚合度人小的不同.聚合物中又冇低聚物和高聚物之分.但两者并无严格的界限.一纓低聚物的分子扯在儿千以1而高聚物的分子址总要在万以上。多数场合聚合物就代茨高聚物.不再标明“高”字。齐聚物描聚合度只有几几十的聚合物.属于低聚物的范琲，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、聚丁二烯和天然檢胶的结构式（更复单元选择其常用分子1L计算聚合度。聚合物结构式（曲复单元聚氣乙烯-|-CH2CHC1-)-o聚苯乙烯-CH2CH(C6H5)-L涤纶-1 -OH2CH2O*OCC6H4CO. L尼龙66 （聚醸胺46） |NH(CH 小 HYaC

4、HmCg聚二烯卜 CH2CH=CHCH2-|n天然椽胶CHKHVCHjCHMn聚合物心伽结构单元分子童/万DP=n特征舉料聚氮乙烯聚苯乙烯5-1510-3062.51(M8004400960-2900(962-2885)足够的聚合度才能达到一定强度.弱极性要求较高聚合度.纤维1.8-2.360+132=19294、120极性.低聚介度就有足够的强度涤纶聚酰胺&1.2-1.8114+112=22653-80椽胶25-30544600-560()非极性.高分子址才赋予高弹性和强顺聚J 二烯20-4068(4630-5556)度天然橡胶2900-590()(2941-5882)4.举例说明和区别，缩

5、緊.聚加成和逐步聚合，加聚、开环聚合和连儀聚合答：按单体聚合物组成结构变化.可将聚合反应分成缩聚、加聚、开环聚合三人类：而按机理.町分成逐步聚合和连篠聚合两 类.1)缩聚、聚加成和逐步聚合缩聚是直能团单休间多次缩合反应的结果.除了缩聚物为主产物外.还冇低分子副产物产生.缩聚物和单体的元素组成并不相 同.逐步聚合足无活性中心.单体中不同官能团之间相互反应而逐步卑长毎步反应的速率和活化能人致相同。人部分缩聚属干逐 步聚合机理.但两考不足同义词。聚加成反应足含活泼氮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。風于非缩聚的逐步聚合。2)加聚、开环聚合和连義聚合加聚足烯类单体加成聚合的

6、结果.无捌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屈干连钱聚合机理。环状单体6谜断裂后而聚合成线形聚合物的反应称作开环聚合。近年来.开坏聚合有了较人的发展.可另列一类与缩聚和加聚井列。开环聚合物与单体组成相同.无副产物产生.类似加聚：多数开环聚合物属干杂链聚合物.类似缩聚物，5.写出下列单体的聚合反应式，以及单体.聚合物的名称答：序号单体聚合物aCHhCHF氟乙烯VHCHF“聚欽乙烯bCH=C(CH3h 烯-HrC(CH3)r-a 异丁烯cHO(CH2)5COOHg基己酸-|.O(CH2)5CO.|.ii

7、聚己内酯dCHiCHjCHaO 氧坏卜 CHiCHKHOhi i聚戳三亚甲基cNHa(CHi)6NH 己二脸+-|.NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO.)-n 聚己二酰己二胺(聚HOOCCCHiMCOOH :餓胺66尼龙66)6.按分子式写出聚合物籾单体名称以及累合反应式 JH于加聚、缩聚还是开环聚合，连锁聚合还是逐步聚合? a. -tCH=C(CH3)2in b. H NH( CH)6NHCO(CH2jOh-答 c.-fNH(CH)5COfe- d. -fCHC(CH3)=CHCH2tr序号单体聚合物加聚、缩聚或开环聚合连锁、遂步聚合aCH2=C(CHO2 异 J 烯聚舁J 烯加聚连锁

8、bNH2(CH2)6NH2 己二胺、HOOC(CH2)4COOH 己二酸聚已二酰己二胺.尼龙66缩聚逐步cNH（CH2）sCO己内酰胺1 1尼龙6开环逐步（水或酸作催化 剂）或连锁（緘作傑化 剂）dCH=C(CHs)-CH=CH2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：累丙烯脂.夭然橡胶、丁苯椽胶、聚甲醛.聚苯!、聚四氛乙烯.緊二 甲基硅氧烷答：聚丙烯睛：丙烯WCH2=CHCN-天然橡胶：异戊二烯CH2=C（CH3）-CH=H2-J 苯椽胶：丁 加苯乙烯 CH2=CH-CH=CH2+CH2=CHr6Hl聚甲醛:甲醛CHiO_/CHs _戶旳匕-OH +2 -

9、 n聚苯継：2. 6二甲基苯酚 XCH3 CH3聚四氣乙烯：四氟乙烯CF2=C-2ch31 厂1 Q；厂1 -H.Och31 -L O-Si-4-V-bol-Lzl聚二甲基硅氣烷：二甲基硅氧烷 CH3HC1TU Tn ch38.举例说明和区别找形结构和体形结构、热麹性聚合物和热固性聚合物.非晶态聚合物和结晶緊合物.答：线形和支链大分子依总分子何力聚集成聚合物.聚合物受热时.克眼了分子何力.塑化或熔融：冷却后.又凝聚成固态聚 合物。受热刻化和冷却固化町以反级切逆进行.这种热行为特称做热塑性。但人分子何力过人（强的线形聚合物.如纤 维素在热分解泯度以卞不能和化.也就不具爸热塑性。带冇港在官能团的线

10、形或支链人分子受热后.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.聚氣乙烯.生椽般硒化纤维：线形.热塑性纤维索：线形.不能塑化.热分解酚醛塑料模!M品.鞭橡皮：交联.已经固化.不再塑化9举例说明橡胶.纤维.麹料的结构性能特征和主要差别.答：现举纤维.椽胶.塑料几例及其聚合度.热转变谢度、分子特性、聚集态.机械性能尊主要特征列干卜表，聚合物聚合度Tg/9TnVC分子特性聚集态机械性能纤涤纶90-12069258极性晶态高强高模瑕维尼龙6650-8050265强极性品态高强奇模fit橡胶顺J 橡胶-5000108

11、菲极性高弹态低强高弹性硅橡阪5000-1 万-123-40非极性高弹态低强高弹性料聚乙烯1500-1 万125130非极性品态中强低模瑕聚氯乙烯6WM60081极性玻璃态中强中模fit纤维盂要冇较高的拉伸强度和高蟆fit并希望有较奇的热转变温度.因此多选用带右极性基团（尤其足能够形成list）而结构 简单的高分子使聚集成品态有足够高的熔点.便于烫熨。强极性或氮键可以适成较大的分子间力因此较低的聚合度或 分子飛就足以产生较大的强度和模lib橡胶的性能要求足高弹性多选用非极性高分子.分子链柔顺.呈非品型奇弹态.特征足分子妣或聚合度很高.玻璃化温度很 低.塑料性能要求介干纤维和橡胶之间.种类繁多.从

12、接近纤维的峽塑料（如聚氯乙烯也可拉成纤维）到接近椽胶的软型料（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.结品度高.才有较高的熔点（130-C）:牧高的聚合度或 分子蚩才能保证聚乙烯的强度，等规聚丙烯结品麼臥熔点高（1750 强度也高.已经逬入工程塑料的范用。聚氯乙烯含有 极性的氯原子.强度中等：但属于非品型的玻璃态.玻璃化温度较低。使用范阖受到限制。!.什么叫玻璃化温度？椽胶和95料的玻璃化温度有何区别？聚合物的烙点有什么符征？答：玻璃化温度及熔点足恿觅翌的热转变温度。玻璃化温度足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.而奇弹态时的形变较人其转折点

13、 就足玻璃化温度对用膨胀计或热机械曲线仪进行测定玻璃化温度足非品态塑料（如聚氮乙烯、聚苯乙烯等的使用上限湿 足橡胶（如顺J橡胶、天然椽胶等）的使用卜限温度.引入极性基团.位阻较人的芳杂环和交联是挠高玻璃化温度的三人 途径。熔点足品态转变成熔体的热转变温度.高分子结沟夏杂.-般聚合物很难结品完全.因此往往有一熔融范帼。熔点足品态聚合 物的便用上限淑度。规整的做结构、适当极性基团的引入都冇利于结晶如低密度聚乙烯、等规聚丙烯、聚四氟乙烯、聚離胺（6 等.在聚合物合成阶段.除平均分子址和分布外.玻璃化温度和熔点往往足需要表征的虫要计算題1.求下列混合物的敛均分子录、质均分子It和分子徽分布指数。a、组

14、分氐 质最=10g,分子最=30 000； I）、组分B：质量=5g,分子最=70 000；口俎分C：质量=lg,分子最=100 000解：数均分子fit质均分子fit分子憑分布描数 M w / M /r =46876/38576= 1.222.等质最的聚合物A籾聚合物B共混，计算共混物的和Mw 聚合物 A： Mlx =35.000, Mw =90.000：聚合物 B： Mn =15.000, Mw =3（M）.（M）0解:策2章 缩聚与逐步聚合计算题1.通过碱滴定法籾红外光诒法，同时测得213只聚己二联己二胺试样中含有2.50xl03nwl基。根据这一数据.计算得敷均分子录为8520.计算时

15、希作什么假定？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：瓦舌刃如臥二亍市皿20. =2.510上述汁以时需假设：聚己二酰己二腋由二元胺和二元酸反应制得.毎个人分子链平均只含一个骏基.且竣基数和胺基数相等。 吋以通过测定人分子镀端基的COOH和NH?縻尔数以及人分子的味尔数来脸证假设的町较性.如果人分子的除尔数等于COOH 和NH的一半时.就可仪定此假设的吋靠性.用气相渗透压法可牧准确地测定数沟分子fit得到大分子的廉尔数緘滴定法测得竣基捲团数、红外光谱法测得疑基基团数2.胫基酸HO.(CH2h.C()()H进行銭形缩聚，测得产物的质均分子址为18-400 R/m

16、ol1,试计算:a.敷基己经醜化的百分比 b数 均聚合度 c结构单元数乂”解：已知瓦= 8400,M()=00根据= 和X.= 得：p=0.989故已fifi化陵基百分数为98.9%。M 1 3等康尔己二胺和己二酸进行缩聚.反应程度P为。占00、0.800、0.900. 0.950. 0.980、0.990. 0.995,试求数均聚合度”、 DP和数均分子量Mn ,并作E -p关系图.解：P0.5000.8000.9000.9500.9700.9800.9900.99525102033350100200DPM212.551016.652550100Mn=I13； Xn=182445831148

17、2278378156681131822618&等摩尔的乙二醇和对苯二甲酸在2809下封管内进行缩聚.平衡常数K=4,求鼓终另在排除副产物水的条件下缩聚.欲得Xn =100,问体系中残留水分有多少?9等摩尔二元醇籾二元酸缩聚.另加酪酸1.5%, p=0.995或0.999时聚酩的聚合度多少？解：假设二元醇与二元酸的赚尔数各为lnwl则醋酸的廉尔数为0.()15mol. NA=2molNb=2mo). Nb =0.015mol当 p=0.995 时.勻 p=0.999 时.1。尼龙110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.何1010盐的酸值应该是多少？(以啦KO

18、H/g 计)解：尼龙1010 单元的分子fit为338则其结构单元的平均分子：M=169假设反代程p=l.尼龙()10 盐的结构为：NHf (CH) NHkOOC CH2) sCOO 分子fit为 374。由干癸二酸过如 假设Na (癸二IK) =L Nb (癸二酸)=10/0983=10173.则酸Z-N小 W2 =(13737x56x2 =和 。盐)xM1010 374II.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0.0205mok醋酸0.0205mol,测得产物的瑞竣基为19.8 mmol,端氨基23mmol.从瑞基数据，计算数均分子童解：NH(CH2)5CO +H2

19、O HO-CO )5CO +CH3COOH HO-CO (CH2) 5NH-COCH30.02054).01750.0198-0.0023M=113 13.邻苯二甲酸肝与甘油或季戊四B?缩聚，两种基团数相等，试求:乩平均官能度b按Carothers法求凝胶点g按统计法求凝胶点2 22)季戊四醉：pc = = = = 0.749f 2.67Flory统讣法:1)甘油：pc = rrr = 0.703=1, /? = 116. /kA. BB. Axis合体系进行缩聚，N“=NBg3山Aj中A基团数占混合物中A总敷(p)的10%,试求p=0.970时的乂以 及乂 =200时的p.n解：NMRO.

20、A3中A基团数占混合物中A总数(p)的W%,則中A基团数为0.3molAj的分子数为0.1 moLNa= 1.35mol： Naj=0.1 mol： Nb2= 1.5mol一 2勻 p=0.970 时.X “ = = 742-0.97x2.034心=2畑百厂F丽p=0.97318.制备醇酸树脂的配方为1.21mol季戊四駅0.50mol邻苯二甲酸秆、049nwl丙三(COOH)小何能否不产生凝 胶而反应完全？解：根据配方可知肿过蚩。2Pc = y = 0.89.所以必须控制反应程度小干0.89 ii不会产生濒胶。第三章自曲基聚合(这章比较境耍思考题2.下列烯类单体适于何种机理聚合？自由基聚合.

21、阳离子聚合还是阴离子聚合？并说明原因.CHa=CHCl CH2=CCI2 CH2=CHCN CH=C(CNh CH2=CHCHj CHCtCHyh CHi=CHCMCF2=CF CH=C(CN)C()OR CH2=C(CHj.CH=CH2答：CH：=CHCI：适合自由基聚合.Cl原子的诱导效应足吸电子基团.但共辄效应却有供电性.两者相抵后电子效应微弱。CH：=CCh：自由基及阴离子聚合两个吸电子基团.CH=CHCN：自由基及期离子聚合 CN为吸电子基团.将使双键龙电子云密度降低有利于阴离子的进攻.对自由基有共轨 稳定作用。CH=C(CN)2：阴离子聚合.两个吸电子基团(CN) CHeCHCHj

22、：配位聚合.甲基(CH.O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蠟状物低、分子Sb用阴离子聚合只能紂到低分子fit油状物。CH2=C(CHj2 :阳离子聚合.CHi足供电子基团与双璇冇超共馳。CH:=CHC6H5：二种机理血吋.共馳体系龙电子客易极化和流力。CF=Ch：自由基聚合.对称结构但氟原子半径小.F体枳小使四取缔啊仍聚合，CH：=C(CN)COOR：阴离子聚合取代基为两个吸电子基(CN及COOR).叢有共純效应.CH*C(CHCH二CH2：三种机理均叽 共牠体系.3.下列单体能否进行自由基緊合，并说明原因.CH2=C(C415)2 C1CH=CHC1 CHi=C

23、(CH3)CH5 CHaCH=CHCHjCH2=CHOCOCH.i CH2=C(CH3)COOCHj CH3CH=CHCOOCHji CF2=CFC1答：CHMQHb：不能.两个苯基取代基位阻人小CICH=CHC1：不能.对称结构。CH2=C(CH3)C2Hs：不能.二个推电子基.只能进行阳离子聚合.CHsCH=CHCH3：不能.结构对称&ch:=chococh3：酩酸乙烯茄能.吸电子基团。CH:=C(CH3COOHv甲基丙烯酸甲屬他CH5CH=CHCOOCH5 :不能 1. 2双取代位阻效应，CFCFC1：能.结构不对称.F原子小计算题1.甲幕丙烯酸甲S&进行聚合，试由/和AS来计算力9、1

24、27, 1779、2279时的平衡单体浓瓯 从热力学上判断聚合舱否正常进行解：由教材P2上表33中育那：甲基丙烯酸甲A/7 =-56,5kJ/mol. A5 =-117.2J/mol Ki h 平衡单体浓度：InMf=(-A50)T=77r=35O.15K. lnA/r =4.94*10-Smol/LT=127r=IOO. 15K lnA/r = o. 055Smol/LT=177r=450. 15K. nMe = 0. 36Smol/LT=227VC=500. 15K. lllM =1. 661mol/L从热力学上刿断.甲基丙烯酸甲127X?. 177-C卜刚以聚合.在227s叫d聚合度=2

25、460； e./=0&)；f.自由基寿命=02时试求沐 g 也 建立三常数的数最级概念比妆M和、1啲大小.比较R, Rp、Rt的大小rijri 0.887x1000 f/r解：M = = 8.529/77/L104偶合终止：C=O.77岐化终止：D=0.23。MAT町见.hkp 因此RqRi：所以叮以紂到高分子扯的聚合物.RdIO8k.IO6IMJ8.53RpIO*5kpIO2MJ1382 X HP8R(10-8kt10712.以过氧化特丁基作引发剂，60C时苯乙烯在苯中逬行溶液聚合.苯乙烯浓度为1 .OmolL 过氧化物浓度为O.OlmohL1,初期引发速率和聚合速率分别为4.0x10山和1

26、5灯05亦(1)一苯乙烯苯为理想体系.计算g旅 初期聚合度、初期动力学链长和聚合度.求由过氧化物分解所产生的自由基平均要转移几次.分子莹分布宽度如何?计算时采用下列数据：Cm=8.0x10 Ci=32x10叫 Cs=23xlO4p 60匸下苯乙烯密度为 0JJ87geml4,苯的密度 0.839 geml L解:|M|=1.0mol/L|l|=0.01mol/L609苯乙烯偶合终止占77%.歧化终止占23%.若无链转移. 3750 _X)u = C/2+D = 0.77/2 + 0.23 =若同时发生单体、引发剂和常剂转移.則按卜武计第:13.按上題制得的聚苯乙烯分子量很高，常加入正丁硫醇(Cs=21)调节，问加多少才能制得分子It为&5万的累苯乙烯？加入正丁硫醇后.聚合速率有何变化？ 609,某单体由某引发剂引发本体聚合 、1囲3nwlL-聚合速率与数均聚合度有如下关Rp/ moHLts)10.501.02.05.010158350555033301317592358加入正j谶醇后.聚合速率变化不人.1J聚氯乙烯的分子量为什么与引发剂溶度无关而尽决定于聚合温度？试求40 9500 550 60摄氏度下聚氯乙烯的平均聚合T7- 1Xn =与引发剂无关