自由基聚合习题参考答案
第三章 自由基共聚合
第三章自由基共聚合习题参考答案1. 解释下列名词：（1）均聚合与共聚合，均聚物与共聚物（2）均缩聚、混缩聚、共缩聚（3）共聚组成与序列结构（4）无规共聚物、无规预聚物与无规立构聚合物（5）共聚物、共混物、互穿网络解答：（1）在链式聚合中，由一种单体进行聚合的反应称为均聚合，所得产物称为均聚物。
由两种或两种以上单体共同参与聚合的反应称为共聚合，产物称为共聚物。
（2）均缩聚：在逐步聚合中，将只有一种单体参加的反应。
混缩聚：两种带有不同官能团的单体共同参与的反应。
共缩聚：在均缩聚中加入第二单体或在混缩聚中加入第三甚至第四单体进行的缩聚反应。
（3）共聚物组成：共聚物中各种单体的含量。
序列结构：不同单体在大分子链上的相互连接情况。
（4）无规共聚物：参加共聚的单体在大分子链上无规排列，在主链上呈随机分布，没有一种单体能在分子链上形成单独的较长链段。
无规预聚物：预聚物中可进一步反应官能团的数目、大小、位置不清楚。
无规立构聚合物：聚合物中各结构单元的立体结构呈现无序状态。
（5）共聚物：两种或两种以上单体共同参与聚合，以化学键相互连接的聚合物。
共混物：指通过物理的方法将聚合物与其它的物质（其它聚合物、充填剂、增塑剂等）混合到一起的物质。
互穿网络：各聚合物均各自独立交联（可以是化学交联，也可以是物理交联），形成有某种程度互穿的网络。
2. 无规、交替、嵌段、接枝共聚物的序列结构有何差异？解答：以二元共聚为例：①无规共聚物：两种单体M1、M2在大分子链上无规排列，两单体在主链上呈随机分布，没有一种单体能在分子链上形成单独的较长链段。
②交替共聚物：两种单体M1、M2在大分子链上严格相间排列。
③嵌段共聚物：由较长的M1链段和较长的M2链段间隔排列形成大分子链。
④接枝共聚物：主链由一种单体组成，支链则由另一种单体组成。
3. 对下列共聚反应的产物进行命名：（1）丁二烯（75%）与苯乙烯（25%）进行无规共聚（2）马来酸酐与乙酸2-氯烯丙基酯进行交替共聚（3）苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯依次进行嵌段共聚（4）苯乙烯在聚丁二烯上进行接枝共聚（5）苯乙烯与丙烯腈的无规共聚物在聚丁二烯上进行接枝共聚（6）苯乙烯在丁二烯（75%）与苯乙烯（25%）的无规共聚物上进行接枝共聚解答：（1）丁二烯-r-苯乙烯无规共聚物（2） 马来酸酐-alt-乙酸2-氯烯丙基酯交替共聚物 （3） 苯乙烯-b-异戊二烯-b-苯乙烯三嵌段共聚物 （4） 丁二烯-g-苯乙烯接枝共聚物（5） 丁二烯-g-（苯乙烯-r-丙烯腈）接枝共聚物 （6） （丁二烯-r-苯乙烯）-g-苯乙烯接枝共聚物4．试用动力学和统计两种方法来推导二元共聚物组成微分方程（式7-11）。
自由基聚合习题参考答案
第3章自由基聚合-习题参考答案1、判断下列单体能否进行自由基聚合并说明理由H2C CHCl H2C CH H2C CCl2H2C CH2H2C CH2C CHCN H2C C(CN)2H2C CHCH3F2C CF2ClHC CHClH2C CCH3COOCH3H2C CCNCOOCH3HC CHOC COO答：(1)可以。
Cl原子的诱导效应为吸电性，共轭效应为供电性两者相抵，电子效应微弱，只能自由基聚合。
(2)可以。
为具有共轭体系的取代基。
(3)可以。
结构不对称，极化程度高，能自由基聚合。
(4)可以。
结构对称，无诱导效应共轭效应，较难自由基聚合。
(5)不能。
1，1—二苯基乙烯，二个苯基具有很强的共轭稳定作用，形成的稳定自由基不能进一步反应。
(6)可以。
吸电子单取代基。
(7)不可以。
1，1双强吸电子能力取代基。
(8)不可以。
甲基为弱供电子取代基。
(9)可以。
氟原子半径较小，位阻效应可以忽略不计。
(10)不可以。
由于位阻效应，及结构对称，极化程度低，难自由基聚合(11)可以。
1，1-双取代。
(12)可以。
1，1-双取代吸电子基团。
(13) 不可以。
1，2-双取代，空间位阻。
但可进行自由基共聚。
2、试比较自由基聚合与缩聚反应的特点。
答：自由基聚合：（1）由链引发，链增长，链终止等基元反应组成，其速率常数和活化能均不等，链引发最慢是控制步骤。
（2）单体加到少量活性种上，使链迅速增长。
单体-单体，单体-聚合物，聚合物-聚合物之间均不能反应。
（3）只有链增长才是聚合度增加，从一聚体增加到高聚物，时间极短，中间不能暂停。
聚合一开始就有高聚物产生。
（4）在聚合过程中，单体逐渐减少，转化率相应增加（5）延长聚合时间，转化率提高，分子量变化较小。
（6）反应产物由单体，聚合物，微量活性种组成。
（7）微量苯酚等阻聚剂可消灭活性种，使聚合终止。
缩聚反应：（1）不能区分出链引发，链增长，链终止，各部分反应速率和活化能基本相同。
自由基聚合题库
• 1. 目前,悬浮聚合发主要用于生产（）。
A. PVC、PVDCB. PSC. PED. PP正确答案:A.• 2. 下列单体中可进行自由基、阴离子、阳离子聚合反应的是（）。
A. 氯乙烯B. 苯乙烯C. 乙烯D. 醋酸乙烯正确答案:B.• 3. 聚乙烯醇的单体是（）。
A. 乙烯醇B. 乙醇C. 乙醛D. 醋酸乙烯酯正确答案:D.• 4. 典型乳液聚合中,主要引发地点是在（）。
A. 单体液滴B. 胶束C. 水相D. 单体液滴和胶束正确答案:B.• 5. 过硫酸钾引发剂属于（）。
A. 氧化还原引发剂B. 水溶性引发剂C. 油溶性引发剂D. 阴离子引发剂正确答案:B.• 6. 在自由基聚合中,若初级自由基与单体的引发速度较慢,则最终聚合速率与单体浓度呈（）级关系。
A. 1B. 1.5C. 2D. 不能确定正确答案:B.•7. 苯醌是常用的分子型阻聚剂,一般用单体的（）就能达到阻聚效果。
A. 1.0%一0.5%B. 1.0%一2.0%C. 2.0%一5.0%D. 0.1%一0.001%正确答案:D.•8. （）的自由基是引发聚合反应常见的自由基。
A. 高活性B. 低活性C. 中等活性D. 无活性正确答案:C.•9. 某工厂用PVC为原料制搪塑制品时,从经济效果和环境考虑,他们决定用（）聚合方法。
A. 本体聚合法生产的PVCB. 悬浮聚合法生产的PVCC. 乳液聚合法生产的PVCD. 溶液聚合法生产的PVC正确答案:C.•10. 自由基链转移反应中,不可能包括活性链向( )的转移。
A. 高分子B. 单体C. 引发剂D. 溶剂• 1. 对于自由基聚合,在其他条件保持不变的前提下升高聚合温度,得到的聚合物的分子量将（）。
A. 减小B. 增大C. 不变D. 不一定正确答案:B.• 2. 在乙酸乙烯酯的自由基聚合反应中加入少量苯乙烯,会发生（）A. 聚合反应加速B. 聚合反应停止C. 相对分子量降低D. 相对分子量增加正确答案:B.• 3. 传统自由基聚合的机理特征是（）。
陕师大高分子化学第三章自由基聚合试题答案
1. 数均分子量为1×105的聚乙酸乙烯酯水解得到聚乙烯醇。
聚乙烯醇用高碘酸氧化，断开1,2-二醇键后得到的聚乙烯醇的平均聚合度Xn=200。
计算聚乙酸乙烯酯中首-首连接的百分数（假定聚乙酸乙烯酯水解前后的聚合度不变）。
答案：聚乙酸乙烯酯或聚乙烯醇的聚合度Xn=（105/86）≈1162.8（3分）根据断开1，2-二醇键后得到的聚乙烯醇的平均聚合度Xn=200，可知，其中首-首相连的个数=（1162.8/200）-1≈4.882（3分）即1162.8个连接中，有4.882个单体以首-首相连，所以首-首连接的百分数=（4.882/1162.8）*100%≈0.41%（3分）1. 甲基丙烯酸甲酯在50℃下用偶氮二异丁腈引发聚合,已知该条件下，链终止既有偶合终止，又有歧化终止 ,生成聚合物经实验测定引发剂片断数目与聚合物分子数目之比为 1.25׃1，请问在此聚合反应中偶合终止和歧化终止各占多少?参考答案:设偶合终止消耗的引发剂片断数目为x,岐化终止消耗的引发剂片断数目为y。
根据自由基聚合反应终止特点得: x + y=1.25 ①x/2 + y=1 ②x =0.5, y=0.75 （4分）偶合终止所占比例0.5/1.25=40% （2分）歧化终止所占比例0.75/1.25=60% （2分）2. 苯乙烯以二叔丁基过氧化物为引发剂，苯为溶剂，在60℃下进行聚合。
已知：[M]=1.0 mol L-1, [I]=0.01 mol L-1, R i=4.0×10-11 mol L-1 s -1, R p=1.5×10-7 mol L-1 s -1, C m=8.0×10-5, C i =3.2×10-4, C s=2.3×10-6, 60℃下苯和苯乙烯的密度分别为0.839 g ml-1和0.887 g ml-1, 假定苯乙烯-苯体系为理想溶液, 试求fk d, 动力学链长和平均聚合度.参考答案:由R i=2fk d[I]可求得：fk d= R i/2[I]=4×10-11/2×0.01=2.0×10-910-11 S-1 （2分）动力学链长为ν= R p/R i=1.5×10-7/4×10-11=3750 （2分）因为υ=k p2[M]2/2k t R p[S]=(1-104/887)×839/78=9.5 mol L-1（2分）所以1/X n=1/2ν+Cm+ C I[I]/ [M]+ C S[S]/ [M]=1/3750×2+8.0×10-5+3.2×10-4×0.01/1.0+2.3×10-6×9.5/1.0=2.43×10-4 （2分）平均聚合度Xn≈4195（2分）1. 以二特丁基过氧化物为引发剂，在60℃下研究苯乙烯在苯中的聚合反应，苯乙烯浓度为1.0 mol dm-3。
第二章 自由基聚合
第二章 自由基聚合 习题参考答案1．举例说明自由基聚合时取代基的位阻效应、共轭效应、电负性、氢键和溶剂化对单体聚合热的影响。
解答：以结构最简单的聚乙烯为标准，其聚合热为-88.8kJ/mol 。
位阻效应：单体的位阻效应加大，聚合放热下降。
如异丁烯，其聚合热为-54kJ/mol 。
这是因为单体的取代基在空间伸展范围大，而成链后，伸展范围小，键角压缩，需贮藏一定能量。
共轭效应：单体的共轭效应加大，聚合放热下降。
如丁二烯，其聚合热为-73kJ/mol 。
这是因为聚合后，单体原有的共轭作用下降，稳定性下降，需用一定能量。
电负性：单体带强电负性取代基，聚合放热上升。
如四氟乙烯，其聚合热为-154.8kJ/mol 。
这是因为碳-氟键能大，氟原子半径小。
氢键和溶剂化：单体的氢键和溶剂化大于聚合物的，聚合放热下降。
如丙烯酸，其聚合热为-67kJ/mol 。
这是单体间氢键作用大的原因。
2．比较下列单体的聚合反应热的大小并解释其原因：乙烯、丙烯、异丁烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、 氯乙烯、四氟乙烯。
解答：3．什么是聚合上限温度、平衡单体浓度？根据表3-3数据计算丁二烯、苯乙烯40℃、80℃自由基聚合时的平衡单体浓度。
解答：聚合上限温度：当聚合和解聚处于平衡状态时，△G = 0，则△H = T △S 。
这时的反应温度称为聚合上限温度（ceiling temperature ），记为T c 。
一般规定平衡单体浓度为1mol/L 时的平衡温度为聚合的上限温度。
平衡单体浓度：链增长和解聚达平衡时体系的单体浓度，一般取标准状态。
丁二烯：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=O cO e ΔS T ΔH R 1ln[M] （1）40℃（313K ），△H = -73.7KJ/mol ，△S = -85.8J/mol ，R = 8.314 [M]e = 1.52×10-8mol/L（2）80℃ [M]e = 3.77×10-7mol/L苯乙烯：（1）40℃（313K ），△H = -69.9KJ/mol ，△S = -104.7J/mol ，R = 8.314[M]e = 6.36×10-7mol/L（2）80℃ [M]e = 1.33×10-5mol/L4．α-甲基苯乙烯在0℃可以聚合，升温至66℃后不能聚合，但进一步加大反应压力，该单体又可以发生聚合。
高分子化学 第三章自由基聚合习题
习题与思考题1．下列烯类单体适于何种机理聚合：自由基聚合，负离子聚合或正离子聚合？并说明理由。
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＝CH －CH ＝CH 22．判断下列烯类单体能否进行自由基聚合，并说明理由。
CH 2＝C(C 6H 5)2 ClCH ＝CHCl CH 2＝C(CH 3)C 2H 5 CH 3CH ＝CHCH 3 CH 2＝C(CH 3)COOCH 3 CH 2＝CHOCOCH 3 CH 3CH ＝CHCOOCH 33．分析比较下列各组自由基的相对稳定性：(1) CH 3 CH 3CH 2 (CH 3)2CH (CH 3)3C(2) C 6H 5 (C 6H 5)3C (C 6H 5)2CCH 3 C 6H 5CH 2CH 2 (C 6H 5)2CH (3) RCH CH CH 2 R CH CH CH 2CH 2 CH 2 C CH CH 24．试比较自由基聚合与逐步聚合反应的特征。
5．写出偶氮二异丁腈引发甲基丙烯酸甲酯及过氧化二苯甲酰引发氯乙烯聚合的各步基元反 应式。
6d 217．解释下列名词歧化终止，偶合终止，动力学链长，阻聚，诱导期、自由基寿命，聚合上限温度， 自加速，引发剂效率，笼蔽效应，诱导分解。
8．引发剂半衰期与温度常写成下列关系式 B TAt -=21log 式中A 、B 与频率因子、活化能有什么关系？资料中经常介绍半衰期为10和1小时 的分解温度，这有什么方便之处？过氧化二碳酸二异丙酯半衰期为 10和 1小时的 分解温度分别为 45和 61℃，试求 A 、B 值。
9．已知某引发剂（I ）的分解图式如下：S + I R +产 产物 k 4R + R 式中HS 、 R ·、S ·分别为溶剂分子、初级自由基和溶剂自由基，试推导该引发剂的CH CH 2CH 2R CH CH 2CH CH 2RCH CHCH 2R +R +²úÎï4k S I+R解速率表达式。
高分子化学潘祖仁习题答案自由基聚合
第三章自由基聚合习题1、举例说明自由基聚合时取代基的位阻效应、共轭效应、电负性、氢键与溶剂化对单体聚合热的影响。
2、什么就是聚合上限温度、平衡单体浓度？根据表3-3数据计算丁二烯、苯乙烯40、80O C自由基聚合时的平衡单体浓度。
3、什么就是自由基聚合、阳离子聚合与阴离子聚合？4、下列单体适合于何种机理聚合:自由基聚合,阳离子聚合或阴离子聚合？并说明理由。
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。
5、判断下列烯类单体能否进行自由基聚合,并说明理由。
CH2=C(C6H5)2, ClCH=CHCl, CH2=C(CH3)C2H5, CH3CH=CHCH3,CH2=C(CH3)COOCH3,CH2=CHOCOCH3,CH3CH=CHCOOCH3。
6、对下列实验现象进行讨论:(1)乙烯、乙烯的一元取代物、乙烯的1,1-二元取代物一般都能聚合,但乙烯的1,2-取代物除个别外一般不能聚合。
(2)大部分烯类单体能按自由基机理聚合,只有少部分单体能按离子型机理聚合。
(3)带有π-π共轭体系的单体可以按自由基、阳离子与阴离子机理进行聚合。
7、以偶氮二异丁腈为引发剂,写出苯乙烯、醋酸乙烯酯与甲基丙烯酸甲酯自由基聚合历程中各基元反应。
8、对于双基终止的自由基聚合反应,每一大分子含有1、30个引发剂残基。
假定无链转移反应,试计算歧化终止与偶合终止的相对量。
9、在自由基聚合中,为什么聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接?10、自由基聚合时,单体转化率与聚合物相对分子质量随时间的变化有何特征？与聚合机理有何关系？11、自由基聚合常用的引发方式有几种？举例说明其特点。
12、写出下列常用引发剂的分子式与分解反应式。
其中哪些就是水溶性引发剂,哪些就是油溶性引发剂,使用场所有何不同？(1)偶氮二异丁腈,偶氮二异庚腈。
第二章 自由基聚合
2．以过氧化二特丁基为引发剂，在60℃下研究苯乙烯聚合。苯乙烯溶液浓度(1.0mol/L)，过氧化物(0.01mol/L)，引发和聚合的初速率分别为4×10-11和1.5×10-7mol/(L·s)。试计算(f kd)，初期聚合度，初期动力学链长。计算时采用下列数据和条件：CM=8.0×10-5，CI＝3.2×10-4，CS＝2.3×10-6，60℃苯乙烯的密度为0.887g/ml，苯的密度为0.839g/ml，设苯乙烯－苯体系为理想溶液。
Rp=kp(fkd/kt)1/2[I]1/2[M]=176×[0.8×2.0×10-6/(3.6×107)]1/2×0.041/2×8.53＝6.3×10-5mol/L·s
有链转移的聚合度公式（无溶剂转移项）
双基偶合终止(a=0.5)
= (2×0.5×3.6×107×6.3×10-5)/(1762×8.532) + 0.85×10-4 + 0.05×0.04/8.53
[I]=0.04mol/L，f＝0.8，kd＝2.0×10-6 s-1，kp＝176L/mol·s，kt＝3.6×107L/mol·s，
ρ(60℃)=0.887g/mL，CI=0.05，CM=0.85×10-4
解一：本体聚合：[M]=(0.887/104)/(1×10-3)=8.53mol/L
∴
苯乙烯为双基偶合，∴引发剂引发的
以下同上。
4．已知在苯乙烯单体中加入少量乙醇进行聚合时，所得聚苯乙烯的分子量比一般本体聚合要低，但当乙醇量增加到一定程度后，所得到的聚苯乙烯的分子量要比相应条件下本体聚合所得的要高，试解释之。
答：加少量乙醇时，聚合反应还是均相的，乙醇的链转移作用会使其分子量下降。当乙醇量增加到一定比例后，聚合反应是在不良溶剂或非溶剂中进行，出现明显的自动加速现象，从而造成产物的分子量反而比本体聚合的高。
高分子化学-潘祖仁-习题答案-自由基聚合
⾼分⼦化学-潘祖仁-习题答案-⾃由基聚合第三章⾃由基聚合习题1.举例说明⾃由基聚合时取代基的位阻效应、共轭效应、电负性、氢键和溶剂化对单体聚合热的影响。
2.什么是聚合上限温度、平衡单体浓度根据表3-3数据计算丁⼆烯、苯⼄烯40、80O C⾃由基聚合时的平衡单体浓度。
3.什么是⾃由基聚合、阳离⼦聚合和阴离⼦聚合4.下列单体适合于何种机理聚合：⾃由基聚合，阳离⼦聚合或阴离⼦聚合并说明理由。
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。
5.判断下列烯类单体能否进⾏⾃由基聚合，并说明理由。
CH2=C(C6H5)2， ClCH=CHCl， CH2=C(CH3)C2H5， CH3CH=CHCH3，CH2=C(CH3)COOCH3，CH2=CHOCOCH3，CH3CH=CHCOOCH3。
6.对下列实验现象进⾏讨论：（1）⼄烯、⼄烯的⼀元取代物、⼄烯的1,1-⼆元取代物⼀般都能聚合，但⼄烯的1,2-取代物除个别外⼀般不能聚合。
（2）⼤部分烯类单体能按⾃由基机理聚合，只有少部分单体能按离⼦型机理聚合。
（3）带有π-π共轭体系的单体可以按⾃由基、阳离⼦和阴离⼦机理进⾏聚合。
7.以偶氮⼆异丁腈为引发剂，写出苯⼄烯、醋酸⼄烯酯和甲基丙烯酸甲酯⾃由基聚合历程中各基元反应。
8.对于双基终⽌的⾃由基聚合反应，每⼀⼤分⼦含有个引发剂残基。
假定⽆链转移反应，试计算歧化终⽌与偶合终⽌的相对量。
9.在⾃由基聚合中,为什么聚合物链中单体单元⼤部分按头尾⽅式连接10.⾃由基聚合时，单体转化率与聚合物相对分⼦质量随时间的变化有何特征与聚合机理有何关系11.⾃由基聚合常⽤的引发⽅式有⼏种举例说明其特点。
12.写出下列常⽤引发剂的分⼦式和分解反应式。
其中哪些是⽔溶性引发剂，哪些是油溶性引发剂，使⽤场所有何不同（1）偶氮⼆异丁腈，偶氮⼆异庚腈。
自由基聚合习题参考答案
自由基聚合习题参考答案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 原子是吸电子基团，也有共轭效应，但均较弱。
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。
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。
CH 2=CHC 6H 5：三种机理均可，共轭体系。
CF 2=CF 2：自由基聚合，对称结构，但氟原子半径小。
CH 2=C(CN)COOR ：阴离子聚合，取代基为两个吸电子基（CN 及COOR ） 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=CHClCH 2=C(CH 3)C 2H 5 CH 3CH=CHCH 3CH 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，位阻效应，对称结构，极化程度低。
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，位阻效应，结构对称，极化程度低。
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。
高分子第三章习题
第三章自由基聚合2、60℃过氧化二碳酸二乙基己酯在某溶剂中分解，用碘量法测定不同时间的残留引发剂浓度，数据如下，计算分解速率速率常数和半衰期。
解：引发剂分解属于一级反应，故－d[I]/dt=kd[I] 积分得ln[I]/[I]0=-kdt,以ln[I]/[I]0对t作图，所得直线的斜率为-kd。
3、在甲苯中不同浓度下测定偶氮二异丁腈的分解速率常数，数据如下，求分解活化能。
再求40℃和80℃下的半衰期，判断在这两温度下聚合是否有效。
解：引发剂分解速率常数与温度的关系遵守Arrhenius 经验式：kd=Ade-Ed/RT ln kd=lnAd－Ed/RT在不同温度下，测定一引发剂的分解速率常数，作ln kd—1/T图，呈一直线。
由截距可求得指前因子Ad，而根据斜率可求出分解活化能Ed。
ln kd=34.175－15191/T斜率K=-Ed/R 则 Ed=-K×R = -(-15191)×8.314 =126298JlnAd=34.175当T=313K时， kd=5.8×10-7s-1 t1/2=0.693/kd=1.2×106s =331h当T=353K时 t1/2=1.35h4、引发剂半衰期与温度的关系式中的常数A、B与指前因子、活化能有什么关系？文献经常报道半衰期为1h和10h的温度，这有什么方便之处？过氧化二碳酸二异丙酯半衰期为1h和10h的温度分别为61℃和45℃，试求A、B值和56℃的半衰期。
列方程组容易解此题5.过氧化二乙基的一级分解速率常数为1.0×1014exp（-146.5kJ/RT），在什么温度范围使用才有效？解：引发剂的半衰期在1-10h内使用时，引发剂较为有效由于kd=ln2/t1/2,根据题意kd= 1.0×1014exp（-146.5kJ/RT），6、苯乙烯溶液浓度为0.20mol·L-1,过氧类引发剂浓度为4.0×10-3 mol·L-1,在60℃下聚合,如引发剂半衰期为44h,引发剂效率f=0.80,kp=145L·mol-1·s-1,kt=7.0×107L·mol-1·s-1,欲达到50%转化率,需多长时间?解：不考虑[I]变化时，引发剂的半衰期为t1/2=44h，则用引发剂引发时，聚合速率方程为：积分得：（绿色的）当转化率为50%时，在计算时，假定引发剂的浓度不随时间变化而变化；实际上引发剂随时间增加而减少。
第二章-自由基聚合-课堂练习题及答案
第二章 自 由 基 聚 合课 堂 练 习 题1. 对下列实验现象进行讨论：（1）乙烯、乙烯的一元取代物、乙烯的1,1-二元取代物一般都能聚合，但乙烯的1,2-取代物除个别外一般不能聚合。
（2）大部分烯类单体能按自由基机理聚合，只有少部分单体能按离子型机理聚合。
（3）带有π-π共轭体系的单体可以按自由基、阳离子和阴离子机理进行聚合。
解: (1) 对单取代乙烯，空间位阻小，可以聚合；对于1,1-二取代乙烯，一般情况下，取代基体积不大，空间位阻小，同时不对称结构使之更易极化，故1,1-二取代乙烯也可聚合；1,2-二取代乙烯，主要是结构对称的两端取代基的空间位阻要比单端二取代的位阻大得多，使之难以聚合。
(2) 对烯类单体来说，其参加聚合的官能团部分绝大多数情况下是碳碳双键或叁键，碳碳双键或叁键的两个碳电负性相同，不会使电子云密度大变化。
大多数烯类单体的取代基的给电子或吸电子效应不是很强；自由基是电中性的，对其稳定作用没有太严格的要求，几乎所有取代基对自由基都有一定的稳定作用，因此发生自由基聚合的单体多。
少数带有强电子效应取代基的单体，使碳碳双键或叁键的电子云密度发生较大变化，且取代基对生成的离子活性中心有很好的稳定作用，才能进行离子聚合。
(3) π-π体系单体具有大共轭效应，可在诱导极化下产生电子云的流动，从而产生利于在相应反应条件下的电子云密度分布，使反应容易进行，因此这类单体可发生自由基、阴离子、阳离子聚合。
2. 推导自由基聚合动力学方程时，作了哪些基本假定？解：在不考虑链转移反应的前提下，作了三个基本假定：等活性假定，即链自由基的活性与链长无关；稳态假定，即在反应中自由基的浓度保持不变；聚合度很大假定。
3. 聚合反应速率与引发剂浓度平方根成正比，对单体浓度呈一级反应各是哪一机理造成的？ 解：R p 与[I]1/2成正比是双基终止造成的，R p 与[M]成正比是初级自由基形成速率远小于单体自由基形成速率的结果。
第三章自由基聚合
8、苯乙烯溶液浓度0.20 mol．L-1,过氧类引发剂浓度为4.010-3mol．L-1,在60℃下聚合，如引发剂半衰期44h,引发剂效率f=0.80，kp=145 L．(mol．s)-1，kt=7.0107L．(mol．s)-1,欲达到50%转化率，需多长时间？
9、过氧化二苯甲酰引发某单体聚合的动力学方程为：Rp=kP[M](fkd/kt)1/2[I]1/2，假定各基元反应的速率常数和f都与转化率无关，[M]0=2mol．L-1，[I]=0.01mol．L-1，极限转化率为10%。若保持聚合时间不变，欲将最终转化率从10％提高到20％，试求：
2.6410-6
1.1610-5
3.7810-5
6、引发剂半衰期与温度的关系式中的常数A、B与指前因子、活化能有什么关系？文献经常报道半衰期为1h和10h的温度，这有什么方便之处？过氧化二碳酸二异丙酯半衰期为1h和10h的温度分别为61℃和45℃，试求A、B值和56℃的半衰期。
7、过氧化二乙基的一级分解速率常数为1.0×1014exp（-146.5kJ/RT），在什么温度范围使用才有效？
17、用过氧化二苯甲酰作引发剂，苯乙烯在60℃下进行本体聚合，试计算链引发、向引发剂转移、向单体转移三部分在聚合度倒数中所占的百分比。对聚合有何影响？
计算时用下列数据：[I]=0.04 mol．L-1，f=0.8；kd=2.010-6s-1，kp=176 L．(mol．s)-1，kt=3.6107L．(mol．s)-1，(60℃)=0.887 g．mL-1，CI=0.05；CM=0.8510-4。
自由基聚合习题参考答案
自由基聚合习题参考答案自由基聚合习题参考答案自由基聚合是有机化学中的一个重要概念，它描述了自由基分子之间的反应，从而形成更大的分子。
在这个过程中，自由基通过共享电子来形成新的键，从而产生新的化合物。
下面是一些关于自由基聚合的习题以及参考答案。
1. 请问自由基聚合的反应类型是什么？答：自由基聚合是一种链反应，其中自由基通过不断的反应形成更多的自由基，从而加速反应速率。
2. 自由基聚合的反应中，哪种分子作为起始物质？答：在自由基聚合反应中，起始物质通常是一种含有活性氢原子的化合物，例如甲烷、乙烷等。
3. 请问自由基聚合反应中，哪种分子作为引发剂？答：在自由基聚合反应中，引发剂通常是一种能够产生自由基的化合物，例如过氧化苯甲酰、过氧化苯乙酰等。
4. 请问自由基聚合反应中，哪种分子作为链传递剂？答：在自由基聚合反应中，链传递剂通常是一种能够与自由基反应并终止链反应的化合物，例如二苯基二硫醚、二苯基二硒醚等。
5. 自由基聚合反应的机理是什么？答：自由基聚合反应的机理可以分为三个步骤：起始、传递和终止。
起始步骤中，引发剂产生自由基；传递步骤中，自由基与起始物质反应生成新的自由基；终止步骤中，自由基与链传递剂反应从而终止链反应。
6. 自由基聚合反应中，如何选择引发剂和链传递剂？答：选择引发剂和链传递剂的关键是要考虑它们的活性和选择性。
引发剂应具有足够的活性来产生自由基，而链传递剂应具有足够的选择性来终止链反应。
7. 自由基聚合反应的应用有哪些？答：自由基聚合反应在有机合成中有广泛的应用。
例如，聚合物的合成、药物的合成等都可以通过自由基聚合反应来实现。
8. 请问自由基聚合反应中的自由基会引起哪些副反应？答：自由基聚合反应中的自由基可能会引起副反应，例如氧化、聚合物链的断裂等。
因此，在自由基聚合反应中需要注意反应条件的选择，以减少副反应的发生。
总结起来，自由基聚合是一种重要的有机反应，它描述了自由基分子之间的反应过程。
第三章 自由基聚合_习题
第三章自由基聚合_习题1、下列烯类单体能否进行自由基聚合？并解释原因。
CH2＝C(C6H5)2CH2=C(CH3)C2H5 CH3CH=CHCH3C l CH=CHC lCF2=CF2 CH2=C(CH3)COOCH3CH2=CHCOOCH3 CH2=CHCNCH2=C(CH3)CH=CH2、以偶氮二异丁腈为引发剂，写出醋酸乙烯酯聚合历程中各基元反应式。
3、PVA的单体是什么？写出其聚合反应式。
4、试写出氯乙烯以偶氮二异庚腈为引发剂聚合时的各个基元反应。
5、甲基丙烯酸甲酯聚合时，歧化终止的百分比与温度的依赖性如下表所示：计算：（a）歧化终止与偶合终止的活化能差值；（b）偶合终止为90％时的温度。
6、如果某引发剂的半衰期为4 hr，那么反应12 hr后，引发剂还剩余多少（百分比）没有分解？7、写出下列常用引发剂的分子式和分解反应式。
偶氮二异丁腈，偶氮二异庚腈，过氧化二苯甲酰，过氧化二碳酸二（2-乙基己酯），异丙苯过氧化氢，过氧化羧酸叔丁酯，过硫酸钾-亚硫酸盐体系，过氧化氢-亚铁盐体系8、苯乙烯在苯中以过氧化二苯甲酰为引发剂、80℃下进行聚合反应。
已知：k d=2.5×10-4S-1，E d=124.3kJ·mol-1，试求60℃的k d值和引发剂的半衰期。
9、直接光引发和加光引发剂的光引发有什么不同？10、据报道，过氧化二乙基的一级分解速率常数为1.0×1014e-35000cal/RT s-1，试预测这种引发剂的使用温度范围。
11、在稳态状态下，如果[M×]=1×10-11mol/L，那么在30、60、90分钟后，[M×]分别等于多少？12、何为自动加速作用？其出现的根本原因是什么？13、阻聚作用与缓聚作用的定义，常见阻聚剂有哪几种类型？它们的阻聚机理有什么不同？14、单体溶液浓度为0.20 mol/L，过氧化物引发剂浓度为4.0×10-3 mol/L，在60℃下加热聚合，问需多长时间能达到50％的转化率？计算时采用如下数据：k p=145 L/mol×s，k t=7.0×107 L/mol×s，f=1，引发剂半衰期为44 hr。
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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 原子是吸电子基团，也有共轭效应，但均较弱。
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。
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。
CH 2=CHC 6H 5：三种机理均可，共轭体系。
CF 2=CF 2：自由基聚合，对称结构，但氟原子半径小。
CH 2=C(CN)COOR ：阴离子聚合，取代基为两个吸电子基（CN 及COOR ） 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，位阻效应，对称结构，极化程度低。
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，位阻效应，结构对称，极化程度低。
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。
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P75上表3-3中查得：甲基丙烯酸甲酯H ∆=mol ，S ∆=mol K平衡单体浓度：)(1]ln[ΘΘ∆-∆=S TH R M e T=77℃=，=e M ]ln[*10-3mol/L T=127℃=，=e M ]ln[L T=177℃=，=e M ]ln[L T=227℃=，=e M ]ln[L从热力学上判断，甲基丙烯酸甲酯在77℃、127℃、177℃下可以聚合，在227℃上难以聚合。
因为在227℃时平衡单体浓度较大。
2. 60℃过氧化二碳酸二环己酯在某溶剂中分解，用碘量法测定不同时间的残留引发剂浓度，数据如下，试计算分解速率常数(s -1)和半衰期(h)。
时间 /hDCPD 浓度 /(mol?L -1)解：过氧化二碳酸二环己酯的分解反应为一级反应，引发剂浓度变化与反应时间的关系为：t k I I d =][][ln通过以][][ln 0I I 对t 作图，利用最小二乘法进行回归得一条直线x y 589.0-=，斜率为-k d 。
得到：k d ==*10-4s -1半衰期：h k t d176.1693.02/1==3. 在甲苯中不同温度下测定偶氮二异丁腈的分解速率常数，数据如下，求分解活化能。
再求40℃和80℃下的半衰期，判断在这两温度下聚合是否有效。
温度 /℃ 50分解速率常数/s -1?10-6?10-5 ?10-5解：分解速率常数、温度和活化能之间存在下列关系：RT E d Ae k /-=RT E A k d d /ln ln -=，以d k ln 对T /1作图，斜率为R E d /-，截距为A ln 。
采用最小二乘分法进行回归，得：Tk d /15116936.33ln -=15116/-=-R E dE d =*15116==mol 当t=40℃=时710*95.5)936.3315.313/15116ex p(-=+-=d kh t 6.32310*95.52ln 72/1==- 当t=80℃=时410*41.1)936.3315.353/15116ex p(-=+-=d kh t 36.110*41.12ln 42/1==-以此可见，在40℃下聚合时引发剂的半衰期太长，聚合无效，而在80℃下聚合是有效的。
6. 苯乙烯溶液浓度 mol?L -1, 过氧类引发剂浓度为?10-3mol?L -1, 在60℃下聚合，如引发剂半衰期44h, 引发剂效率f =，k p =145 L?(mol?s)-1，k t =?107 L?(mol?s)-1, 欲达到50%转化率，需多长时间 解：1162/101575.010*375.4693.0---===h s tk d当引发剂浓度随时间不变时：hrt eI k fk k CI h t hr t t tI k fk k Ct k t d p t d p d 8.170)1(])[(211ln][,44940632.0*10*236.2*145693.0)10*0.4()10*0.710*375.4*8.0(*14550.011ln ][)(11ln2/2/102/172/132/1762/12/1=-=->===-=-----随转化率而变7. 过氧化二苯甲酰引发某单体聚合的动力学方程为：R p =k P [M](f k d /k t )1/2[I]1/2，假定各基元反应的速率常数和f 都与转化率无关，[M]0=2 mol?L -1，[I]= mol?L -1，极限转化率为10%。
若保持聚合时间不变，欲将最终转化率从10％提高到20％，试求：（1）[M]0增加或降低多少倍（2）[I]0增加或降低多少倍[I]0改变后，聚合速率和聚合度有何变化 （3）如果热引发或光引发聚合，应该增加或降低聚合温度 E d 、E p 、E t 分别为124、32 和8 kJ?mol -1。
解：低转化率下聚合动力学方程：2/12/1][][I k fk M k R t d p p ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=t I k fk k M M t d p 2/12/10][][][ln ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=令2/1⎪⎪⎭⎫⎝⎛=t d p k fk k kkt I C I M M =-=--2/12/10][*)1(1ln ][*][][ln（1）当聚合时间固定时，C 与单体初始浓度无关，故当聚合时间一定时，改变0][M 不改变转化率。
（2）当其它条件一定时，改变0][I ，则有：2/1022/10121]/[][11ln /11lnI I C C =--51.4][][%10%20=I I ，即引发剂浓度增加到倍时，聚合转化率可以从10%增加到20%。
由于聚合速率2/10][I R p ∝，故0][I 增加到倍时，p R 增加倍。
聚合度2/10][-∝I X n ，故0][I 增加到倍时，n X 下降到原来。
即聚合度下降到原来的1/。
（3）引发剂引发时，体系的总活化能为：mol kJ E E E E d t p /9022=+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=热引发聚合的活化能与引发剂引发的活化能相比，相当或稍大，温度对聚合速率的影响与引发剂引发相当，要使聚合速率增大，需增加聚合温度。
光引发聚合时，反应的活化能如下：mol kJ E E E t p /282=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=上式中无d E 项，聚合活化能很低，温度对聚合速率的影响很小，甚至在较低的温度下也能聚合，所以无需增加聚合温度。
9. 以过氧化二苯甲酰为引发剂，在60℃进行苯乙烯聚合动力学研究，数据如下：a. 60℃苯乙烯的密度为0.887 g?cm -3；b. 引发剂用量为单体重的%；c. R p =?10-4 mol?(L?s)-1；d.聚合度=2460；e. f =；f. 自由基寿命= s 。
试求k d 、k p 、k t ，建立三常数的数量级概念，比较 [M]和[M ?]的大小，比较R I 、R p 、R t 的大小。
解：L mol M /529.81041000*887.0][==L mol I /10*995.3242%109.0*1000*887.0][3-==DC X R R n tp +==2/,νν偶合终止：C=，歧化终止：D=。
9.1512)23.02/77.0(2460,2460=+==νn Xs L mol R R pt ./10*6855.19.151210*255.084--===ν810*6855.1-==t i R RL mol R M t /10*382.182.0*10*6855.1][88--•===τ][M >>][•M163810*64.210*995.3*8.0*210*6855.1][2----===S I f R k i d )./(10*163.210*382.1*529.810*255.0]][[284s l mol M M R k pp ===--• )./(10*41.4)10*382.1(*210*6855.1][272882s mol l M R k t t ===--• 可见，k t >>k p ，但[M]>>[M?]，因此R p >>R t ；所以可以得到高分子量的聚合物。
R d 10-8k d 10-6 [M]R p 10-5 k p 102 [M·]×10-8R t10-8k t10712. 以过氧化特丁基作引发剂，60℃时苯乙烯在苯中进行溶液聚合，苯乙烯浓度为 mol?L -1，过氧化物浓度为?L -1，初期引发速率和聚合速率分别为?10-11和?10-7 mol?(L?s) -1。
苯乙烯-苯为理想体系，计算(f k d )、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，分子量分布宽度如何 计算时采用下列数据：C M =?10-5，C I =?10-4，C S =?10-6，60℃下苯乙烯密度为0.887 g?ml -1，苯的密度0.839 g?ml -1。
解：[M]=L[I]=L)./(10*0.411s L mol R i -=][2I fk R d i =91110*201.0*210*0.4][2--===I R fk i d)./(10*5.17s L mol R p -=L mol S /50.978839*)8871041(][=-=3750==ip R R ν60℃，苯乙烯偶合终止占77%，歧化终止占23%。