高分子材料习题答案

高分子材料习题(答案)：

1、何谓重复单元、结构单元、单体和聚合度?

答：聚合物中化学组成相同的最小单位称为重复单元。

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称为结构单元。 能形成高分子化合物中结构单元的低分子化合物称为单体。 高分子链中重复单元的重复次数称为聚合度。

2、什么叫等规（全同立构）、间规（间同立构）和无规聚合物？试举例说明。

答：聚合物分子链由相同构型链节（R 、S 或l-构型、d-构型）连接而成的聚合物称为等规（或称全同立构）聚合物。聚合物分子链由R 、S 链节交替联接而成的聚合物称间规或称间同立构聚合物。聚合物分子链中R 和S 呈无规排列的聚合物称无规聚合物。以聚丙烯为例

3、 聚合物的平均分子量有几种表示方法，写出其数学表达式。 答：（1） 数均分子量n M

i i i

i i i i i n M N M W W N M N M ∑=∑∑=∑∑=

~

/ (2) 重均分子量w M

i i i

i i i i i i w M W M N M N W M W M ∑=∑∑=∑∑=~

2

以上两式中N i 、W i 、M i 分别代表体系中i 聚体的分子数、质量和相对分子质量。ΣN i 、

CH 2

C CH 3

CH 2

C CH 3

CH 2

C CH 3

CH 2

C CH 3

****等规聚丙烯

（手性碳原子构型相同）

CH 2

C CH 3

CH 2

C H 3

CH 2

C CH 3CH 2

C H 3

间规聚丙烯

（手性碳原子相间排列） CH 2

C CH 3

CH 2

C CH 3CH 2

C H 3

CH 2

C CH 3无规聚丙烯

（手性碳原子呈无规排列）

ΣW i 和ΣM i 分别代表对相对分子质量不等的所有分子，从i 等于1到无穷的总和，i N ~和i W ~

分别代表i 聚体的分子分率和质量分率。 （3）黏均分子量ηM

ααααη/11/1)()(i

i i i i i i M N M N W M W M ∑∑=∑∑=+ 或 ()α

αη/1i i M W M ∑=

(4) Z 均分子量i M

i

i i i i i i i M N M N Z M Z M 2

3

∑∑=∑∑= 式中，α是高分子稀溶液特性黏度—相对分子质量关系式中的指数，一般为0.5~0.9. 4、 写出下列单体的聚合反应式，以及单体、聚合物名称 a 、 b 、CH 2===C(CH 3)2 c 、 HO(CH 2)5COOH d 、

e 、NH 2(CH 2)6NH 2 + HOOC(CH 2)4COOH 答： a 、

b 、

c 、

CH

2

CHF

CH 2

CHF

n CH 2

CH n

氟乙烯 聚氟乙烯

CH 2C(CH 3)2

CH 2

C(CH 3)2

CH 2

C CH 3CH 3

n n

异丁烯 聚异丁烯

CH 2CHF HO(CH 2)5COOH

HO(CH 2)5COOH

O(CH 2)5C

n

n +nH 2O

CH 2CH 2CH 2O

d 、

e 、

5、生产尼龙-66，想获得数均分子量为13500的产品，采用己二酸过量的办法, 若

使反应程度P 达到0.994，试求己二胺和己二酸的配料比。 解：当己二酸过量时，尼龙-66的分子结构为

HO CO(CH 2)4CONH(CH 2)6NH CO(CH 2)4COOH n

112

114

结构单元的平均分子量M 0＝(112＋114)/2=113

118113

146

13500=-=

n X

己二胺和己二酸的配料比为r 当反应程度P = 0.994时，求r 值：

rp

r r

X n 211-++=

2CH 2CH 22CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2O

n

n 1,3-环氧丙烷

聚氧杂环丙烷

NH 2(CH 2)6NH 2+HOOC(CH 2)4COOH

NH 2(CH 2)6NH 2+HOOC(CH 2)4COOH

n n NH(CH 2)6NHCO(CH 2)4CHO

H

OH n

+H 2O

(2n-1)己二胺+己二酸

聚己二酰己二胺

r

r r

994.0211118⨯-++=

己二胺和己二酸的配料比995.0=r

6、简要解释下列名词，各种聚合方式的优缺点

(1)本体聚合；(2)溶液缩聚；(3)熔融缩聚；(4)悬浮聚合；(5)乳液聚合；(6)界面缩聚；（7）溶液聚合；(8)固相缩聚；

7、苯乙烯本体聚合的工业生产分为两个阶段。首先于80~85℃使苯乙烯预聚至转化率33~35%。然后流入聚合塔，塔内温度从100℃递升至200℃。最后将熔体挤出造粒。试解释采取上述步骤的原因。

答：如何排散聚合热，维持聚合温度恒定是实施本体聚合时必须考虑和解决的主要问题。苯乙烯本体聚合的生产分段进行，是为了先在较低温度下使苯乙烯以较低聚合速率转化，有利于聚合热的排散；同时由于转化率不高，聚合体系的粘度低，也有利于排散自动加速效应带来的集中放热，以避免由于局部过热导致产物分子量分布较宽以及由温度失控而引起爆聚。在聚合塔中逐渐升温聚合是为了逐渐提高单体转化率，尽量使单体完全转化，减少残余单体。 8、下列引发剂何者能引发乙烯、丙烯或丁二烯的配位聚合？形成何种立构规整聚合物？ （1）n-C 4H 9Li （2）α-TiCl 3/AlEt 2Cl （3）萘-Na （4）（π-C 4H 5）NiCl (5) (π-C 3H 5)NiCl (6) TiCl 4/AlR 3

答： 引发剂（1）和（3）均能引发丁二烯聚合，属配位聚合范畴。但前者在非极性溶剂中形成顺式1，4含量为35%~40%的聚丁二烯，在极性溶剂中或采用后者则形成1，2或反式1，4聚合物。但它们均不能引发乙烯或丙烯聚合。

引发剂（2）可引发丙烯的配位聚合，形成全同立构（约90%）聚丙烯。也可引发乙烯聚合。

引发剂（4）、（5）和（6）均可引发丁二烯的配位聚合，但（4）只能得环状低聚物，（5）可得顺式1，4大于90%的聚丁二烯，（6）却可得顺式1，4和反式1，4各半的聚合物；（6）虽也能引发丙烯的配位聚合，但不仅活性低而且所得聚丙烯的全同聚合指数仅有30~60；引发剂（4）和（5）一般不能引发乙烯聚合，（6）却是引发乙烯聚合的常规引发剂。 9、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H 2O 、O 2、