第二章逐步聚合习题及答案
2 习题参考答案word版本
高分子化学第二章习题参考答案思考题1、简述逐步聚合和缩聚、缩合和缩聚、线形缩聚和体形缩聚、自缩聚和共缩聚的关系。
参考答案：2、略举逐步聚合的反应基团类型和不同官能团的单体类型5例。
参考答案：逐步聚合的反应基团类型：羧基；羟基；氨基；酰氯基；异氰酸酯基；环氧基；酚羟基。
羧基可以与羟基、氨基反应；羟基可以与酰氯基、异氰酸酯基；环氧基反应；氨基可以与羧基、酰氯基和异氰酸酯基反应。
3、己二酸与下列化合物反应，哪些能形成聚合物？a、乙醇；b、乙二醇；c、甘油；d、苯胺；e、己二胺参考答案：己二酸可以与乙二醇、甘油、己二胺反应形成聚合物。
4、写出并描述下列缩聚反应所形成的聚酯结构，b-d聚酯结构与反应物配比有无关系？参考答案：a、HO—RCOOH以为重复单元的线形聚酯。
b、HOOCRCOOH＋HOR’OH等摩尔比时得为重复单元的线形聚酯。
所得的数均聚合度X n 与两官能团摩尔数之比r（r≤1）和反应程度P之间有：关系。
c、HOOCRCOOH＋R“（OH）3两基团等摩尔比时可形成体型网状结构，当羧基远大于羟基时，得到羧端基的低聚物，当羧基远小于羟基时，得到羟端基的低聚物。
d、HOOCRCOOH＋HOR’OH＋R“（OH）3两基团等摩尔比时可形成体型网状结构当羧基远大于羟基时，得到羧端基的低聚物，当羧基远小于羟基时，得到羟端基的低聚物。
5、下列多对单体进行线型缩聚：己二酸和己二醇，己二酸和己二胺，己二醇和对苯二甲酸，乙二醇和对苯二甲酸，己二胺和对苯二甲酸，简明点出并比较缩聚物的性能特征。
参考答案：己二酸和己二醇的缩聚物比己二酸和己二胺的缩聚物的熔点低，强度小，其原因是前者缩聚物之间没有氢键；己二酸和己二醇的缩聚物比己二醇和对苯二甲酸缩聚物的熔点低，强度小，其原因是后者分子链中引入了苯环；己二酸和己二醇的缩聚物比乙二醇和对苯二甲酸缩聚物的熔点低，强度小，其原因是后者分子链中引入了苯环，而且后者的乙二醇比己二醇的碳原子数小；己二醇和对苯二甲酸的缩聚物比己二胺和对苯二甲酸缩聚物的熔点低，强度小，其原因是后者分子链中有酰胺键，分子链间有氢键。
高分子化学习题 第二章 逐步聚合
第一章 逐步聚合作业习题：1．己二酸与己二胺进行缩聚反应的平衡常数是432℃，设单体为等摩尔配比，若期望得到聚合度为200的聚合物，体系中的水必须控制在多少？2．由己二胺和己二酸合成聚酰胺，反应程度p ＝0.995，分子量约15000，试计算原料比。
产物端基是什么?3．如果单体是等摩尔配比并改用加入苯甲酸的办法控制相对分子质量达到相同值，试计算苯甲酸的加入量。
设反应程度均为为99.5%。
4．等摩尔的二元酸和二元醇在密闭反应器中进行缩聚反应，设在该反应温度条件下的平衡常数为9，试计算达到平衡时的反应程度和聚合度。
5．根据Flory 分布函数分别计算反应程度为0.5，0.90和1时线型缩聚物中单体和二聚体的理论含量。
6．分别用两种方法计算下面三种体型缩聚反应的凝胶点：邻苯二甲酸酐 甘油 乙二醇3.0 mol 2.0 mol 01.5 mol 0.98 mol 01.50 mol 0.99 mol 0.002 mol讨论习题：1．解释下列高分子术语：1) 反应程度； 2) 转化率； 3) 平均官能度；4) 官能团摩尔系数； 5) 小分子存留率； 6）凝胶化过程和凝胶点；7）界面聚合； 8）无规预聚物和结构预聚物。
2．简要回答下列问题：1）官能团等活性理论；2）在密闭反应器中进行的线型平衡缩聚反应的聚合度公式为：试解释为什么不能得出“反应程度越低则聚合度越高”的结论？3）获得高相对分子质量缩聚物的基本条件有哪些？试写出可以合成涤纶的几个聚合反应方程式，说明哪一个反应更容易获得高相对分子质量的产物并说明理由。
4）试举例说明线型平衡缩聚反应的条件往往对该反应的平衡常数的大小有很强的依赖性。
5）试分析线型平衡缩聚反应的各种副反应对缩聚物相对分子质量及其分布的影响。
6）试归纳体型缩聚反应的特点和基本条件。
试比较三种凝胶点p c 、p cf 、p s的大小并解释原因。
3．试写出合成具有两种重复单元的无规共聚物和嵌段共聚物的反应方程式：1）~[OCC 6H 4COO(CH 2)2O]~ 和 ~[OC(CH 2)4COO(CH 2)2O]~2）~[OC(CH 2)5NH]~ 和 ~[OCC 6H 4NH]~3）~[OCNHC 6H 3(CH 3)NHCOO(CH 2)4O]~ 和X n == ? ==√K p √K n w _~[OCNHC 6H 3(CH 3)NHCOO(CH 2)2O]~思考习题：1．写出并描述下列缩聚反应所形成的聚酯结构，b-d 聚酯结构与反应物配比有无关系?a ．b ．c ．d ． 2．下列多对单体进行线型缩聚：己二酸和己二醇，己二酸和己二胺，己二醇和对苯二甲酸，乙二醇和甲酸，己二胺和对苯二甲酸，简明点出并比较缩聚物的性能特征。
高分子化学 第二章逐步聚合习题
习题与思考题1. 写出由下列单体经缩聚反应形成的聚酯结构：(1)HORCOOH ；(2)HOOCRCOOH ＋ HOR 'OH ；(3)HOOCRCOOH ＋ R ' (OH)3 ；(4)HOOCRCOOH ＋ HOR ' OH ＋ R'' (OH)3 ；(2)、(3)、(4)三例中聚合物的结构与反应物相对量有无关系？若有关系请说明之。
2. 苯酚～甲醛缩聚体系的平衡常数K 为1000，聚酯体系的K 仅为4～10。
如何从这两个数值来说明这两个缩聚体系生产条件的不同？3. 计算等物质量己二酸和己二胺在反应程度P 为0.500、0.800、0.900、0.950、0.970、0.980、0.990和0.995时的n X 及数均分子量。
4. 等物质量比的乙二醇和对苯二甲酸于280℃进行缩聚反应。
已知平衡常数K ＝4.9。
如达平衡时所得聚酯的n X ＝30。
问此时体系中残存小分子分数为多少？若要求n X 达100，体系中残存小分子分数为多少？5. 等物质量的二元酸和二元胺于某温度下在封闭体系中进行缩聚，平衡常数K ＝400。
问该体系中产物的n X 最大能达多少？6. 1mol 的己二酸与1mol 的乙二醇进行聚酯化反应时，共分出水20g ，求反应程度和产物的n X 值。
7. 等摩尔二元醇和二元酸经外加酸催化缩聚，试证明P 从0.98到0.99所需时间与从开始到P =0.98所需的时间相近。
8. 由己二酸和己二胺合成聚酰胺，分子量约15000，反应程度为0.995，试求原料比。
若分子量为19000，求原料比。
9. 等摩尔二元醇与二元酸缩聚，加入1.5mol%乙酸（以二元酸计），P =0.995或0.999时，聚酯的n X 为多少？加入1mol%乙酸时，结果又如何？10.尼龙1010是根据1010盐中过量的癸二酸控制分子量，如要求分子量为2万，问1010盐的酸值(以mgKOH/g 计)应为多少？11.等物质量的己二胺和己二酸反应时，画出P=0.990和0.995时的分子量数量分布曲线和重量分布曲线，并计算数均聚合度和重均聚合度，比较两者的分子量分布宽度。
高分子化学 第二章逐步聚合习题
习题与思考题1. 写出由下列单体经缩聚反应形成的聚酯结构：(1)HORCOOH ；(2)HOOCRCOOH ＋ HOR 'OH ；(3)HOOCRCOOH ＋ R ' (OH)3 ；(4)HOOCRCOOH ＋ HOR ' OH ＋ R'' (OH)3 ；(2)、(3)、(4)三例中聚合物的结构与反应物相对量有无关系？若有关系请说明之。
2. 苯酚～甲醛缩聚体系的平衡常数K 为1000，聚酯体系的K 仅为4～10。
如何从这两个数值来说明这两个缩聚体系生产条件的不同？3. 计算等物质量己二酸和己二胺在反应程度P 为0.500、0.800、0.900、0.950、0.970、0.980、0.990和0.995时的n X 及数均分子量。
4. 等物质量比的乙二醇和对苯二甲酸于280℃进行缩聚反应。
已知平衡常数K ＝4.9。
如达平衡时所得聚酯的n X ＝30。
问此时体系中残存小分子分数为多少？若要求n X 达100，体系中残存小分子分数为多少？5. 等物质量的二元酸和二元胺于某温度下在封闭体系中进行缩聚，平衡常数K ＝400。
问该体系中产物的n X 最大能达多少？6. 1mol 的己二酸与1mol 的乙二醇进行聚酯化反应时，共分出水20g ，求反应程度和产物的n X 值。
7. 等摩尔二元醇和二元酸经外加酸催化缩聚，试证明P 从0.98到0.99所需时间与从开始到P =0.98所需的时间相近。
8. 由己二酸和己二胺合成聚酰胺，分子量约15000，反应程度为0.995，试求原料比。
若分子量为19000，求原料比。
9. 等摩尔二元醇与二元酸缩聚，加入1.5mol%乙酸（以二元酸计），P =0.995或0.999时，聚酯的n X 为多少？加入1mol%乙酸时，结果又如何？10.尼龙1010是根据1010盐中过量的癸二酸控制分子量，如要求分子量为2万，问1010盐的酸值(以mgKOH/g 计)应为多少？11.等物质量的己二胺和己二酸反应时，画出P=0.990和0.995时的分子量数量分布曲线和重量分布曲线，并计算数均聚合度和重均聚合度，比较两者的分子量分布宽度。
2习题参考详细标准答案
高分子化学第二章习题参考答案
思考题
1、 简述逐步聚合和缩聚、 缩合和缩聚、 线形缩聚和体形缩聚、 自缩聚和共缩 聚地关系 .
参考答案：
2、 略举逐步聚合地反应基团类型和不同官能团地单体类型 5 例. 参考答案：
逐步聚合地反应基团类型：羧基；羟基；氨基；酰氯基；异氰酸酯基；环氧 基；酚羟基 .
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合） a、氨基酸当 m=1 时，双分子成环；当 m=2 时不易成环，当 m=3 或 4 时易成环 . b、当 m=1 时易成环，其他情况下不易成环 . 7、 简述线形缩聚地逐步机理，以及转化率和反应程度地关系 . 参考答案：
线形缩聚地逐步机理见 P20. 转化率和反应程度地关系不大 .
羧基可以与羟基、氨基反应； 羟基可以与酰氯基、异氰酸酯基；环氧基反应； 氨基可以与羧基、酰氯基和异氰酸酯基反应 . 3、 己二酸与下列化合物反应，哪些能形成聚合物？ a、 乙醇； b、乙二醇； c、甘油； d、苯胺； e、己二胺 参考答案： 己二酸可以与乙二醇、甘油、己二胺反应形成聚合物 . 4、 写出并描述下列缩聚反应所形成地聚酯结构， b-d 聚酯结构与反应物配比
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两基团等摩尔比时可形成体型网状结构
，当羧
基远大于羟基时， 得到羧端基地低聚物， 当羧基远小于羟基时， 得到羟端基地低
聚物 .p1EanqFDPw d、 HOOCRCOOH ＋ HOR’OH＋ R“（OH） 3 两基团等摩尔比时可形成体型网状结构
当羧基远大于羟基时， 得到羧端基地低聚物， 当羧基远小于羟基时， 得到羟端基 地低聚物 . 5、下列多对单体进行线型缩聚：己二酸和己二醇，己二酸和己二胺，己二醇和 对苯二甲酸， 乙二醇和对苯二甲酸， 己二胺和对苯二甲酸， 简明点出并比较缩聚 物地性能特征 .DXDiTa9E3d 参考答案： 己二酸和己二醇 地缩聚物比 己二酸和己二胺 地缩聚物地熔点低， 强度小，其原因 是前者缩聚物之间没有氢键； 己二酸和己二醇 地缩聚物比 己二醇和对苯二甲酸 缩聚物地熔点低， 强度小，其原 因是后者分子链中引入了苯环； 己二酸和己二醇 地缩聚物比 乙二醇和对苯二甲酸 缩聚物地熔点低， 强度小，其原 因是后者分子链中引入了苯环，而且后者地乙二醇比己二醇地碳原子数小；
高分子习题课(1-3)
f kd＝2.0×10-9
第三章 自由基聚合
R p kp( fk d kt
Kp Kt
ν 2(fk kp
d
)
1/2
[I]
1/2
[M]
1 2
0 .0 3 3 5 4 1
[M]
1/2
kt)
[I]
1/2
V=3750
第三章 自由基聚合
设苯的浓度为[S]，在1L苯乙烯－苯的理想溶液中， 有：V苯＋V苯乙烯＝1000（mL）
第二章 缩聚和逐步聚合
反应程度（参与反应的基团数占起始基团数的分数）
P = N 0－ N N0 =1 － N N0
N0 起始二元酸和二元醇的分子总数 N
为时间t 时的体系中的聚酯分子数
聚合度
Xn =
结构单元数目 大分子数
＝ Xn = N 1 P －
N0
1
第二章 缩聚和逐步聚合
不可逆线形缩聚动力学
M1010＝374 M0＝338/2=169
n
第二章 缩聚和逐步聚合
假设对癸二胺的反应程度P＝1，
在1g1010盐中：
胺基摩尔数： 游离羧基摩尔数为： 羧基摩尔数：
等于KOH的摩尔数
第二章 缩聚和逐步聚合
酸值
第三章 自由基聚合
引发剂分解动力学
Rd d[I ] dt kd [I ]
例4.尼龙1010是根据1010盐中过量的癸二酸控制分子量的。 如果要求合成尼龙1010的分子量为20000，问尼龙1010盐 的酸值（以mg KOH/g 1010盐计算）应是多少？
1010盐 尼龙1010 NH3+(CH2)10NH3OOC(CH2)8COOC O (C H 2 ) 8 C O N H (C H 2 ) 10 N H
第二章_缩聚和逐步聚合
-N=C=S，-C≡C-，-C≡N等
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2.1
引言
b. Diels-Alder加成聚合：单体含一对共轭双键
如：
+
与缩聚反应不同，逐步加成聚合反应没有小分子副产物生成。
(3) 环化缩聚反应，如聚酰亚胺。
(4) 氧化偶合聚合，如聚苯醚。
(5) 芳核取代聚合，如聚芳砜。
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2.1
引言
逐步聚合反应的重要性
五元环、六元环最稳定，易形成，如
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2.3
线形缩聚反应的机理
w-羟基酸HO(CH2)nCOOH
n=1 双分子缩合，六元环乙交酯；
n=2 -羟基失水，丙烯酸；
n=3或4
分子内缩合，五、六元环内酯；
n≥5 线形聚酯，少量环状单体。
2 HOCH2COOH
H2O
H2O
HOCH2COOCH2COOH
CH2 O
逐步聚合反应可合成：
大多数杂链聚合物；
许多带芳环的耐高温聚合物，如聚酰亚胺以及梯形聚
合物；
许多功能高分子以及许多天然生物高分子；
无机聚合物几乎都是由此法合成。
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2.2 缩 聚 反 应
缩合反应
(polycondensation)
一个单体分子中能参与反应的官能团的数目叫做单体官能
度(functionality, f ), 一般就等于单体所含官能团的数目。
反应程度：指已经反应的官能团的数目。
例如：
一种缩聚反应，单体间双双反应很快全部变成
二聚体，就单体转化率而言，转化率达100％，
而官能团的反应程度仅50％ 。
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2.3
线形缩聚反应的机理
反应程度与平均聚合度的关系
第2章逐步聚合习题参考答案
第二章 缩聚与逐步聚合反应-习题参考答案1．名词解释：逐步聚合；缩合聚合；官能团等活性；线型缩聚；体型缩聚；凝胶点；转化率；反应程度。
答：逐步聚合——单体转变成高分子是逐步进行的，即单体官能团间相互反应而逐步增长。
缩合聚合——由带有两个或两个以上官能团的单体之间连续、重复进行的缩合反应。
官能团等活性——在一定聚合度范围内，官能团活性与聚合物分子量大小无关。
线型缩聚——参加反应的单体都含有两个官能团，反应中形成的大分子向两个方向增长，得到线型缩聚物的一类反应。
体型缩聚——参加反应的单体中至少有一种单体含有两个以上的官能团，且体系平均官能度大于2，反应中大分子向三个方向增长，得到体型结构的聚合物的这类反应。
凝胶点——开始出现凝胶瞬间的临界反应程度。
转化率——参加反应的单体量占起始单体量的分数反应程度——参与反应的基团数占起始基团的分数。
3．由己二元酸和己二胺等摩尔合成尼龙—6,6。
已知聚合反应的平衡常数K=432，如果要合成聚合度在200的缩聚物，计算反应体系中的水含量应控制为多少？解：n X =n X =200，K=432代入此式可得： 224320.0108200w n K n X === 答：反应体系中的水含量应控制为0.0108 mol/L.4．计算等摩尔的对苯二甲酸与乙二醇反应体系，在下列反应程度时的平均聚合度和分子量。
0.500，0.800，0.900，0.950，0.995。
解： 等物质量条件下，有PX -=11，聚苯二甲酸乙二醇酯结构单元的分子量：M 0=192。
11n X p=-，n o n X M M ⨯=，因此各反应程度时的平均聚合度和分子量见下表：7．氨基己酸进行缩聚反应时，如在体系中加入0.2mol%的醋酸，求当反应程度P 分别达到0.950，0.980，0.990时的平均聚合度和平均分子量。
解： 方法1：2212 1.998'110.002a a ab b f N f N N N ⨯⨯===++++ 当p=0.950时，22202 1.9980.9502n X pf ==≈-⨯- 214010720=⨯=⨯=n o n X M M当p=0.980时，22482 1.9980.9802n X pf ==≈-⨯- 513610748=⨯=⨯=n o n X M M当p=0.990时，22912 1.9980.9902n X pf ==≈-⨯- 937910791=⨯=⨯=n o n X M M方法2：rp r r Xn 211-++=， NcNa Na r 2+==0.996 P=0.95, 20=XnP=0.98, 46=XnP=0.99, 83=Xn8．用Carothers 法计算下列聚合反应的凝胶点：（1）邻苯二甲酸酐+甘油，摩尔比3:2。
高分子第2章逐步聚合反应答案
第二章 逐步聚合反应1．要说明什么是均缩聚、混缩聚、共缩聚？各举一例。
答：只有一种单体进行的缩聚称为均缩聚，如ε-氨基己酸的缩聚反应；由两种皆不能独自缩聚的具有不同功能基的单体参加的缩聚反应称为混缩聚，如己二胺与己二酸的反应；如在均缩聚中加入另一单体进行缩聚或在混缩聚中加入第三单体混缩聚，则称为共缩聚，如苯二甲酸、乙二醇、丙三醇的缩聚反应。
2. 解释下列名词：官能团等活性理论；（2）凝胶点；（3）反应程度和转化率；（4）平均官能度。
答：（1）不同大小的分子上的官能基具有相同的反应能力，这就是官能团等活性理论；凝胶时的反应程度叫凝胶点；反应程度指反应了的官能团数与起始官能团数之比；转化率指反应了的单体分子数与起始单体分子数之比；平均官能度指体系中可能反应的官能团总数被体系分子总数所除而得。
3．胺和己二酸合成聚酰胺，分子量约15000，转化率99.5%，若己二胺过量，试计算原料比，产物端基是什么？ 答： M 0 = (114 +112) / 2 =113， Xn =15000 /113 =132.7， P = 0.995 Xn = 1+r / (1+r-2rp ) r = 0.995 ， 已知胺基过量，则己二胺和己二酸投料比为1：0.995， 端羧基数= Na (1-P )， 端胺基数= Nb- NaP =Na/r –NaP =Na(1/r-P )， 端胺基数/ 端羧基数= (1/r-P) / (1-P)= (1/0.995-0.995) /(1-0.995)=24．等摩尔比的二元醇和二元酸为原料于某温度下进行封管均相聚合，试问该产品最终的Xn 是多少？已知该温度下反应平衡常数为4。
答： K = p ×n / (1-p)2，在封管体系中，n = p , K = p 2 / (1-p)2 ,p = K 1/2 / (K 1/2+ 1)=0.67， Xn =1 / (1-p)=K 1/2 + 1 = 35．摩尔比的己二胺和己二酸于220℃下进行缩聚反应，已知该温度下K 为365。
2 习题参考答案
高分子化学第二章习题参考答案思考题1、简述逐步聚合和缩聚、缩合和缩聚、线形缩聚和体形缩聚、自缩聚和共缩聚的关系。
参考答案：2、略举逐步聚合的反应基团类型和不同官能团的单体类型5例。
参考答案：逐步聚合的反应基团类型：羧基；羟基；氨基；酰氯基；异氰酸酯基；环氧基；酚羟基。
羧基可以与羟基、氨基反应；羟基可以与酰氯基、异氰酸酯基；环氧基反应；氨基可以与羧基、酰氯基和异氰酸酯基反应。
3、己二酸与下列化合物反应，哪些能形成聚合物？a、乙醇；b、乙二醇；c、甘油；d、苯胺；e、己二胺参考答案：己二酸可以与乙二醇、甘油、己二胺反应形成聚合物。
4、写出并描述下列缩聚反应所形成的聚酯结构，b-d聚酯结构与反应物配比有无关系？参考答案：a、HO—RCOOH以为重复单元的线形聚酯。
b、HOOCRCOOH＋HOR’OH等摩尔比时得为重复单元的线形聚酯。
所得的数均聚合度X n 与两官能团摩尔数之比r（r≤1）和反应程度P之间有：关系。
c、HOOCRCOOH＋R“（OH）3两基团等摩尔比时可形成体型网状结构，当羧基远大于羟基时，得到羧端基的低聚物，当羧基远小于羟基时，得到羟端基的低聚物。
d、HOOCRCOOH＋HOR’OH＋R“（OH）3两基团等摩尔比时可形成体型网状结构当羧基远大于羟基时，得到羧端基的低聚物，当羧基远小于羟基时，得到羟端基的低聚物。
5、下列多对单体进行线型缩聚：己二酸和己二醇，己二酸和己二胺，己二醇和对苯二甲酸，乙二醇和对苯二甲酸，己二胺和对苯二甲酸，简明点出并比较缩聚物的性能特征。
参考答案：己二酸和己二醇的缩聚物比己二酸和己二胺的缩聚物的熔点低，强度小，其原因是前者缩聚物之间没有氢键；己二酸和己二醇的缩聚物比己二醇和对苯二甲酸缩聚物的熔点低，强度小，其原因是后者分子链中引入了苯环；己二酸和己二醇的缩聚物比乙二醇和对苯二甲酸缩聚物的熔点低，强度小，其原因是后者分子链中引入了苯环，而且后者的乙二醇比己二醇的碳原子数小；己二醇和对苯二甲酸的缩聚物比己二胺和对苯二甲酸缩聚物的熔点低，强度小，其原因是后者分子链中有酰胺键，分子链间有氢键。
第二章逐步聚合
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第二章 缩聚和逐步聚合
2.1 引言 逐步聚合与缩聚反应的区别
1 根据聚合机理分为连锁聚合和逐步聚合
根据反应物与生成物的特点分为加成聚合和缩合聚合 2 逐步聚合中包括缩合聚合，还有逐步加聚反应（聚氨酯） 加成缩合（酚醛树脂） 氧化偶合（聚对二甲苯） 酸催化尼龙6的开环聚合
★ 浓度很高且分子链很长时，A功能基旁其他分子链上的B 功能基，相互反应生成线形高分子；
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第二章 逐步聚合反应
单体单元内环化 环化反应发生在同一单体单元内，如: HO(CH2)nCOOH (ω-羟基酸)的聚合。当n=1时，双分子反应形成乙交酯，
CH2 2 HOCH2COOH HOCH2COOCH2COOH O C O CH2 O C O
有小分子副产物的生成，如H2O, HCl, ROH等。
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第二章 逐步聚合反应
逐步加成聚合（聚加成反应） 重键加成聚合：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间的聚合。如聚氨酯的制备。
nO C N R N C [ C O O + n HO N H R N R' C OH O R' O ] n
monomers PA66 PA610 PA 612 PA6 PA 11 PA 12 hexene diamine (C6) adipic acid (C6) hexene diamine (C6) sebacic acid (C10) hexene diamine (C6) dodecanic diacid (C12) caprolactam (C6) aminoundecanic acid (C11) aminododecanic acid (C12) Tm 260°C 220°C 215°C 220°C 185°C 178°C 吸水量 8.5% 3.3% 2.8% 9.5% 1.8% 1.5%
2 习题参考答案
高分子化学第二章习题参考答案思考题1、简述逐步聚合和缩聚、缩合和缩聚、线形缩聚和体形缩聚、自缩聚和共缩聚的关系。
参考答案：2、略举逐步聚合的反应基团类型和不同官能团的单体类型5例。
参考答案：逐步聚合的反应基团类型：羧基；羟基；氨基；酰氯基；异氰酸酯基；环氧基；酚羟基。
羧基可以与羟基、氨基反应；羟基可以与酰氯基、异氰酸酯基；环氧基反应；氨基可以与羧基、酰氯基和异氰酸酯基反应。
3、己二酸与下列化合物反应，哪些能形成聚合物？a、乙醇；b、乙二醇；c、甘油；d、苯胺；e、己二胺参考答案：己二酸可以与乙二醇、甘油、己二胺反应形成聚合物。
4、写出并描述下列缩聚反应所形成的聚酯结构，b-d聚酯结构与反应物配比有无关系？参考答案：a、HO—RCOOH以为重复单元的线形聚酯。
b、HOOCRCOOH＋HOR’OH等摩尔比时得为重复单元的线形聚酯。
所得的数均聚合度X n 与两官能团摩尔数之比r（r≤1）和反应程度P之间有：关系。
c、HOOCRCOOH＋R“（OH）3两基团等摩尔比时可形成体型网状结构，当羧基远大于羟基时，得到羧端基的低聚物，当羧基远小于羟基时，得到羟端基的低聚物。
d、HOOCRCOOH＋HOR’OH＋R“（OH）3两基团等摩尔比时可形成体型网状结构当羧基远大于羟基时，得到羧端基的低聚物，当羧基远小于羟基时，得到羟端基的低聚物。
5、下列多对单体进行线型缩聚：己二酸和己二醇，己二酸和己二胺，己二醇和对苯二甲酸，乙二醇和对苯二甲酸，己二胺和对苯二甲酸，简明点出并比较缩聚物的性能特征。
参考答案：己二酸和己二醇的缩聚物比己二酸和己二胺的缩聚物的熔点低，强度小，其原因是前者缩聚物之间没有氢键；己二酸和己二醇的缩聚物比己二醇和对苯二甲酸缩聚物的熔点低，强度小，其原因是后者分子链中引入了苯环；己二酸和己二醇的缩聚物比乙二醇和对苯二甲酸缩聚物的熔点低，强度小，其原因是后者分子链中引入了苯环，而且后者的乙二醇比己二醇的碳原子数小；己二醇和对苯二甲酸的缩聚物比己二胺和对苯二甲酸缩聚物的熔点低，强度小，其原因是后者分子链中有酰胺键，分子链间有氢键。
第2章逐步聚合习题参考答案
第二章 缩聚与逐步聚合反应-习题参考答案1．名词解释：逐步聚合；缩合聚合；官能团等活性；线型缩聚；体型缩聚；凝胶点；转化率；反应程度。
答：逐步聚合——单体转变成高分子是逐步进行的，即单体官能团间相互反应而逐步增长。
缩合聚合——由带有两个或两个以上官能团的单体之间连续、重复进行的缩合反应。
官能团等活性——在一定聚合度范围内，官能团活性与聚合物分子量大小无关。
线型缩聚——参加反应的单体都含有两个官能团，反应中形成的大分子向两个方向增长，得到线型缩聚物的一类反应。
体型缩聚——参加反应的单体中至少有一种单体含有两个以上的官能团，且体系平均官能度大于2，反应中大分子向三个方向增长，得到体型结构的聚合物的这类反应。
凝胶点——开始出现凝胶瞬间的临界反应程度。
转化率——参加反应的单体量占起始单体量的分数反应程度——参与反应的基团数占起始基团的分数。
3．由己二元酸和己二胺等摩尔合成尼龙—6,6。
已知聚合反应的平衡常数K=432，如果要合成聚合度在200的缩聚物，计算反应体系中的水含量应控制为多少？解：n X =n X =200，K=432代入此式可得： 224320.0108200w n K n X === 答：反应体系中的水含量应控制为0.0108 mol/L.4．计算等摩尔的对苯二甲酸与乙二醇反应体系，在下列反应程度时的平均聚合度和分子量。
0.500，0.800，0.900，0.950，0.995。
解： 等物质量条件下，有PX -=11，聚苯二甲酸乙二醇酯结构单元的分子量：M 0=192。
11n X p=-，n o n X M M ⨯=，因此各反应程度时的平均聚合度和分子量见下表：7．氨基己酸进行缩聚反应时，如在体系中加入0.2mol%的醋酸，求当反应程度P 分别达到0.950，0.980，0.990时的平均聚合度和平均分子量。
解： 方法1：2212 1.998'110.002a a ab b f N f N N N ⨯⨯===++++ 当p=0.950时，22202 1.9980.9502n X pf ==≈-⨯- 214010720=⨯=⨯=n o n X M M当p=0.980时，22482 1.9980.9802n X pf ==≈-⨯- 513610748=⨯=⨯=n o n X M M当p=0.990时，22912 1.9980.9902n X pf ==≈-⨯- 937910791=⨯=⨯=n o n X M M方法2：rpr r Xn 211-++=， NcNa Na r 2+==0.996 P=0.95, 20=XnP=0.98, 46=XnP=0.99, 83=Xn8．用Carothers 法计算下列聚合反应的凝胶点：（1）邻苯二甲酸酐+甘油，摩尔比3:2。
第二章逐步聚合习题及答案
第⼆章逐步聚合习题及答案第⼆章逐步聚合习题1、解释下列概念①反应程度和转化率②当量系数和过量分数③平衡缩聚和不平衡缩聚④均缩聚、混缩聚和共缩聚⑤线形缩聚和体型缩聚⑥平均官能度和凝胶点⑦管能团和官能度⑧热塑性树脂和热固性树脂⑨结构预聚物和⽆规预聚物2、讨论下列缩聚反应环化的可能性。
m=2—10。
①②3、写出并描述下列反应所形成的聚酯的结构，聚酯结构与反应物相对量有⽆关系。
如有关系，请说明差别。
4、等摩尔⼆元醇与⼆元酸在外加酸催化下进⾏缩聚，证明从P从0.98到0.99所需的时间与从开始到P=0.98所需的时间相近。
5、等摩尔⼆元酸与⼆元胺缩聚，平衡常数为1000，在封闭体系中反应，问反应程度和聚合度能达到多少？如果羧基起始浓度为4mol/L，要使聚合度达到200，需将[H2O]降低到怎样的程度？6、尼龙-1010是根据1010盐中过量的癸⼆酸控制相对分⼦质量的。
如果要求数均相对分⼦质量为2×104，反应程度为0.995，问配料时的当量系数和过量分数各是多少？7、等摩尔⼆元醇和⼆元酸缩聚，另加1.5%（mol）醋酸调节相对分⼦质量。
P=0.995及0.999时，聚酯的聚合度各为多少？加1%（mol）醋酸时，结果如何？（醋酸%（mol）浓度以⼆元酸计）8、等摩尔的⼆元酸和⼆元胺缩聚时，画出P=0.95，0.99和0.995时的数均分⼦质量分布曲线和重均分⼦质量分布曲线，并计算数均聚合度和重均聚合度，⽐较⼆者的相对分⼦质量分布的宽度。
9、计算下列混合物的凝胶点，各物质的⽐例为摩尔⽐a、邻苯⼆甲酸酐：⽢油=3.0：2.0b、邻苯⼆甲酸酐：⽢油=1.50：0.98c、邻苯⼆甲酸酐：⽢油=4.0：1.0d、邻苯⼆甲酸酐：⽢油：⼄⼆醇=1.50：0.99：0.00210、邻苯⼆甲酸酐与官能团等摩尔的季戊四醇缩聚，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。
第⼆章逐步聚合习题答案1．a.反应程度：参加反应的官能团与起始官能团总数之⽐。
2教材习题的参考答案-第二章缩聚和逐步聚合.doc
教材各章习题的参考答案第二章缩聚和逐步聚合思考题3.己二酸于下列化合物反应，哪些能形成聚合物？a.乙醇b.乙二醇c.甘油d.苯酐e.己二胺 key：b c e4.写并描述下列缩聚反应所形成的聚酯结构。
b-d聚酯结构与反应物配比有无关系？答：与反应物配比有关系。
15.体形缩聚时有哪些基本条件？平均官能度如何计算？答：首先体系应是多官能度体系，即f>2.然后进一步交联，从而生成体形聚合物。
平均官能度：若等基团数，则f=∑N if i∕∑N i若两基团数不等，则f=2NAf A∕NA+NB17.简述不饱和聚酯的配方原则和固化原理。
答：不饱和聚酯是主链中含有双键的聚酯，双键可与苯乙烯共聚而交联，用来生产玻璃纤维，增强塑料。
其固化原理：其固话原理分两个阶段：一是预聚缩，制备分子量数若干的线性聚合物。
二是玻璃纤维的粘结，成型和交联固化。
配方原则：如以对苯磺酸作催化剂，可令1.2mol丙二醇，0.67mol马来酸酐，0.33mol邻苯二甲酸酐。
其中丙二醇过量可弥补挥发损失，并封锁两端。
加甲苯或二甲苯作溶剂，帮助脱水，通氮或二氧化碳以防氧化变色。
18.比较合成涤纶聚酯的两条技术及其选用原则。
说明涤纶聚合度的控制方法和分段聚合的原因。
答：酯交换法：分三步1.甲酯化：对苯二甲酸与少过量甲醇反应，的对苯二甲酸二甲酯。
2.酯交换：对苯二甲酸二甲酯与乙二醇进行酯交换反应，形成聚酯低聚物。
3.终缩聚：使聚酯低酸物自缩聚或酯交换，借减压和高温，逐步提高聚合度。
直接酯化：对苯二甲酸与过量乙二醇在200c下先酯化成低聚合度的聚对苯二甲醇酯，而后在280c下终缩聚成高聚合度的最终聚酯产品。
控制方法：间接酯化。
甲酯化和酯交换阶段，并不考虑等基团数比。
终缩聚阶段根据乙二醇的馏出量，自然调节两基团数比，逐步逼近等当量，达到预定聚合度。
间接酯化：前段预缩聚条件270c，2000-3300pa，后段缩聚条件：280-285c，60-130pa分段聚合原因：能使副产物乙二醇不断流出，是对苯二甲酸乙二醇自缩聚或酯交换，逐步提高聚合度。
逐步聚合习题答案
（3）可排除小分子以提高P或者补加单体来补偿丁二醇的脱水损失。 （4）依题意，醋酸羧基为2×1.0％＝0.02mol 己二酸单体为（2-0.02）÷2＝0.99mol ∴
22 f 1.9900 0.99 1 0.02
根据
2 Xn 2 Pf
代入数据
2 44.53 2 P 1.9900
1 4、 证明： 外加酸催化： X n kC 0 t 1 7. 1 P
因为 P1= 0.98 时, X n 50 ；P2= 0.99 时, X n 100 kC0t2 + 1 = 100
kC0t1 + 1 = 50;
因
kC 0 t 2 99 kC 0 t1 49 t2 此： t 2 , 即 t2 = 2t1 1
5、解：
（1）—[CO(CH2)4COO(CH2)4O]— M0＝(112+88)/2=100，
M n 5000 Xn 50 M0 100
由
1 Xn P 0.9800 1 P
（2）r=Na/Nb=2×(1-0.005) /(2×1)=0.995
1 r 1 0.995 Xn 44.53 1 r 2rP 1 0.995 2 0.995 0.9800 M n X n M 0 44.53 100 4453
Na 2 Nb r rM 1010
∴羧基的摩尔数
故游离的羧基摩尔数为 Nb Na
也等于KOH的摩尔数
2 1 ( 1) M 1010 r
2 1 3 酸值＝ ( 1) MKOH 101 10 M 1010 r 2 1 3 ( 1) 56 10 5.10m gKOH / g1010 盐 374 0.98324
高分子化学第二章答案完整版
第二章缩聚和逐步聚合思考题2.1简述逐步聚合和缩聚、缩合和缩聚、线形缩聚和体形缩聚、自缩聚和共缩聚的关系和区别。
解(1)逐步聚合和缩聚逐步聚合反应中无活性中心，通过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。
缩聚是指带有两个或两个以上官能团的单体间连续、重复进行的缩合反应，缩聚物为主产物，同时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。
逐步聚合和缩聚归属于不同的分类。
按单体—聚合物组成结构变化来看，聚合反应可以分为缩聚、加聚和开环三大类。
按聚合机理，聚合反应可以分成逐步聚合和连锁聚合两类。
大部分缩聚属于逐步聚合机理，但两者不是同义词。
(2)缩合和缩聚缩合反应是指两个或两个以上有机分子相互作用后以共价键结合成一个分子，并常伴有失去小分子(如水、氯化氢、醇等)的反应。
缩聚反应是缩合聚合的简称，是指带有两个或两个以上官能团的单体间连续、重复进行的缩合反应，主产物为大分子，同时还有低分子副产物产生。
l-1、1-2、1-3等体系都有一种原料是单官能度，只能进行缩合反应，不能进行缩聚反应，缩合的结果，只能形成低分子化合物。
醋酸与乙醇的酯化是典型的缩合反应，2-2、2-3等体系能进行缩聚反应，生成高分子。
(3)线形缩聚和体形缩聚根据生成的聚合物的结构进行分类，可以将缩聚反应分为线形缩聚和体形缩聚。
线形缩聚是指参加反应的单体含有两个官能团，形成的大分子向两个方向增长，得到线形缩聚物的反应，如涤纶聚酯、尼龙等。
线形缩聚的首要条件是需要2-2或2官能度体系作原料。
体形缩聚是指参加反应的单体至少有一种含两个以上官能团，并且体系的平均官能度大于2，在一定条件下能够生成三维交联结构聚合物的缩聚反应。
如采用2-3官能度体系(邻苯二甲酸酐和甘油)或2-4官能度体系(邻苯二甲酸酐和季戊四醇)聚合，除了按线形方向缩聚外，侧基也能缩聚，先形成支链，进一步形成体形结构。
(4)自缩聚和共缩聚根据参加反应的单体种类进行分类，可以将缩聚反应分为自缩聚、混缩聚和共缩聚。
第二章 逐步聚合测验题--
第二章 逐步聚合测验题一．填空题1. 缩聚反应通常有 小分子 析出，所以结构单元分子量与单体分子量 不相等 。
2．线型缩聚的关键问题是 控制分子量 ；体型缩聚的关键问题是 凝胶点的控制 。
3. 等当量的二元醇和二元酸进行缩聚反应，设体系中起始羧基或羟基数为N 0，那么它等于 单体总量 ，也等于反应时间为t 时的酸和醇的 结构单元数 ，t 时残留羧基或羟基数N 等于当时的 大分子总数 。
4. 影响缩聚物聚合度的因素有 平衡常数 ， 反应程度 ， 基团数比 ；逐步聚合的实施方法有 熔融缩聚 ， 溶液聚合 ， 界面聚合 ， 固相聚合 。
5．邻苯二甲酸酐和甘油的摩尔比为1.50:0.98，缩聚体系的平均官能度为 ；邻苯二甲酸酐与等物质量的甘油缩聚，体系的平均官能度为 （精确到小数点后2位）。
6. 主链含—OCO —的聚合物一般称为_聚酯__，含—NHCO —的聚合物称为_聚酰胺，而含—NHCOO —的则称为_聚氨酯。
7. 在进行线性缩聚时，单体的官能度一般是_等于2_，而体型缩聚的单体的平均官能度是__大于2_______。
8. 计算体型缩聚的凝胶点有 carothers 方程和 flory 统计公式。
9. 在缩聚反应中聚合的聚合度稳步上升，延长聚合反应时间其主要目的在于提高_分子量__，而不是提高_转化率___。
二．名词解释平均官能度 摩尔系数三．选择题1. 合成具有-NH-COO-特征基团的单体类型是（C ）A. 二元酸+二元醇B. 二元酸+二元胺C. 二异氰酸酯+二元醇D. 二元酸+ 一元醇2. 对缩聚反应的特征说法错误的是(C )A 、无特定活性种B 、不存在链引发、连增长、链终止等基元反应C 、转化率随时间明显提高D 、在反应过程中，聚合度稳步上升3. 下列聚合物种按线型逐步聚合的聚合物是(C )A 、环氧树脂B 、碱催化酚醛树脂C 、聚芳砜D 醇酸树脂4. m 为（B C ）时，H 2N CH 2COOH m 进行缩聚反应易于环化反应。
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第二章逐步聚合习题
1、解释下列概念
①反应程度和转化率
②当量系数和过量分数
③平衡缩聚和不平衡缩聚
④均缩聚、混缩聚和共缩聚
⑤线形缩聚和体型缩聚
⑥平均官能度和凝胶点
⑦管能团和官能度
⑧热塑性树脂和热固性树脂
⑨结构预聚物和无规预聚物
2、讨论下列缩聚反应环化的可能性。
m=2 —10。
①
②K：h H. - ' , '"II
3、写出并描述下列反应所形成的聚酯的结构，聚酯结构与反应物相对量有无关系。
如有关系，请说明差别。
①HO——R--COOH
②HOOC一—COOH + HO-R-OH
③HO—-R--COOH + HO-R—OH
OH
④HO —
—R—COOH + HO-R-OH + HO R " OH
OH
4、等摩尔二元醇与二元酸在外加酸催化下进行缩聚，证明从P从0.98到0.99所需的时间与从开始到P=0.98所需的时间相近。
5、等摩尔二元酸与二元胺缩聚，平衡常数为1000，在封闭体系中反应，问反应程度和聚
合度能达到多少？如果羧基起始浓度为4mol/L，要使聚合度达到200,需将［H?。
］降低到怎
样的程度？
6、尼龙-1010是根据1010盐中过量的癸二酸控制相对分子质量的。
如果要求数均相对分子质量为
2X 104，反应程度为0.995，问配料时的当量系数和过量分数各是多少？
7、等摩尔二元醇和二元酸缩聚，另加1.5% ( mol)醋酸调节相对分子质量。
P=0.995及0.999 时，聚酯的聚合度各为多少？加1% (mol)醋酸时，结果如何？(醋酸% ( mol )浓度以二元酸计)
8、等摩尔的二元酸和二元胺缩聚时，画出P=0.95, 0.99和0.995时的数均分子质量分布曲线和重均分子质量分布曲线，并计算数均聚合度和重均聚合度，比较二者的相对分子质量分布的宽度。
9、计算下列混合物的凝胶点，各物质的比例为摩尔比
a、邻苯二甲酸酐：甘油=3.0 : 2.0
b、邻苯二甲酸酐：甘油=1.50 : 0.98
c、邻苯二甲酸酐：甘油=4.0 : 1.0
d、邻苯二甲酸酐：甘油：乙二醇=1.50 : 0.99: 0.002
10、邻苯二甲酸酐与官能团等摩尔的季戊四醇缩聚，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。
第二章逐步聚合习题答案
1.
a. 反应程度：参加反应的官能团与起始官能团总数之比。
转化率：参加反应的单体分子数与初始投料
单体分子数之比。
b. 当量系数：起始两种官能团数之比，记为丫，丫三1。
过量分数：过量单体的过量分子数与不过量单体的分子数之比。
c. 平衡缩聚：通常指平衡常数小于103的缩聚反应。
不平衡缩聚：通常指平衡常数大于103的缩聚反应，或根本不可逆的缩聚反应。
d. 均缩聚：由一种单体进行的缩聚反应
混缩聚；由两种均不能独自缩聚的单体进行的缩聚为混缩聚共缩聚：在均缩聚中加入第二种单体或在混缩聚中加入第三甚至第四种单体进行的缩聚反应。
e. 线型缩聚：2官能度单体或2-2体系的单体进行缩聚反应，聚合过程中，分子链线形增长，最终获得线型聚合物的缩聚反应。
体型缩聚：有官能度大于2的单体参与的缩聚反应，聚合过程中，先产生支链，再交联成体
型结构，这类聚合过程称为体型缩聚。
f. 平均官能度：反应体系中平均每一个分子带有的能参加反应的官能团数。
凝胶点：开始出现凝胶时的临界反应程度。
g. 官能团：单体分子中能参见反应并能表征反应类型的原子或原子团。
官能度；一个分子上参加反应的官能团数。
h. 热塑性树脂加热时可塑化、冷却时则固化成型，能如此反复进行这种受热行为的树脂。
热固性树
脂：体型缩聚中形成的线型和支链型预聚物可熔融塑化，受热后经固化反应形成体型聚合物。
该聚合物加热后不能再塑化、成型，把这样的预聚物称为热固性树脂。
i. 无规预聚物：结构不确定，未反应的官能团无规排布的预聚物。
结构预聚物：具有特定的活性端
基或侧基的预聚物。
2.
a. m=2时，3 -氨基酸易脱氨。
m=3 , 4时，易成稳定的五、六元环。
其余主要进行线型缩聚。
b. m=2, 3，二元酸在一定条件下可脱羧成五、六元酸酐。
其余主要进行线型缩聚。
单体成的
环越稳定，则单体越易环化，而不利于线型缩聚。
反之，成的环越不稳定，则不易成环，主要进行线型缩聚。
影响线型缩聚聚合物的分子量的因素；反应程度、反应平衡、单体的当量比
4.等摩尔反应，外加酸催化的聚酯合成反应中：-…=K'C t + 1=1/(1-P)
P=0.98时，二：=50,所需反应时间t1=49/ K '
P=0.99时，富1 =100，所需反应时间t2=99/ K 'C
所以，t2~ 2t1, P从0.98到0.99所需时间与从开始到P=0.98所需时间相近。
5.
封闭体系：「-=1/ (1-P) = K1/2+ 1 , P=0.97, =33。
开放体系：一=1/ (1-P) =[KC o/Pn w]"2T n w=0.1mol/l
6.
a. 尼龙-1010结构单元的平均分子量为厂5=169, ：L一二：二°。
二：=118。
b. 单体非等当量投料，页=(1+ Y)/( 1+ 丫-2 丫P)。
丫=0.993，q=0.007。
7.
①丫=0.985 , P=0.995 时，二:=80
P=0.999 时，二：=117
②丫=0.99, P=0.995 时，—=100
P=0.999 时，二=166
&按Carothers法计算:
a. Pc=0.833
b. Pc=0.844
c. 不能交联
d. Pc=0.838
按统计法计算：
a. Pc=0.707
b. Pc=0.714
c. Pc=1.158，不能交联
d. Pc=0.710
9.
a. =2.67
b. Pc=0.749
c. Pc=0.517。