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： 224320.0108200

w 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P

X -=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 1.998'110.002

a a a

b 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 1.9980.980

2n 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-++=

， Nc

Na Na r 2+==0.996 P=0.95, 20=Xn

P=0.98, 46=Xn

P=0.99, 83=Xn

8．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。

（2）邻苯二甲酸酐+甘油，摩尔比3.00:1.95。

（3）邻苯二甲酸酐+甘油+乙二元醇，摩尔比3.00:1.95:0.002。

解：

(1) 两官能团等当量时，a a b b a b

f N f N N N +=+ 2332 2.432

f ⨯+⨯==+ 因为f >2，所以该体系可以发生交联。

凝胶点： 220.8332.4

c p f ==≈ （2）32 1.953⨯>⨯，邻苯二甲酸酐过量，两官能团等不当量。

223 1.95 2.363 1.95

b b a b f N f N N ⨯⨯⨯===++ 因为f >2，所以该体系可以发生交联。

凝胶点： 220.8462.36c p f

==≈ （3）多组分体系，在体系中加入少量乙二醇：

2()2(1.95320.002) 2.3643 1.950.002

a a c c a

b

c f N f N f N N N ⨯+⨯⨯+⨯==≈++++ 因为f >2，所以该体系可以发生交联。

凝胶点： 220.8462.36

c p f ==≈ 9．举例说明形成线型缩聚聚合物的条件。

答：

a-R-a ，b-R-b 体系或者a-R-b 体系形成线型缩聚物。例如己二酸与己二胺缩聚成聚酰胺-66（尼龙-66）

10.举例说明如何形成体型聚合物，归纳说明产生凝胶的条件

答：

2-3、2-4、或3-3官能度体系形成体型缩聚物。例如邻苯二甲酸酐与甘油或季戊四醇的反应。产生凝胶条件：有多官能团单体存在，且体系平均官能度大于2，聚合过程中发生分

子链间的交联现象。

11.为什么缩聚高分子产物的分子量一般都不大，在实践中通过哪些手段可提高缩聚产物的分子量。

答：

（1）受反应平衡常数K及体系中残留小分子的影响；受单体纯度的影响；两官能团等物质量的影响；体系中单官能团小分子影响；反应程度的影响。

（2）提高分子量的措施：提高体系的反应程度；及时排除小分子副产物；控制原料摩尔比，使两官能团等物质量；提高单体的纯度。