高分子化学-潘祖仁-习题答案-自由基聚合
潘祖仁《高分子化学》笔记和课后习题(含考研真题)详解(聚合方法)【圣才出品】
如温度降到三相平衡点以下，将有凝胶枂出，乳化能力减弱。
（5）浊点
非离子型乳化剂水溶液随温度升高而分相的温度，称为浊点。在浊点以上，非离子型表
面活性剂将沉枂出来。
3．乳液聚合机理
（1）成核机理
①胶束成核
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在经典乳液聚合体系中，由于胶束的表面积大，更有利于捕捉水相中的初级自由基和短 链自由基，自由基迚入胶束，引収其中单体聚合，形成活性种，这就是胶束成核。
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（1）临界胶束浓度
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在一定温度下，乳化剂开始形成胶束的浓度，称为临界胶束浓度（CMC）。CMC 值越
小的乳化剂，乳化能力越强。
（2）增溶
①定义
乳化剂的存在，将使单体的溶解度增加，这称为增溶作用。
②增溶的原因
a．单体伴随乳化剂分子的疏水部分增溶在水中；
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五、乳液聚合 1．乳液聚合概述 （1）定义 乳液聚合是指单体在水中分散成乳液状态的聚合。传统乳液聚合的基本配斱由单体、水、 水溶性引収剂和水溶性乳化剂四组分极成。 （2）特点 ①优点 a．以水作介质，环保安全，胶乳粘度低，便于混合传热、管道输送和连续生产； b．聚合速率快，产物分子量高，可在低温下聚合； c．胶乳可直接使用。 ②缺点 a．需要固体产品时，胶乳需经凝聚、洗涤、脱水、干燥等工序，成本高； b．产品中留有乳化剂，有损电性能等。 （3）乳化剂和乳化作用 ①传统乳液聚合中主要选用阴离子乳化剂，非离子型表面活性剂则配合使用。另外还有 阳离子乳化剂和两性乳化剂。 ②乳化剂的作用 a．降低表面张力，使单体分散成细小液滴； b．在液滴或胶粒表面形成保护层，防止凝聚，使乳液稳定； c．形成胶束，使单体增溶。 2．基本概念
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第一章绪论思考题1。
举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、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、乙二醇和对苯二甲酸等。
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，高分子由许多结构单元重复键接而成。
在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同,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，结构单元的元素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单元.聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104—106的同系物的混合物。
聚合度是衡量聚合物分子大小的指标.以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以X表示。
n2。
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重复键接而成的聚合物。
聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule)的同义词,也曾使用large or big molecule的术语。
从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体.根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下,而高聚物的分子量总要在万以上。
多数场合，聚合物就代表高聚物,不再标明“高”字。
齐聚物指聚合度只有几～几十的聚合物,属于低聚物的范畴。
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、聚丁二烯和天然橡胶的结构式（重复单元).选择其常用分子量，计算聚合度.聚合物结构式（重复单元）聚氯乙烯-［-CH2CHCl-]—n聚苯乙烯—[-CH2CH（C6H5)-]n涤纶—［-OCH2CH2O OCC6H4CO—]n尼龙66（聚酰胺—66)—［—NH（CH2）6NH CO（CH2)4CO-]n聚丁二烯—［—CH2CH=CHCH2-］n天然橡胶—［CH2CH=C(CH3)CH2-］n聚合物分子量/万结构单元分子量/万DP=n特征塑料聚氯乙烯聚苯乙烯5～1510~3062。
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第4章自由基共聚合一、选择题1．在自由基共聚中，具有相近Q、e值的单体发生（）。
A．理想共聚B．交替共聚C．非理想共聚【答案】A2．可以得到交替共聚物的单体是（）。
A．B．C．【答案】A3．一对单体的r1r2=0，共聚时将得到（）。
A．无规共聚物B．交替共聚物C．接枝共聚物D．嵌段共聚物【答案】B4．为了改进聚乙烯（PE）的黏接性能，需加入第二单体（）。
A．CH2=CH—COOHB．CH2=CH—COOCH3C．CH2=CH—CND．CH2=CH—OCOCH3【答案】D5．一对单体共聚合的竞聚率r1和r2的值将随（）。
A．聚合时间而变化B．聚合温度而变化C．单体的配比不同而变化D．单体的总浓度而变化【答案】B6．接枝共聚物可采用（）聚合方法。
A．逐步聚合反应B．聚合物的化学反应C．阳离子聚合D．阴离子聚合【答案】B7．（多选）自由基共聚合可得到（）共聚物。
A．无规共聚物B．嵌段共聚物C．接技共聚物D．交替共聚物【答案】AD二、填空题1．单体的相对活性习惯上______ 判定。
链自由基的相对活性用k12判定。
在用Q、e 值判断共聚行为时，Q值代表，e值代表。
若两单体的Q、e值均接近，则趋向于；若Q值相差大，则；若e值相差大，则倾向。
Q-e方程的主要不足是______ 。
【答案】用竞聚率倒数1/r1（=k12/k11）；共轭效应；极性；理想共聚；难以共聚；交替共聚；没有考虑位阻效应2．已知M1和M2的Q1=1.00，e1=−0.80，Q2=0.026，e2=−0.22，两单体的活性是大于；两单体分别均聚，的k p大于的k p。
【答案】M1；M2；M2；M13．根据共聚物大分子链中单体单元的排列顺序，共聚物分为、、和。
【答案】无规共聚物；交替基聚物；嵌段共聚物；接枝共聚物4．以n-BuLi为引发剂，制备丙烯酸酯（pK d=24）-苯乙烯（pK d=40）嵌段共聚物，其加料顺序为先聚合，再引发聚合。
【答案】苯乙烯；丙烯酸酯5．根据竞聚率不同，共聚类型有、、和四类。
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第3章自由基聚合（一）思考题1．烯类单体加聚有下列规律：①单取代和1，1-双取代烯类容易聚合，而1，2-双取代烯类难聚；②大部分烯类单体能自由基聚合，而能离子聚合的烯类单体却较少。
试说明原因。
答：①单取代烯类容易聚合是因为单取代基降低了双键对称性，改变其极性，从而提高单体参加聚合反应的能力。
1，1-双取代烯类在同一个碳原子上有两个取代基，促使极化，易于聚合，但若取代基体积较大，则只形成二聚体。
1，2-双取代烯由于位阻效应，加上结构对称，极化程度低，一般都难均聚，或只形成二聚体。
②乙烯基单体中，C＝Cπ键兼有均裂和异裂倾向，因此有可能进行自由基或离子聚合。
自由基呈中性，对π键的进攻和对自由基增长中的稳定作用并无严格的要求，几乎各种取代基对自由基都有一定的共振稳定作用。
所以大部分烯类单体能以自由基聚合。
而只有个别带强烈供电基团和吸电基团的烯类单体及共轭烯类单体可进行离子聚合。
2．下列烯类单体适用于何种机理聚合？自由基聚合、阳离子聚合还是阴离子聚合？并说明原因。
答：CH2＝CHCl：适合自由基聚合，-Cl是吸电子基团，也有共轭效应，但均较弱。
CH2＝CCl2：自由基及阴离子聚合，两个-Cl使诱导效应增强。
CH2＝CHCN：自由基及阴离子聚合，-CN为吸电子基团，并有共轭效应，使自由基、阴离子活性种稳定。
CH2＝C（CN）2：阴离子聚合，两个吸电子基团-CN，使吸电子倾向过强，不能进行自由基聚合。
CH2＝CHCH3：配位聚合，甲基（CH3）供电性弱。
CH2＝C（CH3）2：阳离子聚合，两个甲基有利于双键电子云密度的增加和阳离子的进攻。
CH2＝CHC6H5：三种机理均可，共轭体系中电子流动性较大，易诱导极化。
CF2＝CF2：自由基聚合，对称结构，但氟原子半径小。
CH2＝C（CN）COOR：阴离子聚合，取代基为两个吸电子基（CN及COOR），基团的吸电性过强，只能进行阴离子聚合。
CH2＝C（CH3）-CH＝CH2：三种机理均可，共轭体系电子流动性大，易诱导极化。
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第5章聚合方法一、问答题1．乳液聚合的一般规律是：初期聚合速率随聚合时间的延长而逐渐增加，然后进入恒速聚合。
之后，聚合速率逐渐下降。
试从乳液聚合机理和动力学方程分析发生上述现象的原因。
答：乳液聚合机理是：在胶束中引发，随后在乳胶粒中进行增长。
单体/聚合物乳胶粒平均只有一半含有自由基，因而其聚合速率方程为：R p＝k p[M][N]/2式中，k p为链增长速率常数；[M]为乳胶粒中的单体浓度；[N]为乳胶粒数目。
由速率方程可知，当聚合温度一定时，k p是常数，此时聚合速率主要取决于[M]和[N]。
在聚合初期，由于单体液滴（单体储库）存在，扩散速度一定，所以乳胶粒中的单体浓度[M]也近似为常数。
随着聚合反应的进行，乳胶粒的数目不断增多，由此导致聚合速度随聚合时间的延长而增大。
当聚合进行一定时间后，乳胶粒的数目达到最大值，同时单体液滴又未消失，此时[N]和[M]都近似恒定，所以聚合速度进入恒速期。
最后由于单体液滴消失，乳胶粒中的[M]急剧下降，导致聚合速率下降。
2．丙烯腈连续聚合制造腈纶纤维，除加入丙烯腈作主要单体外，还常加入丙烯酸甲酯和/或衣康酸（CH2=C（COOH）CH2COOH）辅助单体与其共聚。
试说明它们对产品性能的影响。
答：加入丙烯酸甲酯共聚是为了改善分子链的柔性，相对减少和隔离分子链上的氰基，以提高腈纶纤维的松软性和手感，同时也有利于染料分子的扩散进入；与衣康酸共聚是为了把少量―COOH基引入分子链（侧基），改善亲水性和对染料的结合能力。
3．界面缩聚体系的基本组分有哪些？对单体有何要求？水相通常为碱性，原因何在？聚合速率是化学控制还是扩散控制？试举出几种利用界面缩聚法进行工业生产的聚合物品种。
答：界面缩聚体系的基本组分有：互不相溶的两种溶剂例如水和CCl4；两种带活泼官能团的单体（通常为二元胺和二酰氯），分别溶于溶剂中，有时还加入表面活性剂（如季铵盐）。
所用单体必须是高活性的含活泼反应基团的双官能化合物，例如含活泼氢的二元胺或双酚A与含活泼氯的己二酰氯或光气（Cl—COCl）等。
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图 4-1 ；
图像特征：当 rl＞l 时，组成曲线处于恒比对角线的上方，并与另一对角线呈对称状态。 当 rl＜1 时，组成曲线处于恒比对角线的下方，并与另一对角线呈对称状态。
3．说明竞聚率 r1、r2 的定义，指明理想共聚、交替共聚、恒比共聚时竞聚率数值的特 征。
答：（1）竞聚率是指自增长速率常数与交叉增长速率常数的比值。r1＝k11/k12，即链自 由基 M1•与单体 M1 的反应能力和它与单体 M2 的反应能力之比，或两单体 M1、M2 与链自 由基 M1•反应时的相对活性。r2＝k22/k21，即链自由基 M2•与单体 M2 的反应能力和它与单 体 M1 的反应能力之比，或两单体 M1、M2 与链自由基 M2•反应时的相对活性。
以 M1、M2 代表 2 种单体，以～M1•、～M2•代表 2 种链自由基。二元共聚时有下列反 应。
链引发
链增长
链终止
由稳态假定：R12＝R21，故 k12[M1•][M2]＝k21[M2•][M1] 根据假定④
⑤和⑥两式相比，得
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7．甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、马来酸酐、醋酸乙烯酯、丙烯腈等单体与 丁二烯共聚，交替倾向的次序如何？说明原因。（提示：如无竞聚率数据，可用 Q、e 值）
答：【方法一】查表得题中单体的 Q、e 值如表 4-3 所示。 表 4-3
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同理
其中
。
形成 xM1 链段的概率为：
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高分子化学-潘祖仁-习题答案-自由基聚合(总9页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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。
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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。
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【答案】无规共聚物；交替共聚物；嵌段共聚物；接枝共聚物 【解析】根据大分子中结构单元的排列情况，二元共聚物有下列四种类型：①无规共聚 物 ： 两 结 构 单 元 M1 、 M2 按 概 率 无 规 排 布 ， M1 、 M2 连 续 的 单 元 数 不 多 ， ～ M1M2M2M1M2M2M2M1M1M2M1M1M1M2M2～。②交替共聚物：共聚物中 M1、M2 两 单元严格交替相间，～M1M2M1M2M1M2M1M2～。③嵌段共聚物：由较长的 M1 链段和 另一较长的 M2 链段构成的大分子。④接枝共聚物：主链由 M1 单元组成，支链则由另一种
二、填空题 1．单体的相对活性习惯上______判定。链自由基的相对活性用 k12 判定。在用 Q、e 值判断共聚行为时，Q 值代表______，e 值代表______。若两单体的 Q、e 值均接近，则趋 向于______；若 Q 值相差大，则______；若 e 值相差大，则倾向______。Q-e 方程的主要不 足是______。
率，温度、压力、溶剂极性等都会对竞聚率产生影响。
6．（多选）自由基共聚合可得到（ ）共聚物。 A．无规共聚物 B．嵌段共聚物 C．接技共聚物 D．交替共聚物 【答案】AD 【解析】无规共聚物和交替共聚物呈均相，遵循同一共聚合原理——自由基共聚合； 嵌段共聚物和接枝共聚物往往呈非均相，由多种聚合机理合成。因此，自由基共聚合可得到 无规共聚物和交替共聚物。
5．已知 M1 和 M2 的 Q1＝2.39，e1＝－1.05，Q2＝0.60，e2＝0.20，两种单体的共轭 效应是______大于______。从电子效应看，M1 是具有______取代基的单体，M2 是具有______ 取代基的单体。比较两种单体的活性：______大于______，两自由基的稳定性是：______大 于______，两种单体分别均聚合，______的 kp 大于______的 kp。
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第3章自由基聚合一、选择题1．一般自由基聚合反应进行到一定时间时，聚合体系中主要存在（）。
[北京理工大学2007研]A．只有单体B．单体＋聚合物C．单体＋二聚体＋三聚体D．以上全部【答案】B【解析】自由基聚合反应速率的特点是慢引发、快增长、速终止。
反应进行到一定时间时，主要是单体与聚合物，也有少量的二聚体、三聚体。
2．高压法自由基聚合制备聚乙烯得到高压聚乙烯，下列描述不正确的是（）。
[北京理工大学2007研]A．引发剂为微量氧气B．得到的聚乙烯为低密度聚乙烯C．聚合反应中不存在链转移反应D．得到的聚乙烯含短支链【答案】C【解析】高压法自由基聚合制备聚乙烯通常以微量氧或有机过氧化合物为引发剂在1500~3000kg/cm2压力下，温度为180℃时，聚合过程发生链转移反应，生成的聚乙烯带有较多支链，结晶度相对较低，并且由于支链存在，分子堆砌不紧密，使得密度较低。
3．下列单体只能进行自由基聚合的是（）。
[北京理工大学2007研]A．MMAB．丙烯C．氯乙烯D．异丁烯【答案】C【解析】A项，MMA碳链上有一个推电子基，一个强吸电子基，而且是1，1-二取代，可以进行自由基聚合和阴离子聚合；B项，丙烯碳链上的一个甲基作用弱，不能形成稳定的阳离子活性中心和稳定的烯丙基自由基，只能配位聚合；C项，氯乙烯中氯原子是吸电子基团，但p-π共轭效应却有供电子性，两者均较弱，只能进行自由基聚合；D项，异丁烯上是1，1-二取代的两个具有推电子效应的甲基，进行阳离子聚合。
4．关于自由基聚合平均动力学链长（ν）和平均聚合度（DP）的关系，假设没有任何链转移存在，下列描述正确的是（）。
[北京理工大学2007研]A．DP≥νB．ν与终止方式有关C．全部偶合终止时ν＝DPD．DP与终止方式无关【答案】A 【解析】AD 两项，无链转移存在时，DP ＝12C D +ν＝112C -ν，C 为偶合终止分率，D 为歧化终止分率。
C ≥0，所以DP ≥ν，且DP 与终止方式相关；B 项，()[][]1/21/2M 2I d t k fk k ν=，可知ν与终止方式无关；C 项，全部偶合终止时，C ＝1，D ＝0，ν＝1/2DP 。
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第5章聚合方法（一）思考题1．聚合方法（过程）中有许多名称，如本体聚合、溶液聚合和悬浮聚合，均相聚合和非均相聚合，沉淀聚合和淤浆聚合，试说明它们相互间的区别和关系。
答：（1）根据聚合物反应物的相态考虑，有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合。
①本体聚合是指不加其他介质,仅有单体本身和少量引发剂（或不加）的聚合；②溶液聚合是指单体和引发剂溶于适当溶剂的聚合；③悬浮聚合一般是单体以液滴状悬浮在水中的聚合，体系主要由单体、水、油溶性引发剂、分散剂四部分组成。
（2）根据聚合体系的溶解性，聚合反应可以分为均相聚合和非均相聚合。
①单体、溶剂、聚合物之间具有很好的相容性时，聚合为均相聚合；②单体、溶剂、聚合物之间相容性不好而产生相分离的聚合，为非均相聚合。
（3）在聚合初期，本体聚合和溶液聚合多属于均相体系，悬浮聚合和乳液聚合属于非均相体系。
①单体对聚合物溶解不好，聚合物从单体中析出时，此时的本体聚合成为非均相的沉淀聚合；②溶液聚合中聚合物从溶剂中析出，就成为沉淀聚合，有时也称为淤浆聚合。
2．本体法制备有机玻璃板和通用级聚苯乙烯，比较过程特征，说明如何解决传热问题、保证产品品质。
答：（1）有机玻璃板制备主要采用间歇本体聚合法。
为解决聚合过程中的散热困难、避免体积收缩和气泡产生，保证产品品质，将聚合分成预聚合、聚合和高温后处理三个阶段来控制。
①预聚合。
在90～95℃下进行，预聚至10%～20%转化率，自动加速效应刚开始较弱，反应容易控制，但体积已经部分收缩，体系有一定的粘度，便于灌模。
②聚合。
将预聚物灌入无机玻璃平板模，在（40～50℃）下聚合至转化率90%。
低温（40～50℃）聚合的目的在于避免或减弱自动加速效应和气泡的产生（MMA的沸点为100℃），在无机玻璃平板模中聚合的目的在于增加散热面。
③高温后处理。
转化率达90%以后，在高于PMMA的玻璃化温度的条件（l00～120℃）下，使残留单体充分聚合。
（2）通用级聚苯乙烯可以采用本体聚合法生产。
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第4章自由基共聚合一、选择题当两种单体的Q、e值越是接近时，越是（）。
[杭州师范大学2011研]A．难以共聚B．趋于理想共聚C．趋于交替共聚D．趋于恒比共聚【答案】B【解析】Q值的大小代表共轭效应，表示单体转变为自由基的容易程度；e值代表极性，吸电子基团使双键带正电，规定e为正值，带有供电子基团的烯类单体e为负值。
Q值相差较大，难以共聚。
e值相差较大的一对单体，有较大的交替共聚倾向。
Q、e相近的一对单体，往往接近理想共聚。
二、填空题单体的相对活性习惯上用1／r判定，自由基的相对活性用______判定。
在用Q-e值判断共聚行为时，Q值代表______，e值代表______；若两单体的Q值接近，则趋向于______；若两单体e值相差大，则趋向于______。
[北京理工大学2007研]【答案】k12；共轭效应；极性效应；理想共聚；交替共聚【解析】1/r=k12/k11表示同一自由基和异种单体的交叉增长速率常数与同种单体的自增长速率常数之比，可用来衡量两单体的相对活性。
k12是单体自由基与异种单体的反应速率常数，可用来表示自由基的相对活性。
Q-e方程：k12=P1Q2exp（－e1e2），P1、Q2其中分别为自由基和单体的共轭效应度量；e1、e2分别为自由基和单体的极性度量。
e值相差大的两单体，如苯乙烯-马来酸酐、苯乙烯-丙烯腈，则有较大的交替共轭倾向。
三、名词解释1．理想共聚[中科大2010、北京理工大学2007研]答：理想共聚是指r1·r2=1的共聚反应，分为两种情况：①r1=r2=1，是一种极端的情况，表明两链自由基均聚和共聚增长几率完全相等，此时，不论原料单体组成和转化率如何，共聚物组成总是与单体组成相同，称为理想恒比共聚；②r1·r2=1，或r1=1/r2，为一般理想共聚，表明不论何种链自由基与单体M1及M2反应时，反应的倾向完全相同。
2．竞聚率[北京理工大学2007研]答：竞聚率是单体均聚链增长速率常数和共聚链增长速率常数的比值（r1=k11/k12，r2=k22/k21），它表征两单体的相对活性，r值越大该单体越活泼；根据r值，可判断两单体能否共聚和共聚类型，例如r＞1表示自聚倾向比共聚大；r＜1表示共聚倾向大于自聚；r=0表示不能自聚。
(完整版)高分子化学第五版潘祖仁版课后习题答案
第一章绪论思考题1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、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、乙二醇和对苯二甲酸等。
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，高分子由许多结构单元重复键接而成。
在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，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，结构单元的元素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单元。
聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。
聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。
以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以DP 表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以X表示。
n2. 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重复键接而成的聚合物。
聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。
从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。
根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。
多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。
齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物，属于低聚物的范畴。
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、聚丁二烯和天然橡胶的结构式（重复单元）。
选择其常用分子量，计算聚合度。
4. 举例说明和区别：缩聚、聚加成和逐步聚合，加聚、开环聚合和连锁聚合。
高分子化学(第五版)--潘祖仁--参考答案
第一章绪论思考题1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、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、乙二醇和对苯二甲酸等。
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，高分子由许多结构单元重复键接而成。
在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，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，结构单元的元素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单元。
聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。
聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。
以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元X表示。
数目的平均值，以n2. 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重复键接而成的聚合物。
聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。
从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。
根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。
多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。
齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物，属于低聚物的范畴。
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、聚丁二烯和天然橡胶的结构式（重复单元）。
选择其常用4. 举例说明和区别：缩聚、聚加成和逐步聚合，加聚、开环聚合和连锁聚合。
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子的分子而成为新自由基，继续新链的增长，这一反应称为链转秱反应。
3．自由基聚合和逐步聚合的比较
表 3-1-1 自由基聚合和逐步聚合的比较
自由基聚合
线形缩聚
1．由链引収、链增长、链终止等基元反 1．丌能区分出链引収、链增长和链终止，
应组成，其速率常数和活化能各丌相同。链引各步反应速率常数和活化能基本相同
収最慢，是控制步骤
2．单体、低聚物、缩聚物中仸何物种乊
2．单体加到少量活性种上。使链迅速增 间均能缩聚，使链增长，无所谓活性中心
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长。单体-单体、单体-聚合物、聚合物-聚合 3．仸何物种间都能反应，使分子量逐步
b．无机过氧类
过硫酸盐，如过硫酸钾和过硫酸铵，具有水溶性，多用于乳液聚合和水溶液聚合。
③氧化-还原引収体系
氧化还原引収体系的组分可以是无机化合物或有机化合物，其性质可以是水溶性或油溶
性。活化能较低，可在较低温度（5-50℃）下引収聚合，且具有较高的聚合速率。
（2）引収剂分解动力学
①半衰期 t1/2
引収剂分解至起始浓度一半时所需的时间。
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①定义
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链自由基失去活性形成稳定聚合物的反应称为链终止反应。
②双基终止的方式
a．偶合终止
偶合终止是两自由基的独电子相互结合成共价键的终止方式。偶和终止的结果，大分子
的聚合度是链自由基结构单元数的 2 倍。
b．歧化终止
[I] ln
[I]0
kdt
t1/ 2
ln 2 kd
0.693 kd
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第4章自由基共聚合一、选择题1．在自由基共聚中，具有相近Q、e值的单体发生（）。
A．理想共聚B．交替共聚C．非理想共聚【答案】A2．可以得到交替共聚物的单体是（）。
A．B．C．【答案】A3．一对单体的r1r2=0，共聚时将得到（）。
A．无规共聚物B．交替共聚物C．接枝共聚物D．嵌段共聚物【答案】B4．为了改进聚乙烯（PE）的黏接性能，需加入第二单体（）。
A．CH2=CH—COOHB．CH2=CH—COOCH3C．CH2=CH—CND．CH2=CH—OCOCH3【答案】D5．一对单体共聚合的竞聚率r1和r2的值将随（）。
A．聚合时间而变化B．聚合温度而变化C．单体的配比不同而变化D．单体的总浓度而变化【答案】B6．接枝共聚物可采用（）聚合方法。
A．逐步聚合反应B．聚合物的化学反应C．阳离子聚合D．阴离子聚合【答案】B7．（多选）自由基共聚合可得到（）共聚物。
A．无规共聚物B．嵌段共聚物C．接技共聚物D．交替共聚物【答案】AD二、填空题1．单体的相对活性习惯上______ 判定。
链自由基的相对活性用k12判定。
在用Q、e 值判断共聚行为时，Q值代表，e值代表。
若两单体的Q、e值均接近，则趋向于；若Q值相差大，则；若e值相差大，则倾向。
Q-e方程的主要不足是______ 。
【答案】用竞聚率倒数1/r1（=k12/k11）；共轭效应；极性；理想共聚；难以共聚；交替共聚；没有考虑位阻效应2．已知M1和M2的Q1=1.00，e1=−0.80，Q2=0.026，e2=−0.22，两单体的活性是大于；两单体分别均聚，的k p大于的k p。
【答案】M1；M2；M2；M13．根据共聚物大分子链中单体单元的排列顺序，共聚物分为、、和。
【答案】无规共聚物；交替基聚物；嵌段共聚物；接枝共聚物4．以n-BuLi为引发剂，制备丙烯酸酯（pK d=24）-苯乙烯（pK d=40）嵌段共聚物，其加料顺序为先聚合，再引发聚合。
【答案】苯乙烯；丙烯酸酯5．根据竞聚率不同，共聚类型有、、和四类。
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第三章自由基聚合习题I. 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、80°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=CHCI，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, CICH=CHCI，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n - n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兀反应。
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？II. 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E 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。
(2) 过氧化二苯甲酰，过氧化二碳酸二乙基己酯，异丙苯过氧化氢。
(3) 过氧化氢-亚铁盐体系，过硫酸钾-亚硫酸盐体系，过氧化二苯甲酰-N,N 二甲基苯胺。
13.60 O C下用碘量法测定过氧化二碳酸二环己酯(DCPD的分解速率，数据列于下表，求分解速率常数k d(s-1)和半衰期t“2(hr)。
14. 解释引发效率、诱导分解和笼蔽效应。
15. 如何判断自由基聚合引发剂的活性？自由基聚合在选择引发剂时应注意哪些问题？16. 推导自由基聚合动力学方程时，作了哪些基本假定？17. 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？18. 在什么情况下会出现自由基聚合反应速率与引发剂浓度的下列关系？（1）一次；（2）零次；（3）二分之一与零次之间；（4）二分之一与一次之间。
19. 在什么情况下会出现自由基聚合反应速率与单体浓度的下列关系？（1）一次与一点五次之间；（2）一点五次；（3）一点五与二次之间。
20. 某一热聚合反应经测定属于参分子引发，试推导聚合反应速率方程，并写明在推导过程中作了哪些基本假定？21. 以过氧化二苯甲酰作引发剂，在60°C进行苯乙烯（密度为0.887）聚合动力学研究，引发剂用量为单体重量的0.109%, R=0.255 X 10-4mol/L • s, f=0.80，自由基寿命为0.82 秒，聚合度为2460。
（1）求k d、k p、k t 的大小，建立三个常数的数量级概念。
（2）比较单体浓度和自由基浓度的大小。
（3）比较R i、R p、R t 的大小。
22. 单体浓度0.2mol/L，过氧类引发剂浓度为 4.2 X 10-3mol/L,在60°C下加热聚合。
如引发剂半衰期为44hr，引发剂引发效率f=0.80 , k p=145L/mol • s, k t=7.0 X 107 L/mol • s，欲达5%专化率，需多少时间？23. 什么是自动加速现象？产生的原因是什么？对聚合反应及聚合物会产生什么影响？24. 什么是凝胶效应和沉淀效应？举例说明。
25. 氯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯聚合时，都存在自动加速现象，三者有何异同？26. 氯乙烯悬浮聚合时，选用半衰期适当（2 h r ）的引发剂，基本上接近匀速反应，解释其原因。
27. 用过氧化二苯甲酰作引发剂，苯乙烯聚合时各基元反应活化能为E d=125.6，E=32.6，E=10kJ/mol，试比较从50 °C增至60 °C以及从80 °C增至90 °C,讨论总反应速率常数和聚合度变化的情况。
28. 什么叫链专移反应？有几种形式？对聚合反应速率和聚合物的相对分子质量有何影响？29. 什么叫链专移常数？与链专移速率常数有何关系？30. 动力学链长的定义是什么？分析没有链专移反应与有链专移反应时动力学链长与平均聚合度的关系。
31. 以过氧化二特丁基作引发剂，在60°C下研究苯乙烯聚合。
已知苯乙烯溶液浓度为1.0 mol/L，引发剂浓度为0.01 mol/L，60 °C下苯乙烯密度为0.887g/ml，溶剂苯的密度为0.839g/ml （假定聚合体系为理想溶液体系）。
引发和聚合的初速率分别为 4.0 X 10-11和1.5 X 10-7 mol/L -s。
G=8.0 X 10-5，C=3.2 X 10-4，C S=2.3X 10-6。
求：（1 ）fk d=？（2）聚合初期聚合度。
（3）聚合初期动力学链长。
32. 按上题条件制备的聚苯乙烯相对分子质量很高，常加入正丁硫醇（C S=21 ）调节，问加入多少才能制得相对分子质量为8.5万的聚苯乙烯？33．用过氧化二苯甲酰作引发剂，苯乙烯在60 C 进行本体聚合。
已知[I]=0.04mol/L , f=0.8 , k d = 2.0 x 10-6s-1, k p = 176 L/mol • s, k t = 3.6 x 107 L/mol • s,60 °C下苯乙烯密度为0.887g/ml , C = 0.05 , G =0.85 x 10-4。
求：(1 )引发、向引发剂转移、向单体转移三部分在聚合度倒数中各占多少百分比？(2)对聚合度各有什么影响？34. 醋酸乙烯酯在60O C以偶氮二异丁腈为引发剂进行本体聚合，其动力学数据如下：[I]=0.026 x10-3 mol/L，[M]=10.86 mol/L ，f=1，k d = 1.16 x10-5s-1，k P = 3700 L/mol • s, k t = 7.4 x 107 L/mol • s, C M =1.91 x 10-4，歧化终止占动力学链终止的90%，求所得聚醋酸乙烯酯的聚合度。
35. 在100毫升甲基丙烯酸甲酯中加入0.0242克过氧化二苯甲酰，于60 °C下聚合，反应1.5 小时后得到3克聚合物，用渗透压法测得相对分子质量为831,500。
知60 °C下引发剂的半衰期为48小时，f=0.8 , C = 0.02 , C M =0.1 x 10-4，甲基丙烯酸甲酯密度为0.93 g/ml 。
求：(1)甲基丙烯酸甲酯在60 °C下的k p2/k t值。
(2)在该温度下歧化终止和偶合终止所占的比例。
36. 聚氯乙烯的相对分子质量为什么与引发剂浓度基本上无关而仅取决于聚合反应温度？试求45、50、60 °C下聚合所得聚氯乙烯的相对分子质量。
(C M = 125 exp[- 3 0 . 5/RT])37. 讨论下列几种链转移、链增长、再引发速率常数的相对大小对聚合反应速率和聚合物相对分子质量的影响：1) k P》k tr k a〜k P2) k P《《k tr ka〜k P3) k P》k tr k a〈k P4) k P《《k tr k a〈k P5) k P《k tr k a =038. 分析诱导期产生的原因？与阻聚剂有何关系？试从阻聚常数比较硝基苯、对苯醌、DPPH、三氯化铁和氧的阻聚效果。
第三章自由基聚合习题答案1. 解：聚乙烯是最简单的聚合物，主链无取代基，在考虑取代基的各种影响因素时，可以此为标准，其聚合热△H=-88.8kJ/mol。
(1) 位阻效应：单体中取代基间作用小，而聚合物中由于主链共价键约束而使取代基之间产生作用，从而储存了部分能量，因此取代基的空间效应对聚合物影响大于单体，含取代基的单体可将部分反应热以内能形式存储，从而使聚合热减小，例如，异丁烯，△ H=-54 kJ/mol。
(2) 共轭效应：取代基在单体中存在共轭效应，而形成聚合物后，共轭作用消失，共轭效应使内能降低，从而使聚合热降低。
例如丁二烯的聚合热厶H=-73.0 kJ/mol.(3) 电负性取代基：取代基电负性强时, 聚合热升高, 例如氯乙烯, △H=- 95.8 kJ/mol。
(4) 氢键和溶剂化作用：这种作用在单体中比在聚合物中要强得多，使聚合热降低，例如丙烯酸的聚合热△H=-67 kJ/mol。
2. 解：(1) 聚合和解聚处于平衡状态时的反应温度称为聚合上限温度。
聚合解聚平衡时的残存单体浓度称为平衡单体浓度。
-8 -1 -7 -1(2) 丁二烯：40C, [M]e=1.523 X 10 mol • L ; 80C, [M] e=3.766 X 10 mol • L 。
苯乙烯：40C, [M] e=6.36X 10-7mol • L-1; 80C, [M] e=1.335X 10-5mol • L-1。
3. 解：自由基聚合：通过自由基引发进行链增长得到高聚物的聚合反应。
阴离子聚合：由阴离子引发并进行增长的聚合反应。
阳离子聚合：由阳离子引发并进行增长的聚合反应。
4. 解：(1) CH 2=CH-Cl ，氯原子的诱导效应和共轭效应作用相反，且均较弱，所以离子聚合困难，只能自由基聚合。
(2) CH2=C(Cl) 2，结构不对称，同时比氯乙烯多一个氯原子，诱导作用加强，可进行阴离子和自由基聚合。
(3) CH2=CH-CN ，氰基为吸电子基团，可降低双键的电子云密度，可进行阴离子和自由基聚合，在一定条件下还可进行陪位聚合。
(4) CH2=CH(CN) 2 ，两个氰基的诱导吸电子作用过强，只能进行阴离子聚合。
(5) CH2=CHCH 3，甲基可产生供电超共轭效应，但强度不大，同时聚合产生的烯丙基自由基稳定，不会增长为大分子，故不发生自由基和离子聚合，只在特殊的络合引发剂作用下进行配位聚合。
(6) CH2=C(CH 3)2，两个甲基能产生较强的给电子效应，可进行阳离子聚合。