研究生高分子化学考试题目及部分答案--2012

2012年研究生现代高分子化学复试题目一、什么是三大合成材料？写出三大合成材料中各主要品种的名

称，并指出它们的聚合反应分别属于连锁聚合还是逐步聚合。

解：三大合成材料是指合成塑料、合成纤维和合成橡胶。

(1)合成塑料的主要品种有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等。上述四种单体的聚合反应均属连锁聚合反应。

聚乙烯

CH

nCH2CH2CH2

n

聚丙稀nCH2 CH CH

2CH CH3n

聚氯乙烯

nCH2 CHCl CH2CHCl n

聚苯乙烯nCH

2 CHC6H2CHC6H5n

上述四种单体的聚合反应均属连锁聚合反应。

(2)合成纤维的主要品种有：涤纶(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、锦纶(尼龙-6和尼龙-66)、腈

纶(聚丙烯腈)。

涤纶

nHO CH22OH+nHOOC COOH H O CH22OC C OH+ 2n-1 H2O

n

O O

逐步聚合

尼龙－6 nNH CH2 5CO NH CH2 5CO

n

○1用水作引发剂属于逐步聚合。○2用碱作引发剂属于连锁聚合。

尼龙－66

nH2N CH2 6NH2+nHOOC CH2 4COOH H NH CH2 6NHOC CH2 4CO OH+ 2n-1 H2O

n

逐步聚合

实际上腈纶常是与少量其它单体共聚的产物，属连锁聚合。

(3)合成橡胶主要品种有：丁苯橡胶，顺丁橡胶等。

丁苯橡胶

H2C CHCH CH2+H2C CHC6H2CH CHCH2CH2CHC6H5

连锁聚合

顺丁橡胶

nCH2CHCH CH2CH CHCH2

n

二、连锁聚合与逐步聚合的不同特点进行比较。

三、谈谈你对活性阴离子聚合的理解（概念、原理及应用等）。

四、等离子体对聚合和聚合物化学反应有何作用，传统聚合反应与

等离子体态聚合有何区别？

五、与引发剂引发聚合相比，光引发聚合有何优缺点？举例说明直

接光引发、光引发剂引发和光敏剂间接引发的聚合原理。

六、可控/“活性”自由基聚合的基本原则是什么？简述氮氧稳定

自由基法、引发转移终止剂法、原子转移自由基聚合法、可逆加成-断裂转移（RAFT）法可控自由基聚合的基本原理。

七、简要介绍ATRP体系组成，原理，适用体系，优点、缺点、存

在的问题、应用，你认为工业化的最大障碍，最新研究进展，我

国研究者做过哪些工作。

ATRP体系组成

ATRP体系：单体、引发剂、金属活化剂以及配体。

单体：除了苯乙烯以外，丙烯酸酯类、丙烯腈、丙烯酰胺等。

引发剂：活泼卤代烷，如α-卤代乙苯、α-卤代丙酸乙酯等。

金属活化剂: 通过其可逆氧化还原反应，实现特定基团在活性种与休眠种之间的可逆转移。因此作为金属活化剂必须有可变的价态，一般为低价态过渡金属盐如CuCl 和 CuBr、RuCl2等。

配体的作用：(a) 增加过渡金属盐活化剂在有机相中的溶解性，(b) 与过渡金属配位后对其氧化还原电位产生影响，从而可用来调节活化剂的活性。

基本原理

最先报导的原子转移自由基聚合（Atom Transfer Radical Polymerization，ATRP）体系，是以有机卤化物 R-X（如a-氯代乙苯）为引发剂，氯化亚铜/ 联二吡啶（bpy）为活化剂，在110℃下实现苯乙烯活性/可控自由基聚合。

八、四种主要聚合方法的概念、体系主要组成和优缺点比较（场所、

机理、产物、工艺等）。

本体聚合：单体本身在不加溶剂以及其它介质的条件下，由引发剂、光、热、辐射作用下引发的聚合反应。

优点：无杂质，产品纯度高，聚合设备简单。宜制造板材、型材、透明制品等。

缺点：体系粘度大，聚合热不易扩散，反应难以控制，易局部过热，分子量分布宽，影响机械性能。自动加速作用大，严重时可导致爆聚

溶液聚合：是将单体和引发剂溶于适当溶剂中，在溶液状态下进行的聚合反应。

优点：

（1）聚合热易扩散，聚合反应温度易控制；

（2）体系粘度低，自动加速作用不明显；反应物料易输送；

（3）体系中聚合物浓度低，向高分子的链转移生成支化或交联产物较少，因而产物分子量易控制，分子量分布较窄；

（4）可以溶液方式直接成品

缺点：

（1）单体被溶剂稀释，聚合速率慢，产物分子量较低；

（2）存在溶剂链转移反应，因此必须选择链转移常数小的溶剂，否则链转移反应会限制聚合产物的分子量；

（3）消耗溶剂，溶剂的回收处理，设备利用率低，导致成本增加；

（4）溶剂很难完全除去；

（5）溶剂的使用导致环境污染问题

悬浮聚合：通过强力搅拌并在分散剂的作用下，把单体分散成无数的小液珠悬浮于水中由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。

优点：

（1）体系粘度低，聚合热易扩散，聚合反应温度易控制，聚合产物分子量分窄；

（2）分子量比溶液聚合高，杂质比乳液聚合的少；

（3）聚合产物为固体珠状颗粒，易分离、干燥

缺点：

（1）存在自动加速作用；

（2）必须使用分散剂，且在聚合完成后，很难从聚合产物中除去，会影响聚合产物的x 性能（如外观、老化性能等）；

（3）聚合产物颗粒会包藏少量单体，不易彻底清楚，影响聚合物性能

乳液聚合：是在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌，使单体在水中分散成乳状液，由水溶性引发剂引发而进行的聚合反应

优点：

（1）水，廉价安全，聚合热易扩散，聚合反应温度易控制；

（2）聚合体系即使在反应后期粘度也很低，因而也适于制备高粘性的聚合物；

（3）聚合速率快，能获得高分子量的聚合产物，可低温聚合；

（5）可直接以乳液形式使用。

缺点：

（1）需固体产品时，分离繁琐，成本高；

（2）产品中留有乳化剂等杂质，产物纯净性稍差

九、活性聚合的特点？如何判断是否是活性聚合？活性自由基聚

合的应用？

活性聚合的特点:

（1）聚合产物的数均聚合度等于消耗掉的单体浓度与引发剂的初始浓度之比X n = [M]0×Conversion / [I]0

（2）聚合产物的数均分子量与单体转化率呈线性增长关系

（3）所有聚合物链同时增长，且聚合过程中增长连数量不变；聚合产物分子量具有单分散性

（4）聚合物具有活性末端，有再引发单体聚合的能力

如何判断是否是活性聚合: In([M]0/[M])与反应时间t呈线性关系。活性自由基聚合的应用

1. 嵌段共聚物的合成