高分子化學(第五版)潘祖仁版課后習題答案

1、高分子化學(第五版)潘祖仁版課后習題答案第一章 緒論思考題3. 寫出聚氯乙烯、聚苯乙烯、滌綸、尼龍-66、聚丁二烯和天然橡膠的結構式（重復單元）。選擇其常用分子量，計算聚合度。聚合物結構式（重復單元）聚氯乙烯-CH2CHCl- n聚苯乙烯-CH2CH(C6H5)-n滌綸-OCH2CH2O·OCC6H4CO-n尼龍66（聚酰胺-66）-NH(CH2)6NH·CO(CH2)4CO-n聚丁二烯-CH2CH=CHCH2 -n天然橡膠-CH2CH=C(CH3)CH2-n聚合物分子量/萬結構單元分子量/萬DP=n特征塑料聚氯乙烯聚苯乙烯515103062.510480024009602

2、900(9622885)足夠的聚合度，才能達到一定強度，弱極性要求較高聚合度。纖維滌綸聚酰胺-661.82.31.21.860+132=192114+112=226941205380極性，低聚合度就有足夠的強度橡膠順-聚丁二烯天然橡膠25302040546846005600(4630-5556)29005900(2941-5882)非極性，高分子量才賦予高彈性和強度5. 寫出下列單體的聚合反應式，以及單體、聚合物的名稱。答：序號單體聚合物aCH2=CHF氟乙烯-CH2-CHF-n聚氟乙烯bCH2=C(CH3)2異丁烯-CH2-C(CH3)2-n聚異丁烯cHO(CH2)5COOHw-羥基己酸-O

3、(CH2)5CO-n聚己內酯dCH2CH2CH2O丁氧環(huán)-CH2CH2CH2O-n聚氧三亞甲基eNH2(CH2)6NH己二胺+ HOOC(CH2)4COOH己二酸-NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO-n聚己二酰己二胺（聚酰胺-66，尼龍66）6. 按分子式寫出聚合物和單體名稱以及聚合反應式。屬于加聚、縮聚還是開環(huán)聚合，連鎖聚合還是逐步聚合？答：序號單體聚合物加聚、縮聚或開環(huán)聚合連鎖、逐步聚合aCH2=C(CH3)2異丁烯聚異丁烯加聚連鎖bNH2(CH2)6NH2己二胺、HOOC(CH2)4COOH己二酸聚已二酰己二胺，尼龍66縮聚逐步cNH(CH2)5CO己內酰胺尼龍6開環(huán)逐步（水或酸作

4、催化劑）或連鎖（堿作催化劑）dCH2=C(CH3)-CH=CH2異戊二烯聚異戊二烯加聚連鎖7. 寫出下列聚合物的單體分子式和常用的聚合反應式：聚丙烯腈、天然橡膠、丁苯橡膠、聚甲醛、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷。答：聚丙烯腈：丙烯腈CH2=CHCN天然橡膠：異戊二烯CH2=C(CH3)-CH=CH2丁苯橡膠：丁二烯+苯乙烯CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH-C6H5聚甲醛：甲醛CH2O聚苯醚：2，6二甲基苯酚聚四氟乙烯：四氟乙烯CF2=CF22聚二甲基硅氧烷：二甲基硅氧烷計算題1. 求下列混合物的數均分子量、質均分子量和分子量分布指數。a、組分A：質量 = 10g，分子量 = 30

5、000；b、組分B：質量 = 5g，分子量 = 70 000；c、組分C：質量 = 1g，分子量 = 100 000解：數均分子量質均分子量分子量分布指數 /=46876/38576 = 1.222. 等質量的聚合物A和聚合物B共混，計算共混物的和。聚合物 A：=35,000, =90,000；聚合物B：=15,000, =300,000解： 第2章 縮聚與逐步聚合 計算題8. 等摩爾的乙二醇和對苯二甲酸在280下封管內進行縮聚，平衡常數K=4，求最終。另在排除副產物水的條件下縮聚，欲得，問體系中殘留水分有多少？解：9. 等摩爾二元醇和二元酸縮聚，另加醋酸1.5%，p=0.995或0.999時

6、聚酯的聚合度多少？解：假設二元醇與二元酸的摩爾數各為1mol，則醋酸的摩爾數為0.015mol。Na=2mol，Nb=2mol，mol當p=0.995時，當p=0.999時，10. 尼龍1010是根據1010鹽中過量的癸二酸來控制分子量，如果要求分子量為20000，問1010鹽的酸值應該是多少？（以mg KOH/g計）解：尼龍1010重復單元的分子量為338，則其結構單元的平均分子量M=169假設反應程度p=1，尼龍1010鹽的結構為：NH3+（CH2）NH3OOC（CH2）8COO-，分子量為374。由于癸二酸過量，假設Na（癸二胺）=1，Nb（癸二酸）=1.0/0.983=1.0173，則

7、酸值第三章 自由基聚合 （這章比較重要）思考題2. 下列烯類單體適于何種機理聚合？自由基聚合、陽離子聚合還是陰離子聚合？并說明原因。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答：CH2=CHCl：適合自由基聚合，Cl原子的誘導效應是吸電子基團，但共軛效應卻有供電性，兩者相抵后，電子效應微弱。CH2=CCl2：自由基及陰離子聚合，兩個吸電子基團。CH2=CHCN：自由基及陰離子聚合，CN為吸電子基團，將使雙鍵電子云密度降

8、低，有利于陰離子的進攻，對自由基有共軛穩(wěn)定作用。CH2=C(CN)2：陰離子聚合，兩個吸電子基團（CN）。CH2=CHCH3：配位聚合，甲基（CH3）供電性弱，難以進行自、陽、陰三種聚合，用自由基聚合只能得無定型蠟狀物低、分子量，用陰離子聚合只能得到低分子量油狀物。CH2=C(CH3)2 ：陽離子聚合，CH3 是供電子基團，與雙鍵有超共軛。CH2=CHC6H5：三種機理均可，共軛體系電子容易極化和流力。CF2=CF2：自由基聚合，對稱結構，但氟原子半徑小，F體積小使四取締啊仍聚合。CH2=C(CN)COOR：陰離子聚合，取代基為兩個吸電子基（CN及COOR），兼有共軛效應。CH2=C(CH3)

9、-CH=CH2：三種機理均可，共軛體系。3. 下列單體能否進行自由基聚合，并說明原因。CH2=C(C6H5)2 ClCH=CHCl CH2=C(CH3)C2H5 CH3CH=CHCH3CH2=CHOCOCH3 CH2=C(CH3)COOCH3 CH3CH=CHCOOCH3 CF2=CFCl答：CH2=C(C6H5)2：不能，兩個苯基取代基位阻大小。ClCH=CHCl：不能，對稱結構。CH2=C(CH3)C2H5：不能，二個推電子基，只能進行陽離子聚合。CH3CH=CHCH3：不能，結構對稱。CH2=CHOCOCH3：醋酸乙烯酯，能，吸電子基團。CH2=C(CH3)COOCH3：甲基丙烯酸甲酯，

10、能。CH3CH=CHCOOCH3 ：不能，1，2雙取代，位阻效應。CF2=CFCl：能，結構不對稱，F原子小。計算題7. 過氧化二苯甲酰引發(fā)某單體聚合的動力學方程為：Rp=kPM(fkd/kt)1/2I1/2，假定各基元反應的速率常數和f都與轉化率無關，M0=2 mol·L-1，I=0.01 mol·L-1，極限轉化率為10%。若保持聚合時間不變，欲將最終轉化率從10提高到20，試求：（1）M0增加或降低多少倍？（2）I0增加或降低多少倍？I0改變后，聚合速率和聚合度有何變化？ （3）如果熱引發(fā)或光引發(fā)聚合，應該增加或降低聚合溫度？ Ed、Ep、Et分別為124、32 和8

11、 kJ·mol-1。解：（題意有修改）低轉化率下聚合動力學方程：令（1）當聚合時間固定時，C與單體初始濃度無關，故當聚合時間一定時，改變不改變轉化率。（2）當其它條件一定時，改變，則有：，即引發(fā)劑濃度增加到4.51倍時，聚合轉化率可以從10%增加到20%。由于聚合速率，故增加到4.51倍時，增加2.12倍。聚合度，故增加到4.51倍時，下降到原來0.471。即聚合度下降到原來的1/2.12。（3）引發(fā)劑引發(fā)時，體系的總活化能為：熱引發(fā)聚合的活化能與引發(fā)劑引發(fā)的活化能相比，相當或稍大，溫度對聚合速率的影響與引發(fā)劑引發(fā)相當，要使聚合速率增大，需增加聚合溫度。光引發(fā)聚合時，反應的活化能如下

12、：上式中無項，聚合活化能很低，溫度對聚合速率的影響很小，甚至在較低的溫度下也能聚合，所以無需增加聚合溫度。8. 以過氧化二苯甲酰做引發(fā)劑，苯乙烯聚合各基元反應的活化能為，是比較從50增至60以及從80增至90聚合速率和聚合度的變化。光引發(fā)的情況又如何？12. 以過氧化特丁基作引發(fā)劑，60時苯乙烯在苯中進行溶液聚合，苯乙烯濃度為1.0 mol·L-1，過氧化物濃度為0.01mol·L-1，初期引發(fā)速率和聚合速率分別為4.0´10-11和1.5´10-7 mol·(L·s) -1。苯乙烯-苯為理想體系，計算(fkd)、初期聚合度、初期動力

13、學鏈長和聚合度，求由過氧化物分解所產生的自由基平均要轉移幾次，分子量分布寬度如何？計算時采用下列數據：CM=8.0´10-5，CI=3.2´10-4，CS=2.3´10-6，60下苯乙烯密度為0.887 g·ml-1，苯的密度0.839 g·ml-1。解：M=1.0mol/LI=0.01mol/L60，苯乙烯偶合終止占77%，歧化終止占23%。若無鏈轉移，若同時發(fā)生單體、引發(fā)劑和溶劑轉移，則按下式計算：14. 聚氯乙烯的分子量為什么與引發(fā)劑溶度無關而盡決定于聚合溫度？試求40 ,50, 55，60攝氏度下聚氯乙烯的平均聚合度。與引發(fā)劑無關，有溫

14、度控制同理可得t=50T=55T=60時15. 用過氧化二苯甲酰作引發(fā)劑，苯乙烯在60下進行本體聚合，試計算鏈引發(fā)、向引發(fā)劑轉移、向單體轉移三部分在聚合度倒數中所占的百分比。對聚合有何影響？計算時用下列數據：I=0.04 mol·L-1，f =0.8；kd=2.0´10-6s-1，kp=176 L·(mol·s)-1，kt=3.6´107 L·(mol·s)-1，r(60)=0.887 g·mL-1，CI=0.05；CM=0.85´10-4。解：I=0.04mol/LM=0.887*1000/104=8.

15、53mol/L偶合終止：C=0.77，歧化終止：D=0.23第4章 自由基共聚合思考題1.見書 119頁計算題2、甲基丙烯酸甲酯（M1）濃度=5mol/L，5-乙基-2-乙烯基吡啶濃度=1mol/L，競聚率：r1=0.40，r2=0.69；a、計算聚合共聚物起始組成（以摩爾分數計），b、求共聚物組成與單體組成相同時兩單體摩爾配比。解：甲基丙烯酸甲酯（M1）濃度為5mol/L，5-乙基-2-乙烯基吡啶濃度為1mol/L，所以即起始共聚物中，甲基丙烯酸甲酯的摩爾含量為72.5%。因為，r1<1，r2<1，此共聚體系為有恒比共聚點的非理想共聚，在恒比共聚點上配料時，所得的共聚物組成與單體

16、組成相同，有 所以，兩單體摩爾配比為：3、氯乙烯（r1=1.67）與醋酸乙烯酯（r2=0.23）共聚，希望獲得初始共聚物瞬時組成和85%轉化率時共聚物平均組成為5%（摩爾分數）醋酸乙烯酯，分別求兩單體的初始配比。解：（1）當共聚物中醋酸乙烯酯的初始含量為5%時，將帶入下式：, 兩單體的初始配比為（2）85%轉化率時共聚物平均組成為5%（摩爾分數）醋酸乙烯酯,則 解得：兩單體的初始配比為15.1第5章 聚合方法計算題2. 計算苯乙烯乳液聚合速率和聚合度。已知：60時，kp=176 L(mol·s)-1，M=5.0mol·L-1，N=3.2´1014/ml，r=1.1

17、´1012(mol·s)-1解：4. 經典乳液聚合配方如下：苯乙烯100g，水200g，過硫酸鉀0.3g，硬脂酸鈉5g。試計算：a、溶于水中的苯乙烯分子數(ml1)，已知：20溶解度為0.02g/100g水，阿佛伽德羅數NA=6.023´1023mol-1。b、單體液滴數(ml1)。條件：液滴直徑1000nm，苯乙烯溶解和增溶量共2g，苯乙烯密度為0.9g·cm-3。c、溶于水中的鈉皂分子數(ml1) ，條件：硬脂酸鈉的CMC為0.13g·L-1，分子量為306.5。d、水中膠束數(ml1)。條件：每膠束由100個肥皂分子組成。e、水中過硫酸鉀分子數(ml1) ，條件：分子量為270。f、初級自由基形成速率r (分子·ml-1·s-1)。條件：50時，kd=9.5´10-7s-1。g、乳膠粒數(ml1) 。條件：粒徑100nm，無單體液滴。已知：苯乙烯密度0.9 g·cm-3，聚苯乙烯密度1.05 g·cm-3，轉化率50%。解：a. 20溶解度=0.02g/100g水，溶于水的苯乙烯質量：；苯乙烯的分子數：（阿佛伽德羅數NA=6.023´1023mol-1）水的體積： 溶于水的苯乙烯的分子數：b. 液滴直徑10