高分子化學詳解第五版高分子化學詳解第五版高分子化學詳解第五版合用標準文案第一章緒論思慮題舉例說明單體、單體單元、結構單元、重復單元、鏈節等名詞的含義，以及它們之間的互有關系和差異。答：合成聚合物的原料稱做單體，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，縮聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和對苯二甲酸等。在聚合過程中，單體經常轉變成結構單元的形式，進入大分子鏈，高分子由好多結構單元重復鍵接而成。在烯類加聚物中，單體單元、結構單元、重復單元相同，與單體的元素組成也相同，但電子結構卻有變化。在縮聚物中，不采用單體單元術語，由于縮聚時部分原子縮合成低分子副產物析出，結構單元的元素組成不再與單體相同。若是用2種單體縮聚成縮聚物，則由2種結構單元組成重復單元。聚合物是指由好多簡單的結構單元經過共價鍵重復鍵接而成的分子量高達104-106的同系物的混雜物。聚合度是衡量聚合物分子大小的指標。以重復單元數為基準，即聚合物大分子鏈上所含重復單元數量的平均值，以DP表示；以結構單元數為基準，即聚合物大分子鏈上所含結構單元數量的平均值，以Xn表示。舉例說明低聚物、齊聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子諸名詞的的含義，以及它們之間的關系和差異。答：合成高分子多數是由好多結構單元重復鍵接而成的聚合物。聚合物（polymer）能夠看作是高分子（macromolecule）的同義詞，也曾使用largeorbigmolecule的術語。從另一角度考慮，大分子能夠看作1條大分子鏈，而聚合物則是好多大分子的齊聚體。依照分子量或聚合度大小的不相同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但兩者并無嚴格的界限，一般低聚物的分子量在幾千以下，而高聚物的分子量總要在萬以上。多數場合，聚合物就代表高聚物，不再注明“高”字。齊聚物指聚合度只有幾~幾十的聚合物，屬于低聚物的范圍。低聚物的含義更廣泛一些。舉例說明和差異線形結構和體形結構、熱塑性聚合物和熱固性聚合物、非晶態聚合物和結晶聚合物。答：線形和支鏈大分子依靠分子間力齊聚成聚合物，聚合物受熱時，戰勝了分子間力，塑化或熔融；冷卻后，又凝聚成固態聚合物。受熱塑化和冷卻固化能夠屢次可逆進行，這種熱行為特稱做熱塑性。但大分子間力過大（強氫鍵）的線形聚合物，如纖維素，在熱分解溫度以下，不能夠塑化，也就不具備熱塑性。帶有潛藏官能團的線形或支鏈大分子受熱后，在塑化的同時，交聯成體形聚合物，冷卻后固化。今后受熱不能夠再塑化變形，這一熱行為特稱做熱固性。但已經交聯的聚合物不能夠在稱做熱固性。聚氯乙烯，生橡膠，硝化纖維：線形，熱塑性纖維素：線形，不能夠塑化，熱分解酚醛塑料模制品，硬橡皮：交聯，已經固化，不再塑化計算題求以下混雜物的數均分子量、質均分子量和分子量分布指數。a、組分A：質量=10g，分子量=30000；b、組分B：質量=5g，分子量=70000；c、組分C：質量=1g，分子量=100000優秀文檔合用標準文案解：數均分子量（常用到的公式MnmniMimi）nini(mi/Mi)Mnmimini(mi/Mi)105110/300005/700001/10000038576質均分子量MwmiMiwiMimi10300005700001100000105146876分子量分布指數Mw/Mn2.等質量的聚合物A和聚合物B共混，計算共混物的Mn和Mw。聚合物A：Mn=35,000,Mw=90,000；聚合物B：Mn=15,000,Mw=300,000解：設聚合物A和B的質量分別為m，則Mnmi2m221000nimm11MnAMnB3500015000MwmiMi(mi(A)Mi(A)mi(B)Mi(B))mi(A)Mi(A)mi(B)Mi(B)mimimi2m（A）（B）1MwB）（MwA2195000第2章縮聚與漸漸聚合4.等摩爾二元醇和二元酸經外加酸催化縮聚，試證明從開始到p=0.98所需的時間與p從0.98到0.99的時間周邊。計算自催化和外加酸催化聚酯化反應時不相同反應程度p下、[c]/[c]0與時間t值的關系，用列表作圖來說明。解：Xn11kc0t1p則p=0.98時，t149/kc0；p=0.99時，t299/kc0。tt2-t150/kc0t1，可見這兩段所需的時間周邊。5.由1mol丁二醇和1mol己二酸合成Xn5000的聚酯，試作以下計算：優秀文檔合用標準文案a．兩基團數相等，忽略端基對Xn的影響，求停止縮聚的反應程度p；b.在縮聚過程中，若是有0.5mol%丁二醇脫水成乙烯而損失，求達到同一反應程度時的Mn。c.如何補償丁二醇脫水損失，才能獲得同一Mn的縮聚物？d．假設原始混雜物中羧基的總濃度為2mol，其中1.0%為醋酸，無其他因素影響兩基團數比，求獲得同一數均聚合度所需的反應程度p。解：a.忽略端基時，XnMn500050，Xn1M0100p1b.，r0.995，1r44.53，MnXnM01004453Xn2rp1rc.由Xn1r可知，p相同時，r越大，則Xn越大；r相同時，p越大，則Xn越大。因此，rr12rp減小時，可經過增大p以達到Mn不變。當r減小為、Mn不變即Xn不變時，Xn1r1pr2rp10.99525010.995pd.NA=N(丁二醇)=1mol，NB=N(己二酸)=(2-2×1.0%)/2=0.99(mol)，NC=N(醋酸)=2×1.0%=0.02(mol)，Na=2NA=2N(丁二醇)=2mol，則NaNb22fNBNCNAXn222pf21.99p8.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，求最后Xn。另在消除副產物水的條件下縮聚，欲得Xn100，問系統中殘留水分有多少？解：Xn1K131pXn1K1ppnw優秀文檔K

合用標準文案100nwnw41049.等摩爾二元醇和二元酸縮聚，另加醋酸1.5%（以二元酸計），p=0.995或0.999時聚酯的聚合度多少？解：假設二元醇與二元酸的物質的量各為n摩爾，則醋酸為，有rNa，式中Na=N-OH=2n，,Nb2NbNbN-COOH(二元酸)2n，Nb'N-COOH(醋酸則r2n2n2當p=0.995時，1r1Xn2rp1r當p=0.999時，1r1Xn2rp1r等摩爾己二胺和己二酸縮聚，p=0.99和，試畫出數量分布曲線和質量分布曲線，并計算數均聚合度和重均聚合度，比較兩者分子分子量分布的寬度。解：Xn1、Xw1p、XwXw1p1p1pXn鄰苯二甲酸酐與甘油或季戊四醇縮聚，兩種基團數相等，試求：a.平均官能度b.按Carothers法求凝膠點c.按統計法求凝膠點解：設鄰苯二甲酸酐、甘油、季戊四醇的物質的量分別為n1、n2、n3，則2n1=3n2=4n3，n2=2/3n1，n3=1/2n1a、平均官能度：1）鄰苯二甲酸酐-甘油系統：fn12n23n1n22）鄰苯二甲酸酐-季戊四醇系統：fn12n34n1n3b、Carothers法：1）鄰苯二甲酸酐-甘油系統：pc22f2）鄰苯二甲酸酐-季戊四醇系統：pc22f優秀文檔合用標準文案c、Flory統計法：1）鄰苯二甲酸酐-甘油系統：pc10.703,r1,1[rr(f2)1/22）鄰苯二甲酸酐-季戊四醇系統：pc10.577,r1,1r(f2)1/2[r注意：1，公式中：pc[rr(f2)1/2f為支化單元（多官能度單體Af(f>2)）的官能度；．．r為反應系統中與支化單元所含官能團(A)相同的所有官能團與其他官能團的數量之比，即rNa；Nb為支化單元所含的官能團(A)的數量與反應系統中該官能團的總數之比，即（）NAffAfNaAfNa總。NAfANAffAf本題中r1,1（Na=Nb，fA=0）。制備醇酸樹脂的配方為1.21mol季戊四醇、0.50mol鄰苯二甲酸酐、0.49mol丙三羧酸[C3H5(COOH)3]，問能否不產生凝膠而反應完好？解：由N(-OH)=1.21×4=4.84(mol)，N(-COOH)=0.50××3=2.47(mol)，可知醇過分。則：f22pcff＞2，反應最后將產生凝膠，只有當控制反應程度小于0.89時才不會產生凝膠。第三章自由基聚合6.苯乙烯溶液濃度0.20molL-1,過氧類惹起劑濃度為4.010-3molL-1,在60℃下聚合，如惹起劑半衰期44h,惹起劑效率，kp=145L·mol-1·s-1，kt=7.0107L·mol-1·s-1,欲達到50%轉變率，需多長時間？-1，[I]0×10-3-15-1-1，解：已知[M]0=0.20mol·Lmol·L，t1/2=44h=1.584×10s，，kp=145L·mol·skt=7.0107L·mol-1·s-1kd4.375106s1t1/2（1）當惹起劑濃度隨時間不變時，由ln1kp(fkd)1/2[I]1/2t得1Ckt優秀文檔合用標準文案ln11451061/21031/2t1(107))t94h145.236107（）當惹起劑濃度時間變化時，由ln12k(f)[I]1/2(1ekdt/2)得21Cpkdkt01-6ln2145(107)1/2103)1/2(1e4.37510t/2)1106t12.以過氧化特丁基作惹起劑，60℃時苯乙烯在苯中進行溶液聚合，苯乙烯濃度為1.0molL-1，過氧化物濃度為-1，初期惹起速率和聚合速率分別為-11和10-7-1-1。苯乙烯-苯為理想體L4.010molLs系，計算(fkd)、初期聚合度、初期動力學鏈長和聚合度，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？計算時采用以下數據：CM=8.010-5，CI10-4，CS10-6，60℃下苯乙烯密度為0.887gmL-1，苯的密度0.839gmL-1。解：已知molL-1，[I]=0.01molL-1，Rp107molL-1s-1，Ri4.01011molL-1s-1(1104)839則[S]887-1)789.50(molL由R2fk[I]得fkdR101191di2.010(s)i2[I]2Rp1073750Ri1011由于60℃時，苯乙烯偶合停止占77%，歧化停止占23%。則：若無鏈轉移，（）3750Xn0C/2D若同時發生單體、惹起劑和溶劑轉移，已知CM10-5，CI10-4，CS=2.310-6，有：11CC[I]C[S]Xn（）MI[M]S[M]Xn01105104106104Xn3717過氧化物分解產生的自由基平均轉移次數RtrMRtrIRtrSRiktrM[M][M]ktrS[M][S]ktrI[M][I]Ri優秀文檔合用標準文案Rp[S][I]Ri(CmCS[M]CI[M])(CC[S]C[I])mS[M]I[M]105104106)用過氧化二苯甲酰作惹起劑，苯乙烯在60℃下進行本體聚合，試計算鏈惹起、向惹起劑轉移、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？計算時用以下數據：[I]=0.04molL-1，；kd=2.010-6s-1，kp=176L(mols)-1，kt=3.6107L(mols)-1，(60℃)=0.887gmL-1，CI；CM=0.8510-4。解：，[M]=0.887×1000/104=8.53(mol/L)kp[M]11762(fkdkt)1/2[I]1/21061070.04)1/2若無鏈轉移，（），式中偶合停止C=0.77，歧化停止Xn0C/2D則（Xn）00.77/2發生向惹起劑轉移、向單體轉移時，11CMCI[I]11041.5635103（Xn）（）[M]XnXn011（X）C0.85104C[I]/[M]Mn079.54%、5.44%、I15.00%11.563510-311031XnXnXn第4章自由基共聚合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，r2=0.69；a、計算聚合共聚物初步組成（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，因此f105,f20166F10r1f102f10f202r2f202r1f102f10f20即初步共聚物中，甲基丙烯酸甲酯的摩爾含量為72.5%。由于，r1<1，r2<1，此共聚系統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組成相同，有F1f11r22r1r2優秀文檔合用標準文案M10f117因此，兩單體摩爾配比為：M20f2333、氯乙烯（r1=1.67）與醋酸乙烯酯（r2）共聚，希望獲得初始共聚物瞬時組成和85%轉變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，氯乙烯的初始含量則為95%，即F1095%,F205%r1f102f10f20代入F102，計算得f100.92，f20rf022f0f0rf0211122兩單體的初始配比為M10f1M2f20（2）85%轉變率時共聚物平均組成為5%（摩爾分數）醋酸乙烯酯，即C=85%，F10.95，F20.05。C85%,F1f101Cf1Cf100.15f①11f10F10.605f10.395,C11f11f10②1f1解得：f10.868,f10兩單體的初始配比為M10f1469＝M20f231第5章聚合方法2.計算苯乙烯乳液聚合速率和聚合度。已知：60℃時，kp=176L-1-1-114-1，mols，[M]=5.0molL，N=3.210mL=1.11013mol-1s-1。kp[M]nN1761014103104(molL1s1)解：RpNA1023kp[M]56104Xn10131033.比較苯乙烯在60℃下本體聚合和乳液聚合的速率和聚合度。乳膠粒數1015-1-1，mL，[M]=5.0molL=5.01012mL-1s-1。兩系統的速率常數相同：kp=176Lmol-1s-1,kt107Lmol-1s-1。優秀文檔合用標準文案解：本體聚合：RiNA5.01012103109(molL1s1)6.0231023R1/21091/2Rpkp[M]106(moll1s1)i23.61072ktRp10-6103Ri109Xn103C/2D0.77/2乳液聚合：kp[M]nN153Rp1761010