聚合物合成与制备07年考题及答案

1、2007年考题1.聚酯改性可采用哪些方法，并分析性能特点。答：聚合物共聚共混改性：通过选择不同性质共聚共混物质以及之间的比例达到对聚酯不同性质的提高，具有可调节和可控制性。无机纳米粒子改性：将纳米粒子分散加入到聚酯树脂基体中，由于其具有大的比表面积，与基体间有很好的界面结合，可增强增韧复合材料。用天然植物纤维或粒子与聚酯共混制备复合材料，既降低成本又可提高体系的某些性能。粉煤灰(FA)基本是一种球状的粒子，可用于聚酯的改性提高复合材料的硬度。在聚酯树脂中添加绿茵酸酐、四溴酞酸酐和二溴新戊二醇等可使聚酯具有良好的阻燃性，但燃烧会产生大量黑烟，同时放出有毒烟气如HC1、HBr、CO 等，且含卤的U

2、P着火很难扑灭，因此有必要在阻燃性聚酯中添加发烟抑制剂。用水合氧化铝(ATH)或二氧化硅(Si0。)作为填料加入UP中能提高复合材料的电性能。2.举出几种可进行阳离子聚合的单体，并分析可进行阳离子聚合单体的特点答：异丁烯含甲基推电子基团；苯乙烯及其衍生物，苯环的共轭效应，若带有供电基团，无疑增加单体活性。乙烯基醚含有推电子基团。3.碳纤维的制造工艺包括哪几个主要步骤4.RTM和RIM是什么成型工艺答、RTM：树脂转移成型技术。它是把增强材料切成或制成预成型体（Preform），放入模腔之中。预成型体放置于合适的位置，以保证模具的密封。合模后，树脂被注射到模腔之内，流经增强体，把气体排出，并润湿

3、纤维（增强体），多余的树脂将从排气孔处排出模腔。之后，树脂在一定的条件下经固化后，取出是到制品。RIM: 反应注射成型是把单体注射到模具之中，在模具之中完成聚合反应的工艺过程。特点：快速混合两种或两种以上能发生反应的化合物，其注射温度和注射压力都很低。5.导电聚合物主要有哪些类型?试举例说明答：按结构和制备方法不同可分为结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类：复合型导电高分子材料复合型导电高分子材料根据加入基体聚合物中导电成分的不同分为两类：填充复合型导电高分子材料和共混复合型导电高分子材料填充复合型导电高分子材料一般是将抗静电剂及各种导电材料加入到基体聚合物中复合而成。抗静电剂多为

4、极性或离子型表面活性剂；导电材料主要有炭系材料、金属氧化物系材料、金属系材料、各种导电金属盐以及复合填料等多个品种。共混复合型导电高分子材料是将亲水性聚合物或结构型导电高分子与基体高分子进行共混，它们是抗静电材料和电磁屏蔽材料的主要用料，其用途十分广泛，是目前最具实用价值的导电塑料。亲水性共聚物，表面电阻率低，具有永久抗静电性能。结构型导电高分子这种导电聚合物按其结构特征和导电机理还可以分为三类：载流子为自由电子的电子导电聚合物导电过程中载流子是聚合物中的自由电子或空穴。聚合物中的兀键可以提供有限离域，当聚合物中具有共轭结构时，兀电子体系增大，电子的离域性增强，电子的可移动范围随之增大。当共轭

5、结构足够大时，化合物即可提供自由电子。具有跨键移动的兀键电子就是导电聚合物的载流子。目前已知的电子导电聚合物除早期发现的聚乙炔外，大多为芳香单环、多环以及杂环的共聚及均聚物。 载流子为正负离子的离子导电聚合物离子导电聚合物也属于高分子固体电解质，它允许离子在其中移动，同时对离子又具有溶剂作用，但不具有液态流动性和挥发性。离子导电聚合物主要有以下几类：聚醚、聚酯和聚酰亚胺。以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物。这类聚合物的侧链上常带有可以进行氧化还原反应的活性基团，当一段聚合物的两端接测定电极时，在电极电势的作用下，聚合物内的电活性基团发生氧化还原反应，在反应过程中伴随着电子转移的

6、过程发生。如果在电极之间施加电压，聚合物中将有电流通过，即产生导电现象。举例：复合型导电高分子材料：如橡胶与石墨的复合材料本征型导电高分子材料或结构型导电高分子材料按照机理分为电子型导电高分子例如聚乙炔，聚苯等、离子型导电高分子如聚环氧丙烷，聚环氧乙烷等、氧化还原导电高分子二、回答问题1.比较自由基活性聚合与负离子活性聚合的相同点和不同点答：都属于活性聚合有活性聚合共同的特征：快引发、慢增长、无终止和无连转移；聚合物分子量可控、分子量分布窄聚合物分子量与单体转化率成正比；聚合完成后，再加入单体能够继续聚合。活性自由基聚合是将活性聚合的可控性引入自由基聚合，使增长链自由基可逆钝化，即引入可逆终止

7、(又叫可逆失活)反应，使增长链自由基与其它物质(如外加链转移剂等)可逆结合成休眠的活性种，称之为休眠种。休眠种可以再活化并继续进行链增长反应。负离子活性聚合是活性聚合最一开始使用的方法，反应比较苛刻、适用单体少，从而限制了它们的广泛应用。与之相比，自由基聚合具有反应条件温和、适用单体广泛、合成工艺多样、操作简便、工业化成本低等优点。PS:活性自由基聚合类型：1）基于氮氧稳定自由基的体系（TEMPO）A：基本原理TEMPO,2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，其中TEMPO为自由基捕捉剂 +P.特点：MWD1.3；局限性：限于苯乙烯及其衍生物；TEMPO价格昂贵；反应速度慢。2）ATRP（atom

8、 transfer radical polymerization）原子转移自由基聚合A：基本原理B:特点优点：对杂质不敏感，过程简单局限：单体范围窄，催化剂难脱除，反应温度高3）反向ATRP目的：针对引发剂毒性大，难制备，过渡金属还原态不稳定原理：4）RAFT过程(Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer)思路：不可逆链转移副反应是导致聚合反应不可控主要因素之一，若链转移常数和浓度足够大，链转移反应由不可逆变为可逆，聚合行为也随之发生变化，由不可逆变为可逆。链转移剂：双硫酯（ZCS2R)反应机理：2.Ziegler-natta催化剂，茂金

9、属催化剂，茂后催化剂都是配位聚合的催化剂体系，试从聚合单体、产品结构、引发剂活性等多个方面进行比较（可以举例）聚合单体 产品结构 引发剂活性HDPE 线性 Z-N催化剂 PP PMMA 间规 高活性 茂金属 极性与非极性如乙烯与MMA 嵌段共聚物 高活性茂后 :“茂后” 烯烃聚合催化剂包括后过渡金属催化剂和非茂前过渡金属催化剂。后过渡金属烯烃聚合催化剂对极性官能团具有较强的耐受性，可催化乙烯与极性单体的共聚合反应，得到高分子量的功能聚烯烃材料。非茂前过渡金属烯烃聚合催化剂的结构可调变性大，经过结构与性能优化，可获得高活性和高共聚能力的新型催化剂，具有良好的工业应用前景；另外，通过配体结构的精心

10、设计和中心离子的选择，还可获得烯烃活性聚合催化剂，在温和的条件下，实现乙烯、丙烯、环烯烃的活性聚合与共聚合，从而设计合成结构明确的嵌段聚烯烃材料。3.通过负离子聚合方法制备丁苯橡胶时，通常采用非极性溶剂，有时还会添加一些极性组分。试分析聚合温度对上述两种体系中聚合物微观结构的影响（包括聚丁二烯微观结构和序列分布）4.（1）聚（3-羟基丁酸-CO-3-羟基戊酸酯）【PHBV】与聚（3-羟基丁酸酯）【PHB】在物理性质方面有何差别？如何制备这两种聚合物？（2）以反应式表述制备高分子量聚乳酸【PLA】的方法，聚（L-乳酸）【PLLA】的物理性能有什么特点？如何对它进行改性？答： Pm Tg 拉伸强度（Mpa）PHBV 179 10 40PHB 175(180) 4 40以真养产碱菌(A. eutrophus)为例，如以葡萄糖、果糖、乙酸盐等为碳源，产物为 PHB 葡萄糖+丙酸，产物为PHBV，HV含量在047mol%间 扩链剂:二异氰酸酯、三光气等PLLA疏水，结构规整，结晶度较高，防渗透性，光泽度高。增塑改性；共聚改性；共混改性；复合改性5.碳纳米管定义是什么？在用碳纳米管增强聚合物基复合材料时，可以通过哪些方法对碳纳米管进行表面处理？碳纳米管是所谓的“分子纤维