2023年高分子化学第五版课后习题答案资料

千里之行，始于足下让知识带有温度。第第2页/共2页精品文档推荐高分子化学第五版课后习题答案资料绪论

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，以及它们之间的互相关系和区分。

2种单体缩聚成缩聚物，则由2种

104-106的同系物的混合物。

DP表示；

X表示。

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分。

polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义

largeorbigmolecule的术语。

1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚拢体。

~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。

写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和自然 橡胶的结构式（重复单元）。挑选其常用

结构式（重复单元）

CHCl-]-n

-[-CH

CH(C6H5)-]n

-[-OCH

CH2OOCC6H4CO-]n

66（聚酰胺-66）

)6NHCO(CH2)4CO-]n

CH=CHCH2-]n

-[CH

CH=C(CH3)CH2-]n

分子量/万结构单元分子量/

DP=n特征

5~15

62.5104800~2400960~2900(962~2885)足够的聚合度，才干达到一定强度，弱极性要求较高聚合度。

-661.8~2.31.2~1.860+132=192114+112=22694~12053~80极性，低聚合度就有足够的强度

-聚丁二烯

25~30

54684600~5600(4630-5556)2900~5900

非极性，高分子量才给予高弹性和强度

举例说明和区分：缩聚、聚加成和逐步聚合，加聚、开环聚合和连锁聚合。

-聚合物组成结构变化，可将聚合反应分成缩聚、加聚、开环聚合三大类；而按机理，可分成逐步聚合和连锁聚合两

）缩聚、聚加成和逐步聚合

）加聚、开环聚合和连锁聚合

-键断裂后而聚合成线形聚合物的反应称作开环聚合。近年来，开环聚合有了较大的进展，可另列一类，与缩聚和加

写出下列单体的聚合反应式，以及单体、聚合物的名称。

=CHFb.CH2=C(CH3)2c.HO(CH2)5COOH

(CH2)6NH+HOOC(CH2)4COOHCH2-CH2CH

-O||d.

单体聚合物

CH

=CHF氟乙烯-[-CH2-CHF-]-n聚氟乙烯

CH

=C(CH3)2异丁烯-[-CH2-C(CH3)2-]-n聚异丁烯

HO(CH

)5COOH-羟基己酸-[-O(CH2)5CO-]-n聚己内酯

CH

CH2CH2O丁氧环

—-——──┘-[-CH2CH2CH2O-]-n

NH

(CH2)6NH己二胺+-[-NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO-]-n聚己二酰己二胺（聚

)4COOH己二酸酰胺-66，尼龙66）

按分子式写出聚合物和单体名称以及聚合反应式。属于加聚、缩聚还是开环聚合，连锁聚合还是逐步聚合？

a.[CH2=C(CH3)2]nb.[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]nc.[NH(CH2)5CO]nd.[CH2C(CH3)=CHCH2]n————————

单体聚合物加聚、缩聚或开环聚合连锁、逐步聚合

CH

=C(CH3)2异丁烯聚异丁烯加聚连锁

NH

(CH2)6NH2己二胺、

)4COOH己二酸聚已二酰己二胺，尼龙66缩聚逐步

NH(CH

)5CO己内酰胺

————┘尼龙6开环逐步（水或酸作催化剂）或连锁（碱作催化

CH

=C(C

H3)-CH=CH2

聚异戊二烯加聚连锁

写出下列聚合物的单体分子式和常用的聚合反应式：聚丙烯腈、自然 橡胶、丁苯橡胶、聚甲醛、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚二

CH

=CHCN→

CH

=C(CH3)-CH=CH2→

+苯乙烯CH

=CH-CH=CH2+CH2=CH-C6H5→

CH

O

2，6二甲基苯酚CH3CH3OHCH3CH3On+O2

CF

=CF2→2

Cl-Si-ClCH3CH3H2O-HClO-SiCH3CH3n

举例说明和区分线形结构和体形结构、热塑性聚合物和热固性聚合物、非晶态聚合物和结晶聚合物。

举例说明橡胶、纤维、塑料的结构-性能特征和主要差别。

聚合度Tg/℃

Tm/℃分子特性聚拢态机械性能

涤纶90~12069258极性晶态高强高模量

-66

50265强极性晶态高强高模量

顺丁橡胶~5000-108-非极性高弹态低强高弹性

5000~1万-123-40非极性高弹态低强高弹性

聚乙烯1500~1万-125130非极性晶态中强低模量

81-极性玻璃态中强中模量

130℃）；较高的聚合度或

175℃），强度也高，已经进入工程塑料的范围。聚氯乙烯含有

什么叫玻璃化温度？橡胶和塑料的玻璃化温度有何区分？聚合物的熔点有什么特征？

规整的微结构、适当极性基团的引入都有利于结晶，如低密度聚乙烯、等规聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺-66

求下列混合物的数均分子量、质均分子量和分子量分布指数。

、组分A：质量=10g，分子量=30000；b、组分B：质量=5g，分子量=70000；

、组分C：质量=1g，分子量=100000

/170000/530000/101510)/(iiiiiiinMmmnMnnmM

300005700001100000

51iiwiiimMMwMm

M/nM=46876/38576=1.22

等质量的聚合物A和聚合物B共混，计算共混物的

M和wM。

A：

M=35,000,wM=90,000；

B：

M=15,000,wM=300,000

210002nBnAnMmMmmM

..mMmMmMwBwAw

2章缩聚与逐步聚合

.通过碱滴定法和红外光谱法，同时测得21.3g聚己二酰己二胺试样中含有2.5010-3mol羧基。按照这一数据，计算得数均分

8520。计算时需作什么假定？如何通过试验来确定的牢靠性？如该假定不行靠，怎样由试验来测定正确的值？

inNmM，gmi3.21，852022*5.23.213nM，310*5.2iN

COOH和NH

摩尔数以及大分子的摩尔数来验证假设的牢靠性，假如大分子的摩尔数等于COOH

NH

的一半时，就可假定此假设的牢靠性。

羟基酸HO-(CH

)4-COOH举行线形缩聚，测得产物的质均分子量为18,400g/mol-1，试计算：a.羧基已经醌化的百分比b.数

c.结构单元数

X

100,18400

MMw

pXMMX11

和得：p=0.989，故已酯化羧基百分数为98.9%。

,1

wMPMM

.92

9251

MMXnn

等摩尔己二胺和己二酸举行缩聚，反应程度p为0.500、0.800、0.900、0.950、0.980、0.990、0.995，试求数均聚合度nX、

和数均分子量nM，

并作nX－p关系图。

0.5000.8000.9000.9500.9700.9800.9900.995

Xn1125102033.350100200

/212.551016.652550100

=113；Xn=1824458311482278378156681131822618

等摩尔的乙二醇和对苯二甲酸在280℃下封管内举行缩聚，平衡常数K=4，求终于

X。另在排解副产物水的条件下缩聚，

100

X，问体系中残留水分有多少？

31

1KpXn

molnnKpnKpX

wwn/10*4100114

等摩尔二元醇和二元酸缩聚，另加醋酸1.5%，p=0.995或0.999时聚酯的聚合度多少？

1mol，则醋酸的摩尔数为0.015mol。N

=2mol，Nb=2mol，015.0'

Nmol

.0

.0*222

,

baNNNr

p=0.995时，

.79

.0*985.0*2985.01985.01211rprrXn

p=0.999时，

.116

.0*985.0*2985.01985.01211rprrXn

尼龙1010是按照1010盐中过量的癸二酸来控制分子量，假如要求分子量为20000，问1010盐的酸值应当是多少？（以mg

计）

1010重复单元的分子量为338，则其结构单元的平均分子量M=169

.118

20000nX

p=1，

.0,

1211rrrrprrXn

1010盐的结构为：NH

+（CH2）NH3OOC（CH2）8COO-，分子量为374。

Na（癸二胺）=1，N

（癸二酸）=1.0/0.983=1.0173，则

()()2(1.01731)5625.18(/1010)374baaNNMKOHmgKOHgNM盐

己内酰胺在封管内举行开环聚合。按1mol己内酰胺计，加有水0.0205mol、醋酸0.0205mol，测得产物的端羧基为19.8mmol，

2.3mmol。从端基数据，计算数均分子量。

NH(CH

)5CO+H2O————HO-CO（CH2）5NH-H

┘

0.0205-0.00230.0023

)5CO+CH3COOH————HO-CO（CH2）5NH-COCH3

┘

0.0205-0.01750.0198-0.0023

113170.019810.0023430.0175

n

mMn

邻苯二甲酸酐与甘油或季戊四醇缩聚，两种基团数相等，试求：

平均官能度b.按Carothers法求凝胶点c.按统计法求凝胶点

a、平均官能度：

）甘油：32232.4

2f

）季戊四醇：22412.67

1f

、Carothers法：

）甘油：833.0

.222

pc

）季戊四醇：749.0

.222

pc

、Flory统计法：

）甘油：1,1,703.0

2([12/1rfrrpc

）季戊四醇：1,1,577.0

2([12/1rfrrpc

、BB、A

混合体系举行缩聚，NA0=NB0=3.0，A3中A基团数占混合物中A总数（）的10%，试求p=0.970时的

X以

X=200时的p。

N

=NB0=3.0，A3中A基团数占混合物中A总数（）的10%，则A3中A基团数为0.3mol，A3的分子数为0.1mol。

=1.35mol；NA3=0.1mol；NB2=1.5mol

.2

.035.15.133

BACCBBAANNNfNfNfNf

pXn22

p=0.970时，274

0.972.034nX

X时，

pXn034.22222

制备醇酸树脂的配方为1.21mol季戊四醇、0.50mol邻苯二甲酸酐、0.49mol丙三羧酸[C

H5（COOH）3]，问能否不产生凝

(0.520.493)

0.50.49f

.02

pc，所以必需控制反应程度小于0.89过不会产生凝胶。

自由基聚合（这章比较重要）

下列烯类单体适于何种机理聚合？自由基聚合、阳离子聚合还是阴离子聚合？并说明缘由。

=CHClCH2=CCl2CH2=CHCNCH2=C(CN)2CH2=CHCH3CH2=C(CH3)2CH

2=CHC6H5

=CF2CH2=C(CN)COORCH2=C(CH3)-CH=CH2

CH

=CHCl：适合自由基聚合，Cl原子的诱导效应是吸电子基团，但共轭效应却有供电性，两者相抵后，电子效应微弱。

=CCl2：自由基及阴离子聚合，两个吸电子基团。

=CHCN：自由基及阴离子聚合，CN为吸电子基团，将使双键电子云密度降低，有利于阴离子的进攻，对自由基有共轭

=C(CN)2：阴离子聚合，两个吸电子基团（CN）。

=CHCH3：配位聚合，甲基（CH3）供电性弱，难以举行自、阳、阴三种聚合，用自由基聚合只能得无定型蜡状物低、分子

=C(CH3)2：阳离子聚合，CH3是供电子基团，与双键有超共轭。

=CHC6H5：三种机理均可，共轭体系电子简单极化和流力。

=CF2：自由基聚合，对称结构，但氟原子半径小，F体积小使四取缔啊仍聚合。

=C(CN)COOR：阴离子聚合，取代基为两个吸电子基（CN及COOR），兼有共轭效应。

=C(CH3)-CH=CH2：三种机理均可，共轭体系。

下列单体能否举行自由基聚合，并说明缘由。

=C(C6H5)2ClCH=CHClCH2=C(CH3)C2H5CH3CH=CHCH3

=CHOCOCH3CH2=C(CH3)COOCH3CH3CH=CHCOOCH3CF2=CFCl

CH

=C(C6H5)2：不能，两个苯基取代基位阻大小。

：不能，对称结构。

=C(CH3)C2H5：不能，二个推电子基，只能举行阳离子聚合。

CH=CHCH3：不能，结构对称。

=CHOCOCH3：醋酸乙烯酯，能，吸电子基团。

=C(CH3)COOCH3：甲基丙烯酸甲酯，能。

CH=CHCOOCH3：不能，1，2双取代，位阻效应。

=CFCl：能，结构不对称，F原子小。

甲基丙烯酸甲酯举行聚合，试由H和S来计算77℃、127℃、177℃、227℃时的平衡单体浓度，从热力学上推断聚合

P64上表3-3中查得：甲基丙烯酸甲酯H=-56.5kJ/mol，S=-117.2J/molK

)(1]ln[S

HRMe

℃=350.15K，

M]ln[4.94*10-3mol/L

℃=400.15K，

M]ln[0.0558mol/L

℃=450.15K，

M]ln[0.368mol/L

℃=500.15K，

M]ln[1.664mol/L

77℃、127℃、177℃下可以聚合，在227℃上难以聚合。由于在227℃时平衡单体浓度

℃过氧化二碳酸二环己酯在某溶剂中分解，用碘量法测定不同时光的残留引发剂浓度，数据如下，试计算分解速率常数(s-1)

(h)。

/h00.20.71.21.7

浓度/(molL-1)0.07540.06600.04840.03340.0288

[]ln-[]dIktI

[][ln0II对t作图，利用最小二乘法举行回归得一条直线xy589.0，斜率为-kd。

k

=0.589h-1=1.636*10-4s-1

h

t

176.1693.02/1

在甲苯中不同温度下测定偶氮二异丁腈的分解速率常数，数据如下，求分解活化能。再求40℃和80℃下的半衰期，推断在

/℃5060.569.5

/s-12.6410-61.1610-53.7810-5

E

Aek/

EAk

d/lnln，以dkln对T/1作图，斜率为REd/，截距为Aln。

Tk

/15116936.33ln

/RE

=8.314*15116=125674.4=125.7kJ/mol

t=40℃=313.15K时

15116/313.1533.936)5.9510

k

2

ln2323.6

10th

t=80℃=353.15K时

15116/353.1533.936)1.4110

k

2

ln21.36

10th

40℃下聚合时引发剂的半衰期太长，聚合无效，而在80℃下聚合是有效的。

苯乙烯溶液浓度0.20molL-1,过氧类引发剂浓度为4.010-3molL-1,在60℃下聚合，如引发剂半衰期44h,引发剂效率

=0.80，k

=145L(mols)-1，kt=7.0107L(mols)-1,欲达到50%转化率，需多长时光？

611

20.6934.375100.01575dksht

当引发剂浓度随时光不变时：

21/2

231/2

2

21/2

2

1ln()[]110.84.37510ln145()(4.010)10.507.0100.693941452.236100.0632.44,[]()[](1)()[](1dddptktdptkdp

fkkItCktthrbthIdMfkkIedtMkdMfkkIeMk随转化率而变

/2

10)

ttdteth

过氧化二苯甲酰引发某单体聚合的动力学方程为：R

=kP[M](fkd/kt)1/2[I]1/2，假定各基元反应的速率常数和f都与转化率无关，

=2molL-1，[I]=0.01molL-1，极限转化率为10%。若保持聚合时光不变，欲将终于转化率从10％提高到20％，试求：

1）[M]

增强或降低多少倍？（2）[I]0增强或降低多少倍？[I]0转变后，聚合速率和聚合度有何变化？（3）假如热引发

E

、Ep、Et分离为124、32和8kJmol-1。

（题意有修改）

/12/1

[][I

fkMkR

dpp

I

fkkMM

dp2/12/10][][][ln

2/1

dpkfkkk

21/2

[]1ln[]ln[]

](1)MIIktMC

1）当聚合时光固定时，C与单体初始浓度无关，故当聚合时光一定时，转变

][M不转变转化率。

2）当其它条件一定时，转变

][I，则有：

/1

2/101

1]/[][11ln/11lnIICC

.4

[][

10%20II，即引发剂浓度增强到4.51倍时，聚合转化率可以从10%增强到20%。

2/1

][IRp，故0][I增强到4.51倍时，pR增强2.12倍。

2/1

][IXn，故0][I增强到4.51倍时，nX下降到本来0.471。即聚合度下降到本来的1/2.12。

3）引发剂引发时，体系的总活化能为：

kJEEEEdt

/90

2

kJEEEt

/28

E项，聚合活化能很低，温度对聚合速率的影响很小，甚至在较低的温度下也能聚合，所以无需增强聚合温度。

以过氧化二苯甲酰做引发剂，苯乙烯聚合各基元反应的活化能为

/,32.6/,10/

ptEKJmolEKJmolEKJmol，是比较从50℃增至60℃以及从80℃增至90℃

/

2tdpEEEEkJmol

323.15

2.725107.46210,2.7482.236ERTkAekAeAkkAkkk所以同理

/

2tdpEEEEkJmol

'/'606060'

/

0.677ERTERTAekXkXAe

'/'909090'

/

0.721ERTERTAekXkXAe

以过氧化二苯甲酰为引发剂，在60℃举行苯乙烯聚合动力学讨论，数据如下：

℃苯乙烯的密度为0.887gcm-3；b.引发剂用量为单体重的0.109%；c.R

=0.25510-4mol(Ls)-1；d.聚合度=2460；e.f=0.80；

自由基寿命=0.82s。试求k

、kp、kt，建立三常数的数量级概念，比较[M]和[M]的大小，比较RI、Rp、Rt的大小。

0.8871000[]8.529/

MmolL

0.88710000.109%

]3.99510/

ImolL

CXRRn

p2/,

C=0.77，歧化终止：D=0.23。

.1512)23.02/77.0(2460,2460

X

0.25510

10/.

ptRRmolLs

10

tRR

8

]1.6855100.821.38210/

MRmolL

[M

][M

1

1.6855102.6410

[]20.83.99510idRkSfI

0.255102.16310(/.)

][]8.

5291.38210ppRkmollsMM

821.6855104.4110(/.)

]2(1.38210)ttRklmolsM

k

>>kp，但[M]>>[M?]，因此Rp>>Rt；所以可以得到高分子量的聚合物。

10-8kd10-6[M]8.53

10-5kp102[M·]1.382×10-8

10-8kt107

以过氧化特丁基作引发剂，60℃时苯乙烯在苯中举行溶液聚合，苯乙烯浓度为1.0molL-1，过氧化物浓度为0.01molL-1，

4.010-11和1.510-7mol(Ls)-1。苯乙烯-苯为抱负体系，计算(fk

)、初期聚合度、初期动力学

=8.010-5，CI=3.210-4，CS=2.310-6，60℃下苯乙烯密度为0.887gml-1，苯的密度0.839gml-1。

[M]=1.0mol/L[I]=0.01mol/L

10/(.)

RmolLs

[2IfkR

i

4.010

10

]20.01idRfkI

10/(.)

RmolLs

)839

]9.50/

SmolL

pRR

℃，苯乙烯偶合终止占77%，歧化终止占23%。若无链转移，

.6097

.02/77.037502/)(0DCXn

46

11[][][][]()10.019.58.0103.2102.3106097.561.01.0

10MISnnISCCCMMXX

X

trItrStrmitrStrItrmRMIkMSkMMkRRRR]][[]][[]][[由基平均转移次数过氧化物分解产生的自

.0)

.15.9103.20.101.0102.3100.8(3750)][][][][()][][][][(645MICMSCCMICMSCCRRISmISmip由基平均转移次数过氧化物分解产生的自

按上题制得的聚苯乙烯分子量很高，常加入正丁硫醇（C

=21）调整，问加多少才干制得分子量为8.5万的聚苯乙烯？加入

60℃，某单体由某引发剂引发本体聚合，[M]=8.3molL-1，聚合速率与数均聚合度有如下关

/mol(Ls)-10.501.02.05.01015

X8350555033301317592358

3717)(

nX

10

nX

11[]21817.337171

]4.54510/SSmolL

聚氯乙烯的分子量为什么与引发剂溶度无关而尽打算于聚合温度？试求40℃,50℃,55℃，60摄氏度下聚氯乙烯的平均聚合

C与引发剂无关，有温度控制

3

125exp(30.510/8.314313.15)1.02110

M

TCXnC

t=50℃T=55℃T=60℃时111=681=573=484

MMXnXnXnCCC

用过氧化二苯甲酰作引发剂，苯乙烯在60℃下举行本体聚合，试计算链引发、向引发剂转移、向单体转移三部分在聚合度

[I]=0.04molL-1，f=0.8；k

=2.010-6s-1，kp=176L(mols)-1，kt=3.6107L(mols)-1，(60℃)=0.887gmL-1，

=0.05；CM=0.8510-4。

[I]=0.04mol/L[M]=0.887*1000/104=8.53mol/L

21/2671/2[]11768.53494.5

)[]2(0.82.0103.6100.04)pkMfkdktI

31/20.04

100.051.563510

8.53

CDX

C=0.77，歧化终止：D=0.23

15

%43.51%57.791)1(0

InMnnXCXCXX

4章自由基共聚合

见书119页

见书120~121页，注重五个假设

.按照r

r2乘积的大小，可以推断两种单体交替共聚的倾向。即r1r2→0，两单体发生交替共聚；r1r2越趋于0，交替倾向越大。

Q、e方程计算各单体r

、r2值得：

>丙烯腈>丙烯酸甲酯>甲基丙烯酸甲酯>醋酸乙烯>苯乙烯

、甲基丙烯酸甲酯（M

）浓度=5mol/L，5-乙基-2-乙烯基吡啶浓度=1mol/L，竞聚率：r1=0.40，r2=0.69；a、计算聚合共

，b、求共聚物组成与单体组成相同时两单体摩尔配比。

甲基丙烯酸甲酯（M

）浓度为5mol/L，5-乙基-2-乙烯基吡啶浓度

为1mol/L，所以

0

251,

6ff

00

112

2

000

112220.7252rfffFrfffrf

72.5%。

r

<1，r2<1，此共聚体系为有恒比共聚点的非抱负共聚，在恒比共聚点上配料时，所得的共聚物组成与单体组成相同，

2

1

210.342rFfrr

101

2

0.34170.6633MfMf

、氯乙烯（r

=1.67）与醋酸乙烯酯（r2=0.23）共聚，希翼获得初始共聚物瞬时组成和85%转化率时共聚物平均组成为5%

（1）当共聚物中醋酸乙烯酯的初始含量为5%时，将

0

295%,5%FF带入下式：

00

112

2

000

112222rfffFrfffrf,010.92f

101

2

0.9211.50.08MfMf

2）85%转化率时共聚物平均组成为5%（摩尔分数）醋酸乙烯酯,

则

0.05F10.95F

1

185%,fCfCF

10.150.8075ff①

1

10.6050.395,11fFfCf

10.151ff②

0

10.868,0.938ff

101

2

0.9384690.06231MfMf＝15.1

、两单体竞聚率为r

=0.9，r2=0.083，摩尔配比=50：50，对下列关系举行计算和作图：a、残余单体组成和转化率；b、

c、平均共聚物组成与转化率；d、共聚物组成分布。

a、残余单体组成和转化率：

0.9r,20.083r5.000

1ff

1

10.0905,911rrrr,

22

2121110.0905,0.902112rrrrrrr

9

2111

0

21110.50.9110.50.50.9fffffCffff

的关系图见图4-16。

、瞬时共聚物组成与转化率：

1121112122221211212111)1(083.0)1(29.0)1(9.02ffffffffrfffrfffrF

、平均共聚物组成与转化率：

fCCfCfF11011)1(5.0)1(

、共聚物组成分布如下表

f

FF

000.5

0.10.3860.576

0.20.4790.588

0.40.5870.616

0.450.6120.625

0.480.6270.632

0.490.6320.634

0.4950.6340.636

0.4990.6360.637

4-8C-f

-F-F关系曲线图

5章聚合办法

计算苯乙烯乳液聚合速率和聚合度。已知：60℃时，k

=176L(mols)-1，[M]=5.0molL-1，N=3.21014/ml，=1.11012(mols)-1

33144

10[]103.2101765.02.3410

26.02310pp

NkMRN

[]3.21017652.5610

10pnNkMX

比较苯乙烯在60℃下本体聚合和乳液聚合的速率和聚合度。乳胶粒数=1.01015ml-1，[M]=5.0molL-1，=5.01012个

s)-1。两体系的速率常数相同：k

=176L(mols)-1,kt=3.6107L(mols)-1。