高分子化学课堂练习答案

1、第一章 绪论1.有下列所示三成分组成的混合体系。 成分1：重量分数=0.5，分子量=l104 成分2：重量分数=0.4，分子量=1 105。 成分3：重量分数=0.1，分子量=1106求：这个混合体系的数均分子量和重均分子量及分子量分布宽度指数。解: =第二章 逐步聚合1、讨论下列缩聚反应环化的可能性。m=210。 解：、m=2时，-氨基酸易脱氨。m=3，4时，易成稳定的五、六元环。其余主要进行线型缩聚。、 m=2，3，二元酸在一定条件下可脱水成五、六元环状酸酐。其余主要进行线型缩聚。单体成的环越稳定，则单体越易环化，而不利于线型缩聚。反之，成的环越不稳定，则不易成环，主要进行线型缩聚。2.

2、尼龙-1010是根据1010盐中过量的癸二酸控制相对分子质量的。如果要求数均相对分子质量为2104，反应程度为0.995，问配料时的当量系数和过量分数各是多少？ 解： a. 尼龙-1010结构单元的平均分子量为0=169，=0。=118。b. 单体非等当量投料，=（1+）/（1+-2P）。=0.993，q=0.007。3、生产尼龙-66，想获得数均分子量为13500的产品，采用己二酸过量的办法, 若使反应程度P达到0.994，试求己二胺和己二酸的配料比。解：当己二酸过量时，尼龙-66的分子结构为 结构单元的平均分子量M0(112114)/2=113 当反应程度P = 0.994时，求r值： 己

3、二胺和己二酸的配料比4、用145克（1mol）,氨基庚酸合成尼龙-7时，加入0.01mol的乙酸作为端基封锁剂，求尼龙-7的最大数均聚合度。解法1当反应程度为1时，有最大数均聚合度解法2NH2官能团的摩尔数为1molCOOH官能团的摩尔数为10.011.01mol 羧基过量。当反应程度为1时，有最大数均聚合度：5、1mol的己二胺和0.88mol的己二酸进行缩聚，外加0.01mol的乙酸作为分子量调节剂。试求反应程度到达0.99时所得缩聚产物的数均聚合度。 解：NH2官能团的摩尔数为2molCOOH官能团的摩尔数为0.8820.011.77mol 胺基过量。 另解：设己二酸中的羧基为Na mo

4、l，乙酸中的羧基为Nc，己二胺中的胺基为Nbmol。单体摩尔数之比6、由1mol丁二醇和1mol己二酸合成数均分子量为5000的聚酯，（1）两基团数完全相等，忽略端基对数均分子量的影响，求终止缩聚的反应程度P；（2）在缩聚过程中，如果有5mmol的丁二醇脱水成乙烯而损失，求达到同样反应程度时的数均分子量；（3）如何补偿丁二醇脱水损失，才能获得同一数均分子量的缩聚物？（4）假定原始混合物中羧基的总浓度为2mol，其中1.0为醋酸，无其它因素影响两基团数比，求获得同一数均聚合度时所需的反应程度。解：（1）CO(CH2)4COO(CH2)4O M0(112+88)/2=100， 由（2）r=Na/N

5、b=2(1-0.005) /(21)=0.995（3）可排除小分子以提高P或者补加单体来补偿丁二醇的脱水损失。（4）依题意，醋酸羧基为21.00.02mol己二酸单体为（2-0.02）20.99mol 根据 代入数据 解得P0.9825第三章 自由基聚合1、在什么情况下会出现自由基聚合反应速率与引发剂浓度的下列关系？（1）一次； （2）零次；（3）二分之一与零次之间；（4）二分之一与一次之间。解：热引发：RpI0 ；热引发和引发剂引发并存：RpI00.5 ；引发剂引发，单双基终止并存；RpI0.51 ；引发剂引发，单基终止：RpI0。2、用过氧化二苯甲酰作引发剂，苯乙烯聚合时各基元反应活化能为

6、Ed=125.6，Ep=32.6，Et=10kJ/mol，试比较从50 OC增至60 OC以及从80 OC增至90 OC，讨论总反应速率常数和聚合度变化的情况。解：1、5060时速率常数变化= 90.4 KJ/molT1 = 273 + 50 = 323 K， T2 = 273 + 60 = 333 K8090时速率常数变化：2、5060时 变化：= - 35.2 KJ/mol8090时 变化：3、醋酸乙烯在60以偶氮二异丁腈为引发剂进行本体聚合，其动力学数据如下：=1.1610-5s-1，=3700 L(mols)-1，=7.4107L(mols)-1，c(M)=10.86mol/L，c(I

7、)=0.20610-3mol/L，CM=1.9110-4，偶合终止占动力学终止的90%，试求所得聚醋酸乙烯的解：动力学链长。按=1计算，代入其它数据得：（C表示偶合终止占动力学终止的百分数，D表示歧化终止占动力学终止的百分数。）。即聚醋酸乙烯的平均聚合度。4、某单体于一定温度下，用过氧化物作引发剂，进行溶液聚合反应，已知单体浓度为1.0M，一些动力学参数为f kd=210-9s-1，kp/kt1/2=0.0335(Lmols)1/2。若聚合中不存在任何链转移反应，引发反应速率与单体浓度无关，且链终止方式以偶合反应为主时，试计算：（1）要求起始聚合速率(Rp)01.410-7mol/Ls，产物的

8、动力学链长3500时，采用引发剂的浓度应是多少？（2）当仍维持（1）的(Rp)0，而4100时，引发剂浓度应是多少？（3）为实现（2），可考虑变化除引发剂浓度外的一切工艺因素，试讨论调节哪些因素能有利于达到上述目的？ 解：（1） 又 （2），从Rp考虑，需，而从考虑，需，两者不能相交，不能同时满足，无法选择合适的I，使(Rp)0和同时达到上述要求。（3）可增加M，可通过增大来使，同时增大。假定将引发剂浓度定为要使达到4100所需的单体浓度为M 解得：M=1.02mol/L此时 = 0.0335(210-9) 1/2(8.7310-3)1/21.02=1.4310-7 (Rp)0所以当I= 8.

9、7310-3mol/L时，只要M1.02mol/L就可以达到上述要求。5、在60下，研究苯乙烯在苯中的聚合反应，苯乙烯浓度为 lmolL。测得 Ri4.010-11，Rp1.510-7，初期聚合度5000， 不计向单体及引发剂的链转移，试计算苯的链转移常数Cs 值。（已知60苯的密度为0.839g/ml，苯乙烯密度为0.877gml，设上述体系为理想溶液）解： Xn = 2 = 2Rp/Ri (1/Xn)0 = Ri/2Rp 1/Xn = Ri/2Rp + Css/M 苯乙烯S：M=104, 1mol苯乙烯所占体积=104/887=0.117(l) 苯所占体积=1-0.117=0.883(l)

10、 苯M = 8390.883/78 = 9.5(mol/l) Xn = 5000, 1/Xn = 2.010-4 Cs = (1/Xn-Ri/2Rp)/(S/M) = (2.010-4-4.010-11/(21.510-7)/9.5 = 7.0510-66、以过氧化二叔丁基为引发剂，在60下研究苯乙烯聚合。苯乙烯溶液浓度(1.0mol/L)，过氧化物(0.01mol/L)，引发和聚合的初速率分别为410-11和1.510-7mol/(Ls)。试计算(f kd)，初期聚合度，初期动力学链长。计算时采用下列数据和条件：CM=8.010-5，CI3.210-4，CS2.310-6，60苯乙烯的密度为

11、0.887g/ml，苯的密度为0.839g/ml，设苯乙烯苯体系为理想溶液。解：Ri = 2f kd I，代入数据410-112f kd0.01 f kd2.010-9 Rp=kp(f kd/kt)1/2I1/2M代入数据，1.510-7 =kp(2.010-9/kt)1/2(0.01)1/21.0 kp/(kt)1/20.设苯的浓度为S，在1L苯乙烯苯的理想溶液中，有：V苯V苯乙烯1000（mL）代入数据： S=9.5mol/L有链转移，且全为偶合终止的聚合度公式为：其中第四章 自由基共聚合1、当r1=r2=1; r1=r2=0; r10, r2=0及r1*r2 = 1等特殊情况下，dM1/

12、dM2=f(M1/M2)及F1 = f(f1)的函数关系如何？解：（1）r1=r2=1: , F1=f1, 恒比共聚 （2）r1=r2=0: , F1=0.5, 交替共聚 （3）r10,r2=0: 当M2M1 时交替共聚 或r1M1/M21时,F1=1/2，M1耗尽后，共聚合即停止 , 当f2f1时，F11/2 （4）r1r2=1: , ,理想共聚2、在生产AS树脂（丙烯腈和苯乙烯共聚物）时，丙烯腈(M1)和苯乙烯(M2)的投料重量比为24：76。该体系的r1 = 0.04, r2 = 0.40。若采取混合单体一次投料法，并在高转化率下停止反应，请讨论所得共聚物组成的均匀性。解： AN分子量

13、53， St分子量 104所以，f10= = 0381可见f10= 0381，与恒比点组成十分接近，因此用该投料比一次投料反应，即在高转化率下，仍可制得组成较均一的共聚物。3、苯乙烯(M1)与丁二烯(M2)在5进行自由基乳液共聚合，其r1= 0.64, r2= 1.38。已知两单体的均聚链增长速率常数分别49和25.1 L/mol.s。(1) 计算共聚时的增长反应速度常数(2) 比较两单体及两链自由基的反应活性的大小。(3) 作出此体系的F1f1曲线。(4) 要制备组成较均一的共聚物，需采取什么措施？解：（1）k12=k11/r1 = 49/0.64=76.56 L/(C.s)，k21=k22/r2 =25.1/1.38=18.19L/(mol.s)（2） 1/ r1为丁二烯单体的相对活性、1/r2为苯乙烯单体的相对活