高分子化学答案熊联明Word文档下载推荐.docx
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开环聚合物与单体组成相同，无副产物产生，类似加聚；
多数开环聚合物属于杂链聚合物，类似缩聚物。
5回答问题
1.高分子化合物的基本特点有哪些
答：
力学性质：
机械强度断裂伸长率模量
力学状态：
玻璃态高弹态黏流态
热性质：
热塑性热固性
溶解性：
溶胀溶解
2.高分子化合物的分类方法有哪些？
是举例说明
答；
1）按主链结构：
四类
碳链高分子：
杂链高分子：
元素有机高分子：
无机高分子：
2）按用途：
六类
塑料：
纤维：
橡胶涂料：
黏合剂功能高分子
3）按来源：
天然高分子改性天然高分子合成高分子
4）安费诺字的形状类型线形高分子支化高分子交联高分子
5）按原料组成：
均聚物共聚物高分子共混物
6）按应用功能：
通用高分子功能高分子
7）按化学结构：
聚酯聚酰胺聚烯烃聚氨酯
8）按聚合物的分子量大小：
低聚物预聚物高聚物
3.高分子化合物的命名方法有几种？
这些命名方法适用于哪些种类的聚合物？
试举里说明
有五种命名方法
1）习惯命名适用于天然聚合物，按原料单体的名称命名
2）按高分子的特征结构命名适用于聚酯聚醚聚酰胺聚脲聚砜
3）商品命名法使用与大多数纤维和橡胶
4）英文缩写法
5）系统命名法有重复单元
6．写出合成下列聚合物的聚合反反应方程式，并以系统命名法命名聚合物
1）HO-[-OC（CH2）8CONH（CH2）6NH-]N-H聚葵二酰己二胺
nH2N（CH2）6NH2+nHOOC（CH2）8COOH---HO-[-OC（CH2）8CONH（CH2）6NH-]N-H+（2n-1）H2O
2）-[-OCNH（CH2）6NHCOO（CH2）4O-]n-聚氨酯
nHO（CH2）4OH+nO=C=N（CH2）6N=C=O----[-OCNH（CH2）6NHCOO（CH2）4O-]n-
3）H-[-O（CH2）5CO-]n-OH聚己酸醇
nHO（CH2）5COOH----H-[-O（CH2）5CO-]n-OH+（n-1）H2O
4）H3C-[-CH2-CH-]n-CH3聚丁酰胺
|
CONH2
nH3C--CH2-CH--CH3-----H3C-[-CH2-CH-]n-CH3
||
CONH2CONH2
5）-[-CH2-CH=CH-CH2-]n-聚丁二烯
nCH2=CH-CH=CH2---------[-CH2-CH=CH-CH2-]n-
6）-[-O-CH2-CH-]n-聚1，2丁二醇
|
CH3
nH-O-CH2-CH2-------[-O-CH2-CH-]n-+（n-1）H2O
｜|
CH3 CH3
7举例说明和区别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。
线形和支链大分子依靠分子间力聚集成聚合物，聚合物受热时，克服了分子间力，塑化或熔融；
冷却后，又凝聚成固态聚合物。
受热塑化和冷却固化可以反复可逆进行，这种热行为特称做热塑性。
但大分子间力过大（强氢键）的线形聚合物，如纤维素，在热分解温度以下，不能塑化，也就不具备热塑性。
带有潜在官能团的线形或支链大分子受热后，在塑化的同时，交联成体形聚合物，冷却后固化。
以后受热不能再塑化变形，这一热行为特称做热固性。
但已经交联的聚合物不能在称做热固性。
聚氯乙烯，生橡胶，硝化纤维：
线形，热塑性
纤维素：
线形，不能塑化，热分解
酚醛塑料模制品，硬橡皮：
交联，已经固化，不再塑化
8.
举例说明橡胶、纤维、塑料的结构-性能特征和主要差别。
现举纤维、橡胶、塑料几例及其聚合度、热转变温度、分子特性、聚集态、机械性能等主要特征列于下表。
聚合物
聚合度
Tg/℃
Tm/℃
分子特性
聚集态
机械性能
纤
维
涤纶
90~120
69
258
极性
晶态
高强高模量
尼龙-66
50~80
50
265
强极性
橡
胶
顺丁橡胶
~5000
-108
-
非极性
高弹态
低强高弹性
硅橡胶
5000~1万
-123
-40
塑
料
聚乙烯
1500~1万
-125
130
中强低模量
聚氯乙烯
600~1600
81
玻璃态
中强中模量
纤维需要有较高的拉伸强度和高模量，并希望有较高的热转变温度，因此多选用带有极性基团（尤其是能够形成氢键）而结构简单的高分子，使聚集成晶态，有足够高的熔点，便于烫熨。
强极性或氢键可以造成较大的分子间力，因此，较低的聚合度或分子量就足以产生较大的强度和模量。
橡胶的性能要求是高弹性，多选用非极性高分子，分子链柔顺，呈非晶型高弹态，特征是分子量或聚合度很高，玻璃化温度很低。
塑料性能要求介于纤维和橡胶之间，种类繁多，从接近纤维的硬塑料（如聚氯乙烯，也可拉成纤维）到接近橡胶的软塑料（如聚乙烯，玻璃化温度极低，类似橡胶）都有。
低密度聚乙烯结构简单，结晶度高，才有较高的熔点（130℃）；
较高的聚合度或分子量才能保证聚乙烯的强度。
等规聚丙烯结晶度高，熔点高（175℃），强度也高，已经进入工程塑料的范围。
聚氯乙烯含有极性的氯原子，强度中等；
但属于非晶型的玻璃态，玻璃化温度较低。
使用范围受到限制。
9.
什么叫玻璃化温度？
聚合物的熔点有什么特征？
为什么要将热转变温度与大分子微结构，平均
分子量并列为表征聚合物的重要指标？
玻璃化温度及熔点是最重要的热转变温度。
熔点是晶态转变成熔体的热转变温度。
高分子结构复杂，一般聚合物很难结晶完全，因此往往有一熔融范围。
熔点是晶态聚合物的使用上限温度。
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等。
微结构：
结构单元是本质如:
PVC级PE
顺序结构是头-头还是头-尾联接
构型旋光结构等规PP是朔料无规PP无用
几何异构順式顺丁橡胶反式PB朔料
平均分子量决定了力学性能高分子量聚已酰胺（2到3万）
用作纤维更高分子量的聚已酰胺是尼龙6
热转变温度决定了是否用作朔料纤维橡胶及使用的最高最低温度耐热耐寒性能
第十题：
w=
/
=
=0.10×
1.2+0.19×
2.1+0.24×
3.5+0.18×
4.9+0.11×
7.5+0.08×
10.2+0.06×
12.2+0.04×
14.6
=5.2万
n=
因为
i=Ni×
Mi
n=
=1/（
）
=1÷
（0.10/1.2+0.19/2.1+0.24/3.5+0.18/4.9+0.11/7.5+0.08/10.2+0.06/12.2+0.04/14.6）
=3.2万
d=
w/
n
w=32000
n=52000d=1.6
第二章
1.
反应类型
关系
区别
逐步聚合反应
官能团间的反应,无特定的活性中心,无所谓的引发,增长,终止等基元反应,体系由单体和分子量递增的一系列中间产物组成缩聚反应分子量随着反应的进行缓慢增加,而转化率在短期内很高.
包括缩聚,聚加成,开环反应,氧化-偶合,
缩聚反应
有低分子副产物生成,缩聚物和单体分子量不成整数倍
缩合反应
都是基团间（如羟基和羧基）的反应,两种不同的基团可以属于两种单体分子,也可能同在异种单体分子上,除主产物外,还伴有副产物.
体系中若有一种原料属单官能度,缩合后只能得到低分子化合物.比如1-1,1-2,1-3体系.
是缩合反应的发展,每个单体至少还有两个官能团,可形成高分子产物.
线性缩聚反应
属于缩聚反应的两种类型,每个单体都至少还有两个官能团,可形成高分子产物,还伴有副产物.
单体f2-f2,f2应
产物线型结构,可
溶解,可熔融,官能团等活性,一步反应
体形缩聚反应
至少一种单体f>
2,如2-3,3-3,3-4体系,产物体型（支化或网状）结构,不溶解,不熔融.官能团不等活性,预聚→交联
自缩聚反应
都是缩聚反应,具有缩聚反应的性质.
反应体系只有一种单体,且该单体含有两个不同的官能团,且能互相反应（特例除外,如—OH）,相同单体之间自行缩去小分子,形成高分子聚合物.
共缩聚反应
反应体系至少有两种单体,且单体的条件满足缩聚反应的要求,单体本身含有的官能团可以相同,也可以不同;
缩聚具有无规则性,可以自身缩聚后再和另一单体进行缩聚,也可以交替的进行缩聚.
2：
解释下列术语，并说明两者的关系或差异
（1）反应程度与转化率
反应程度是已经参加反应的官能团数与初始时间的官能团的总数的比值
转化率已经参加反应的单体分子数与初始体分子数的比值
两者的区别在于：
定义的基准不同,转化率最高可以等于100%而反应中程度最高也不能等于100%
（2）官能团与官能度
官能团：
参与反应并表征反应类型的原子（团
官能度：
单体分子中反应点的数目叫做单体功能度一般就等于单体所含功能基的数目
（3）平均官能度与凝胶点
平均官能度：
有两种或两种以上单体参加的混缩聚或共缩聚反应中在达到凝胶点以前的线形缩聚阶段，反应体系中实际能够参加反应的官能团数与单体总物质的量之比。
凝胶点：
多官能团单体聚合到某一程度，开始交联，粘度突增，气泡也难上升，出现了所谓的凝胶，这时的反应程度称作凝胶点。
（4）均缩聚与共缩聚
共聚是两种及以上单体进行连锁聚合
缩聚是逐步聚合，
所以这两种，从本质上来说，其聚合机理是不同的，一个是连锁，一个是逐步
但相同之处，则在于，在成分上，都不是只有一种组分，或一种单体，而是二种及以上
3.己二酸和下列化合物反应，哪些能形成聚合物？
（1）乙醇
（2）乙二醇（3）甘油（4）苯胺（5）己二酸
己二酸能与乙二醇和甘油分别反应形成聚酯化合物。
4.写出并描述下列缩聚反应所形成的聚酯的结构。
它们的结构与反应物质相对量有无关系？
如有关系，请说明差别。
（1）HO-R-COOH;
（2）HOOC-R-COOH+HO-R1-HO;
（3）HO-R-COOH+HO-R1-（OH）2
（1）为均缩聚反应结构为HO-[-R-COO-R-]n-COOH
（2）为混缩聚反应若是等物质量的醇和酸反应则结构为HOOC-[-R-COO-R1-]n-OH若醇多于酸则结构式为HO-[-R-COO-R1-]n-OH若酸多于醇则结构式为HOOC-[-R-COO-R1-]n-COOH
（3）因为有单官能团的物质存在，很难生成高聚物。
在很小的范围内若HO-R-COOH多于HO-R1-（OH）2反应就等同于
（1）聚酯的结构式为HO-[-R-COO-R-]n-COOH。
若HO-R-COOH少于HO-R1-（OH）2则聚酯端头的羧基会与HO-R1-（OH）2酯化。
5.获得高分子量缩聚物的基本条件有哪些？
1、高活性的单体；
2、单体要纯洁，没有单官能团化合物；
3、.官能团等摩尔比；
4.、尽可能高的反应程度，包括温度控制、催化剂、后期减压排除小分子、惰性气体保护等。
11答：
熔融聚合其实质相当于本体聚合，只有单体和少量的催化剂，产物纯净，分离简单，特点是反应时间长，由于反应时间长所以需要在惰性环境中进行，为了使小分子副产物排除反应体系外，因此需在真空中进行
溶液聚合，但提加适当的催化剂在溶剂中进行的缩聚反应重要的是溶剂的选择一般极性的好二溶剂化作用和溶剂的副作用
界面缩聚反应两单体分别和溶于水中，在界面处进行聚合单体的选择应选活性高的单体如二元胺和二元酰氯在室温下就可以反应很快
而固相聚合这反应的优点是可以避免高温熔融缩聚反应下发生的副反应提高产物的质量，
7.了解不平衡缩聚反应及其逐步聚合反应：
氧化偶联缩聚在特殊催化剂存在的条件下苯及其衍生物通过氧化反应而实现偶联聚合反应机，反应属于不可逆的逐步聚合一般变现为脱氢反应
自由基缩聚，有机物可以在自由基引发剂作用下生成活性适当的自由基然后自由基的偶合然后在偶合最后完成缩聚反应
活性化缩聚逐步反应的问题有单体活性低导致反应条件苛刻反应的平衡性障碍，因此为解决这类问题人们一些新化合物高活性，在常温下也可以进行的单体
聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯聚酰胺酯酚醛树脂等的特性是耐热，等优点
9.影响线形聚合物聚合度的因素有：
a、反应程度对聚合度的影响b、缩聚平衡对聚合度的影响
，两单体等当量，小分子副产物未排出
正、逆反应达到平衡时，总聚合速率为零，则
整理
解方程
P>
1此根无意义
即
聚酯化反应，K=4，P=0.67，Xn到3
在封闭体系<
酰胺反应，K=400，P=0.95，Xn到21
不可逆反应K=104，P=0.99，Xn到101
10．体型缩聚中出现凝胶时的反应程度称为凝胶点；
产生凝胶的充分必要条件是a、有f>
2的单体参加反应b、官能度>
2、pc才能产生凝胶
11.熔融缩聚：
是单体和聚合产物均处于熔融状态下的聚合反应，只有单体和少量催化剂。
特征：
产物纯净，分离简单；
反应温度高；
反应时间长。
固相缩聚：
是指反应物原料在固体状态下的缩合反应。
在高聚物合成领域，固相缩聚特别适合于可结晶的高聚物。
a、固相缩聚的分子量相对于一般缩聚明显提高，力学性能有较大幅度提高，使其产品有广泛的应用领域。
b、反应温度较低，有效抑制副反应的发生。
c、反应能耗较低。
d、工艺环保，流程简单。
溶液缩聚：
单体在惰性溶剂中进行缩聚反应。
a、反应温度较低，一般为40~100。
b、反应设备简单。
c、由于溶剂的引入，设备利用率低。
界面缩聚：
利用高反应活性的单体在互不相溶的两种液体界面处迅速进行的非均相缩聚。
a、在常温在进行，温度易控制。
b、是一种不平衡缩聚反应，小分子副产物可被溶剂中某一物质所消耗吸收。
c、反应速率受单体扩散速率控制。
d、单体为高反应性，聚合物在界面迅速生成.
12,聚酯化和聚酰胺化的平衡常数有何差别，对缩聚条件有何影响？
缩聚反应的可逆程度可由平衡常数来衡量。
1、聚酯化反应平衡常数K约等于四，低分子副产物水的存在对聚合物分子量的提高很有影响，需在高度减压条件下脱除。
2、聚酰胺化反应平衡常数K约等于300到400，水对聚合物分子量有所影响，聚合早期可在水介质中进行；
只是后期，需在一定减压条件下脱水，提高反应程度。
13,简述环氧树脂的合成原理和固化原理
1、合成原理
环氧树脂是由双酚A和环氧氯丙烷在碱性催化剂（通常用NaOH）作用下缩聚而成。
2、环氧树脂的固化原理
在环氧树脂的结构中有羟基（〉CH—OH）、醚基（—O—）和极为活泼的环氧基存在，羟基和醚基有高度的极性，使环氧分子与相邻界面产生了较强的分子间作用力，而环氧基团则与介质表面（特别是金属表面）的游离键起反应，形成化学键。
因而，环氧树脂具有很高的黏合力
，但是，环氧树脂在未固化前是呈热塑性的线型结构，使用时必须加入固化剂，固化剂与环氧树脂的环氧基等反应，变成网状结构的大分子，成为不溶且不熔的热固性成品。
14.不饱和聚酯树脂主要原料为乙二醇、马来酸酐和邻苯二甲酸酐它们各起什么作用？
他们之间比例调整的原理是什么？
用苯乙烯固化的原理是什么？
如何如何考虑室温时固化时可选用何种固化体系？
1、乙二醇只是作为单体，马来酸酐含有双键，可以让不饱和树脂含有双键，可以通过后续方法固化，至于加入部分的邻苯二甲酸酐，则是减少马来酸酐的比例，进而降低双键的含量，从而控制固化以后的交联密度。
2、由不饱和聚酯树脂的反应度决定。
3、UPR的固化过程是UPR分子链中的不饱和双键与交联单体（通常为苯乙烯）的双键发生交联聚合反应，由线型长链分子形成三维立体网络结构的过程。
在这一固化过程中，存在三种可能发生的化学反应，即
1、苯乙烯与聚酯分子之间的反应；
2、苯乙烯与苯乙烯之间的反应；
3、聚酯分子与聚酯分子之间的反应。
对于这三种反应的发生，已为各种实验所证实。
值得注意的是，在聚酯分子结构中有反式双键存在时，易发生第三种反应，也就是聚酯分子与聚酯分子之间的反应，这种反应可以使分子之间结合的更紧密，因而可以提高树脂的各项性能。
4、过氧化环己铜
15.
如图中所知，上述计算时需要假设：
聚己二酰己二胺由二元酸及二元胺反应制得，每个大分子链平均只含一个羧基，且羧基数与胺基数相等。
可以通过测大分子链端基的COOH和NH2摩尔数以及大分子的摩尔数来验证假设的可靠性，如果大分子的摩尔数等于COOH和NH2的一半时，就可假定此假设的可靠性。
用气相渗透压法可较准确地测定数均分子量，得到大分子的摩尔数。
碱滴定法测羧基基团数，红外光谱法测得羟基基团数。
16.解答：
当反应为外加酸催化反应时，有
故有
时间t/min
12
37
88
170
270
398
596
900
1370
p
0.247
0.4975
0.6865
0.7894
0.85
0.8837
0.9084
0.9273
0.9405
1/（1-p）
1.328021248
1.9900498
3.1897927
4.7483381
6.6666667
8.5984523
10.917031
13.755158
16.806723
由图可知1/（1-p）与t不成线性关系，故不为外加酸催化反应。
当该反应为自催化反应中的三级反应，则有
（1-p）^2
0.567009
0.252506
0.098282
0.044352
0.0225
0.013526
0.008391
0.005285
0.00354
1/（1-p）^2
1.76364044
3.960298
10.17478
22.54671
44.44444
73.93338
119.1816
189.2044
282.4659
则
对t作图如下
有
与t成线性关系，故假设成立斜率为
，又有
，
=0.212，
17.答：
又因为数均聚合度与反应程度P的关系为：
当P=0.500时，Xn=2;
P=0.800时，Xn=5:
P=0.900时，Xn=10:
P=0.950时，Xn=20:
P=0.970时，Xn=33.3:
P=0.980时，Xn=50:
P=0.990时，Xn=100:
P=0.995时，Xn=200.
其作图如下：
18．解：
设己二胺和己二酸都为1mol，乙酸为Nmol
酰胺的M0=（114+112）/2=113
fˉ=（2×
2×
1）/（1+1+N）=4/2+N
Xnˉ=2/2-pfˉ=2/（2-0.997×
（4/2+N））
=16000/113
N=0.0082mol
所以己二胺：
乙酸=1:
0.0082
19.证明：
Xn=1/1-p=k×
C0+1
P=0.98时
t1=49/k×
C0
p=0.99时
t2=99/k×
△t=t2-t1=50/k×
C0≈t1
可见两段时间相等
20.解：
在开放体系中，
为水含量
求得
所以含水量为
。
21.解：
尼龙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
假设反应程度p=1，
尼龙1010盐的结构为：
NH3+（CH2）NH3OOC（CH2）8COO-，分子量为374。
由于癸二酸过量，假设Na（癸二胺）=1，Nb（癸二酸）=1.0/0.983=1.0173，则
酸值
22.解：
ꇌ
（4.9/0.001%）开平方根=700
23.已知苯酐的官能度f=2甘油的官能度f=3乙二醇f=2
（1）.f=（1x2+1x3）/（1+1）=2.5Pc=2/f=2/2.5=0.8这样低的平均官能度说明体系仅能生成低分
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