習(xí)題參考答案

1、高分子化學(xué)第二章習(xí)題參考答案思考題1、 簡述逐步聚合和縮聚、縮合和縮聚、線形縮聚和體形縮聚、自縮聚和共縮聚的關(guān)系。參考答案：2、 略舉逐步聚合的反應(yīng)基團(tuán)類型和不同官能團(tuán)的單體類型5例。參考答案：逐步聚合的反應(yīng)基團(tuán)類型：羧基；羥基；氨基；酰氯基；異氰酸酯基；環(huán)氧基；酚羥基。羧基可以與羥基、氨基反應(yīng)；羥基可以與酰氯基、異氰酸酯基；環(huán)氧基反應(yīng)；氨基可以與羧基、酰氯基和異氰酸酯基反應(yīng)。3、 己二酸與下列化合物反應(yīng)，哪些能形成聚合物？a、 乙醇；b、乙二醇；c、甘油；d、苯胺；e、己二胺參考答案： 己二酸可以與乙二醇、甘油、己二胺反應(yīng)形成聚合物。4、 寫出并描述下列縮聚反應(yīng)所形成的聚酯結(jié)構(gòu)，b-d聚酯結(jié)

2、構(gòu)與反應(yīng)物配比有無關(guān)系？參考答案：a、 HORCOOH以為重復(fù)單元的線形聚酯。b、 HOOCRCOOHHOROH等摩爾比時得為重復(fù)單元的線形聚酯。所得的數(shù)均聚合度Xn與兩官能團(tuán)摩爾數(shù)之比r（r1）和反應(yīng)程度P之間有：關(guān)系。c、 HOOCRCOOHR“（OH）3兩基團(tuán)等摩爾比時可形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)羧基遠(yuǎn)大于羥基時，得到羧端基的低聚物，當(dāng)羧基遠(yuǎn)小于羥基時，得到羥端基的低聚物。d、 HOOCRCOOH HOROHR“（OH）3兩基團(tuán)等摩爾比時可形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)當(dāng)羧基遠(yuǎn)大于羥基時，得到羧端基的低聚物，當(dāng)羧基遠(yuǎn)小于羥基時，得到羥端基的低聚物。5、下列多對單體進(jìn)行線型縮聚：己二酸和己二醇，己二酸和己二胺

3、，己二醇和對苯二甲酸，乙二醇和對苯二甲酸，己二胺和對苯二甲酸，簡明點(diǎn)出并比較縮聚物的性能特征。參考答案：己二酸和己二醇的縮聚物比己二酸和己二胺的縮聚物的熔點(diǎn)低，強(qiáng)度小，其原因是前者縮聚物之間沒有氫鍵；己二酸和己二醇的縮聚物比己二醇和對苯二甲酸縮聚物的熔點(diǎn)低，強(qiáng)度小，其原因是后者分子鏈中引入了苯環(huán)；己二酸和己二醇的縮聚物比乙二醇和對苯二甲酸縮聚物的熔點(diǎn)低，強(qiáng)度小，其原因是后者分子鏈中引入了苯環(huán)，而且后者的乙二醇比己二醇的碳原子數(shù)??；己二醇和對苯二甲酸的縮聚物比己二胺和對苯二甲酸縮聚物的熔點(diǎn)低，強(qiáng)度小，其原因是后者分子鏈中有酰胺鍵，分子鏈間有氫鍵。6、 簡述線形縮聚中成鏈與成環(huán)傾向。選定下列單體的

4、m值，判斷其成環(huán)傾向。a、 氨基酸 H2N(CH2)mCOOHb、 乙二醇和二元酸 HO（CH2）2OH+HOOC（CH2）mCOOH參考答案： 能形成5、6元環(huán)的異成環(huán)，能形成3、4元環(huán)的可以縮聚成鏈。（參見開環(huán)聚合）a、氨基酸當(dāng)m=1時，雙分子成環(huán)；當(dāng)m=2時不易成環(huán)，當(dāng)m=3或4時易成環(huán)。b、當(dāng)m=1時易成環(huán)，其他情況下不易成環(huán)。7、 簡述線形縮聚的逐步機(jī)理，以及轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)程度的關(guān)系。參考答案：線形縮聚的逐步機(jī)理見P20。 轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)程度的關(guān)系不大。 11、 在平衡縮聚條件下，聚合度與平衡常數(shù)、副產(chǎn)物殘留量之間有和關(guān)系？參考答案： 參見P27。12、 影響線形縮聚物聚合度的因素有哪些

5、？兩單體非等量化學(xué)計(jì)量，如何控制聚合度？參考答案：影響線形縮聚物聚合度的因素有：平衡常數(shù)、反應(yīng)常數(shù)、基團(tuán)數(shù)比。兩單體非等量化學(xué)計(jì)量，控制聚合度的方法參見P29頁。17、 簡述不飽和聚酯的配方原則和固化機(jī)理。參考答案：乙二醇、馬來酸酐和鄰苯二甲酸酐是合成聚酯的原料。乙二醇的羥基的摩爾數(shù)要接近其中馬來酸酐和鄰苯二甲酸酐的羧基數(shù)。馬來酸酐的作用是在不飽和聚酯中引入雙鍵，增加馬來酸酐的用量可提高不飽和聚酯的不飽和度，從而提高不飽和聚酯的的交聯(lián)密度的；增加鄰苯二甲酸酐的用量可提高成型后材料的剛性。苯乙烯固化是利用自由基引發(fā)苯乙烯聚合并與不飽和聚酯線形分子中雙鍵共聚最終形成體形結(jié)構(gòu)。室溫固化的引發(fā)體系可采

6、用過氧化二苯甲酰-二甲基苯胺氧化還原體系，也可采用過氧化環(huán)己酮-環(huán)烷酸鈷氧化還原體系。23、 簡述環(huán)氧樹脂的合成原理和固化原理。參考答案：參見P49-50頁。計(jì)算題：2、羥基酸HO-（CH2）4-COOH進(jìn)行線形縮聚，測得產(chǎn)物的重均分子量為18400g·mol1，試計(jì)算：a、 羧基已經(jīng)酯化的百分?jǐn)?shù)；b、 該聚合物的數(shù)均聚合度；c、 結(jié)構(gòu)單元數(shù)Xn。參考答案：a、 已知Mw=184000，M0=100根據(jù)下式求出數(shù)均分子量： Xn=Mw/M0=184000/100=1840，再根據(jù)Mw=（1P）/（1P）求反應(yīng)程度：解得：P=0.989，所以羧基已酯化的百分?jǐn)?shù)等于98.9%，b、 根據(jù)

7、Mw/ Mn=1P，求得數(shù)均分子量：Mn=9251c、 根據(jù)Xn= Mn/M0，求得結(jié)構(gòu)單元數(shù)為92.513、等摩爾己二胺和己二酸進(jìn)行縮聚，反應(yīng)程度p為0.500、0.800、0.900、0.950、0.980、0.990、0.995，試求數(shù)均聚合度Xn、DP（聚合度）和數(shù)均分子量Mn，并畫出Xnp關(guān)系圖。參考答案：當(dāng)P=0.500時，Xn=1/（1p）=1/（10.500）=2 DP=1當(dāng)P=0.800時，Xn=1/（1p）=1/（10.800）=5 DP=2.5當(dāng)P=0.900時，Xn=1/（1p）=1/（10.900）=10 DP=5當(dāng)P=0.950時，Xn=1/（1p）=1/（10.9

8、50）=20 DP=10當(dāng)P=0.980時，Xn=1/（1p）=1/（10. 980）=50 DP=25當(dāng)P=0.990時，Xn=1/（1p）=1/（10. 990）=100 DP=50當(dāng)P=0.995時，Xn=1/（1p）=1/（10. 995）=200 DP=100當(dāng)P=0.500時，Mn=(116138)×118×1=25418=236當(dāng)P=0.800時，Mn =(116138) ×2.518×4=63572=563當(dāng)P=0.900時，Mn =(116138) ×518×9=1270162=1108當(dāng)P=0.950時，Mn =(

9、116138) ×1018×19=2540342=2198當(dāng)P=0.980時，Mn =(116138) ×2518×49=6350882=5468當(dāng)P=0.990時，Mn =(116138) ×5018×99=127001782=10918當(dāng)P=0.995時，Mn =(116138) ×10018×199=254003582=218184、等摩爾二元醇和二元酸經(jīng)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的時間相近。計(jì)算自催化和外加酸聚酯化反應(yīng)時不同反應(yīng)程度p下Xn、c/ c0與時間

10、t值的關(guān)系，用列表作圖說明。參考答案：P0.5000.8000.9000.9500.9800.9900.995Xn25102050100200c/c00.5000.2000.1000.0500.0200.0100.005t8、等摩爾乙二醇和對苯二甲酸在280下密封管內(nèi)縮聚，平衡常數(shù)K=4，求最終聚合度Xn。另在排除副產(chǎn)物水的條件下，欲得Xn=100，問體系中殘留水分有多少？參考答案： Xn= K1/21=41/21=3 因?yàn)椋篨n=(K/nw) 1/2，所以nw= K/ Xn2=4/1002=0.00049、等摩爾二元醇和二元酸縮聚，另加醋酸1.5%，p=0.995或0.999時，聚酯的聚合度

11、多少？（醋酸濃度以二元酸計(jì)）參考答案：r=Na/(Nb2Nb)=1/(10.015)=0.98522當(dāng)p=0.995時，Xn=(1r)/(1r2rp)=(10.98522)/(10.985222×0.98522×0.995=1.98522/(1.985221.96058)= 1.98522/0.02463=80.6當(dāng)p=0.999時，Xn=(1r)/(1r2rp)=(10.98522)/(10.985222×0.98522×0.999= 1.98522/0.01675=118.510、尼龍1010是根據(jù)1010鹽中過量癸二酸來控制分子量，如果要求分子量2

12、0000，問1010鹽的酸值應(yīng)該是多少？（以mgKOH/g計(jì)）參考答案：1010鹽的相對分子質(zhì)量：374尼龍1010結(jié)構(gòu)單元的平均分子量M0=169Xn=20000÷169=118.34假設(shè)癸二胺P=1，根據(jù)Xn=（1r）÷（1r）求得：r=0.983設(shè)癸二胺的基團(tuán)數(shù)Na=1，則癸二酸的基團(tuán)數(shù)Nb=1÷0.983=1.1017酸值=（NbNa）×MKOH×2÷（Na×M1010） =（1.10171）×56×2÷（1×374） =5.18（mgKOH/g）17、2.5mol鄰苯二甲酸酐

13、、1mol乙二醇、1mol甘油體系進(jìn)行縮聚，為了控制凝膠點(diǎn)需要，在聚合過程中定期測定樹脂的熔點(diǎn)、酸值（mgKOH/g）、溶解性能。試計(jì)算反應(yīng)至多少酸值時會出現(xiàn)凝膠。參考答案： 平均官能度的計(jì)算：羥基與羧基的官能團(tuán)相等。f=(1×21×32.5×2)÷（112.5）=2.22按Carothers方程計(jì)算：Pc=2÷f=2÷2.22=0.901起始的羧基物質(zhì)的量：2.5×2=5mol當(dāng)反應(yīng)程度Pc=0.9時，殘余羧基物質(zhì)的量5mol5mol×0.9=0.5 mol，體系中物質(zhì)的總量為524g，出現(xiàn)凝膠時體系的酸值：0.

14、5×56÷524=53.435（mgKOH/g）18、制備醇酸樹脂的配方為1.2 mol季戊四醇、0.5 mol苯酐、0.49mol丙三酸，問能否不產(chǎn)生凝膠而反應(yīng)完全？參考答案：體系羥基基團(tuán)的摩爾數(shù)：1.2×4=4.8mol體系羧基基團(tuán)的摩爾數(shù)：0.5×20.49×3=2.47mol體系反應(yīng)物的總摩爾數(shù)：1.20.50.49=2.19mol由于體系兩官能團(tuán)的基團(tuán)數(shù)不相等，平均官能度：f=（2×2.47）÷（2.19）=2.2557Pc=2÷f=2÷2.2557=0.8866答：反應(yīng)不完全就會產(chǎn)生凝膠。參考題：由己二胺和己二酸合成聚酰胺，反應(yīng)程度p=0.995，分子量約15000，試計(jì)算原料比。產(chǎn)物端基是什么？參考答案：聚酰胺的聚合度為：Xn=15000/113=132.74（結(jié)構(gòu)單元的分子量）已知p=0.995，根據(jù)p與非等摩爾比共同控制Xn時有： Xn=(1r)/(1r2rp)求得r=