石河子大学化学化工学院高分子化学期末考试试题

2020-03-27 09:11

01

一、基本概念(共15分,每小题3分)

⒈ 聚合物的化学反应⒉ 缩聚反应⒊ 乳化作用⒋ 动力学链长⒌ 引发剂半衰期 二、填空题(将正确的答案填在下列各题的横线处)( 每空1 分,总计20分)

⒈ 自由聚合的方法有 、 、 和 。

⒉ 逐步聚合的方法有 、 、 和 。

⒊ 聚氨酯大分子中有 、 、 和 基团。 ⒋ 聚合反应按反应机理可分为 、 、 和 四类。 ⒌ 聚合物按大分子主链的化学组成 、 、 和 四类。 三、简答题(共20分,每小题5分) ⒈ 乳液聚合的特点是什么? ⒉ 乙烯进行自由基聚合时,为什么得到低密度PE?写出产生长支链和短支链有关的化学反应方程式?

⒊ 什么叫自由基?自由基有几种类型?写出氯乙烯自由基聚合时链终止反应方程式。 ⒋ 何谓离子交换树脂? 写出合成强酸型阳离子交换树脂有关化学反应方程式。 四、(共5分,每题1分)选择正确答案填入( )中。 ⒈ 自由基共聚合可得到( )共聚物。

⑴ 无规共聚物 ⑵ 嵌段共聚物 ⑶ 接技共聚物 ⑷ 交替共聚物 ⒉ 为了得到立构规整的PP,丙烯可采用( )聚合。 ⑴ 自由基聚合 ⑵ 阴离子聚合 ⑶ 阳离子聚合 ⑷ 配位聚合 ⒊ 工业上为了合成聚碳酸酯可采用( )聚合方法。 ⑴ 熔融缩聚 ⑵ 界面缩聚 ⑶ 溶液缩聚 ⑷ 固相缩聚

⒋ 聚合度基本不变的化学反应是( )

⑴ PVAc的醇解 ⑵ 聚氨酯的扩链反应 ⑶高抗冲PS的制备 ⑷ 环氧树脂的固化 ⒌ 表征引发剂活性的参数是( )

⑴ kp (⑵ t1/2 ⑶ ki ⑷ kd

五、计算题(共35分,根据题目要求计算下列各题)

⒈ (15分)用过氧化二苯甲酰(BPO)作引发剂,60℃研究甲基丙烯酸甲酯的本体聚合。 已知:C (偶合终止系数)=0.15; D (歧化终止系数)=0.85; f =0.8; kp=3.67×102 L/ mol.s; kd =2.0×10-6 s-1; kt=9.30×106 L/ mol.s; c(I)=0.01 mol / L; CM=1.85×10-5; CI=2×10-2;

甲基丙烯酸甲酯的密度为0.937 g./ cm3;

计算:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的平均聚合度Xn。

⒉ (15分)甲基丙烯酸甲酯(M1)与苯乙烯(M2),在60℃下进行自由基共聚合。

已知:r 1= 0.46 , r 2=0.52 ;

计算:⑴ (10分) 画出x’1 ~ x 1 曲线(计算五个点)。

' ⑵(5分)起始单体投料比 m1 :m2 =0.85 :0.15 (质量比),聚合初期共聚物组成 x1 =?

计算结果

01 x1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

'x1 0 1.0 x’1 ~ x 1 曲线 (自备坐标纸)

⒊ ( 5分) 欲使环氧树脂(环氧值为0.2),用官能团等摩尔的二乙烯基三胺固化。请分别用Carothers方程和Flory统计公式计算凝胶点Pc 。

⑴(3分)用Carothers方程计算凝胶点Pc : ⑵(2分)用Flory统计公式计算凝胶点Pc :

六、写出链引发反应方程式(共5分,每错一个方程式扣1分)

将单体和引发剂进行匹配,写出可能发生的链引发反应方程式并指出聚合反应类型(自由基聚合?阳离子聚合?阴离子聚合?)。

⒈ 单体 CH2=C(CH3)COOCH3

⒉ 引发剂 ⑴ ABIN ⑵ Na+ ⑶ BF3+H2O

02

一、基本概念(共14分,5. 2分, 其余3分)⒈ 聚合物的无规降解 ⒉ 体型缩聚反应⒊ 乳化剂⒋ 自由基共聚合反应⒌ 引发剂

二、填空题(将正确的答案填在下列各题的横线处)( 每空1 分,总计20分)

⒈ 自由聚合的单体有 、 、 和 等。 ⒉ 单体可分为 、 和 三大类。 ⒊ 表征乳化剂性能的指标是 、 和 。 ⒋ 阴离子聚合的引发体系有 、 和 。

⒌某些聚合物按大分子主链中含的特征基团可命名为 、 、 和 聚合物等。

⒍ 根据共聚物大分子链中单体单元的排列顺序,共聚物分 、 、 、 四类。 三、简答题(共20分,每题5分)

⒈ 乳化剂不参加聚合反应,但它的存在对聚合反应有很大影响,为什么? ⒉ 什么叫聚合物相对分子质量的多分散性? ⒊ 何谓自动加速现象?并解释产生的原因。

⒋ 无规降解与聚合物结构有何关系? 举例说明哪些聚合物容易发生无规降解?写出PE无规降解的化学反应方程式? 四、计算题 (共40分)

⒈ (10分)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:10-5s-1,kp=3700 L·(mol·s)-1,kt=7.4×107 L·(mol·s)-1,c(M)=10.86mol/L,kd=1.16×

c(I)=0.206×10-3mol/L,CM=1.91×10-4,偶合终止占动力学终止的90%,试求所得聚醋酸乙烯的Xn。 ⒉ (15分) 苯乙烯(M1)与丁二烯(M2)在5℃下进行自由基乳液共聚合时,其r1=0.64,r2=1.38。

已知:苯乙烯和丁二烯的均聚链增长速率常数分别为49.0和25.3 L·(mol·s)-1。请: (1)计算共聚时的链增长反应速率常数。(2)比较两种单体和两种链自由基的反应活性的大小。 (3)做出此共聚反应的x'1?x1曲线。(4)要制备组成均一的共聚物需要采取什么措施? 3. (6分)计算60℃苯乙烯乳液聚合速率Rp和平均聚合度Xn。

已知:kp=176 L·(mol·s)-1,c(M)=5.0mol/L,N=1.0×1015个/mL,ρ=5.0×1012个/mL·s 4. (9分)等物质的量的二元醇和二元酸进行缩聚,如平衡常数K=200,在密闭体系中反应,不除去副产物水。问:⑴ 反应程度P和平均聚合度Xn能达到多少?

⑵ 如羧基的起始浓度c(COOH)?2mol/L,要使Xn?200,须将小分子水c(H2O)降低到怎样的程度?

五、(6分)以偶氮二异丁腈为引发剂,写出氯乙烯悬浮聚合的基元反应方程式

03

一、基本概念(共10分,每小题2分)

⒈ 离子交换树脂⒉ 界面缩聚反应⒊ 阴离子聚合⒋ 平均聚合度⒌ 阻聚剂 二、填空题(将正确的答案填在下列各题的横线处)( 每空1 分,总计20分)

⒈ 连锁聚合包括 、 、 和 。 ⒉ 连锁聚合的全过程一般有 、 、 和 等几个基元反应 。

⒊ 环状类单体主要有 、 、 和 等几类。

⒋ 控制共聚物组成的方法有 、 和

等方法 。

⒌ 聚合物的化学反应按反应前后聚合度的变化情况可分 、 和 等化学反应。

⒍ 缩聚物按大分子形态可分为 和 两类。 三、简答题(共20分,每小题5 分) ⒈ 乳液聚合动力学的特点是什么?

⒉ 乙烯进行自由基聚合时,为什么需在高温(130℃~280℃)高压(150MPa~250MPa)的苛刻条件下进行?

⒊ 甲基丙烯酸甲酯自由基聚合时链终止方式如何?并写出甲基丙烯酸甲酯自由基聚合时歧化终止反应方程式。

⒋ 何谓侧链断裂? 与聚合物结构有何关系?写出PVC树脂侧链断裂有关化学反应方程式。 四、计算题(40分)

⒈ (15分)以过氧化二苯甲酰(BPO)作引发剂,60℃研究苯乙烯在苯中的聚合。

已知:苯乙烯溶液浓度为1.0 mol/L,过氧化物的浓度为0.01 mol/L,引发和聚合的初速分别为4.0×10-11mol / L.s t和 1.5×10-7 mol / L.s 。

CM=8.0×10-5; CI=3.2×10-4;CS=2.3×10-6;

60℃ 苯乙烯的密度为0.887 g./ mL;60℃ 苯的密度为0.839 g./ mL; 计算:⑴ (2分) f kd 。 ⑵ (13分)聚苯乙烯(PS)的平均聚合度Xn

⒉ (共12分)工业上为了合成具有一定相对分子质量的聚酰胺-1010,一般先将癸二胺(M1

=172)和癸二酸(M2 =202)制备成“1010盐”,然后再进行缩聚。

现已知该“1010盐”为中性,因此另加1.0%(以单体总数计)mol的苯甲酸(M’=122)作为官能团封锁剂控制聚酰胺-1010的相对分子质量,若反应程度P=0.998,

请:⑴ (6分)写出合成聚酰胺-1010有关的聚合反应方程式。 ⑵(6分)计算该聚酰胺-1010的数均相对分子质量Mn。

⒊ (8分) 苯乙烯(M1)与丁二烯(M2),在5℃下进行自由基共聚合。 已知:M1、M2均聚链增长速率常数分别为49.0和25.1 L/ mol.S;

M1与M2共聚、M2与M1共聚链增长速率常数分别为76.6和18.2 L/mol.s;

起始投料比 m1 :m2 =1 :8 (质量比)。 请: 计算聚合初期共聚物组成x’1=?

⒋ ( 5分) 欲使环氧树脂用官能团等物质的乙二胺固化,用Carothers方程和Flory统计公式分别计算凝胶点Pc 。

⑴(3分)用Carothers方程计算凝胶点Pc : ⑵ (2分)用Flory统计公式计算凝胶点Pc :

五、写出链引发反应方程式(共10分,每错一个方程式扣1分)

将单体和引发剂进行匹配,写出可能发生的链引发反应方程式并指出聚合反应类型(自由基聚合?阳离子聚合?阴离子聚合?)。⒈ 单体CH2=CH-C6H5

⒉ 引发剂 ⑴ BPO ⑵ Na+ ⑶ BF3+H2O ⑷ C4H9Li

04

一、基本概念(共10分,每小题2分)

⒈ 混缩聚2.聚合物3. 重复单元4.阳离子聚合5.悬浮剂

二、填充题(将正确的答案填在下列各题的横线处,每空1 分,总计20分)

⒈ 在自由基聚合体系中,用引发剂引发的引发速率方程式 。 2.塑料按其受热行为的不同可分为 塑料和 塑料。 3.在合成聚合物中 、 和 称为三大合成材料。 4.表征聚合物相对分子质量的物理量有 和 。

5.按自由基和阴离子聚合的单体有 、 和 等。

6.聚氨酯可以看成是由 和 构成的嵌段共聚物。 7.逐步聚合包括 和 两类。 8. 聚合物的相对分子质量方面的特征

是 、 、 。

9.氯乙烯自由聚合时,聚合速率用 调节,而聚合物的相对分子质量用 控制。 三、回答问题(共20分,每小题5分)

⒈ 阴离子聚合在适当的条件下,其阴离子活性增长链可以长期不终止,而形成活性聚合物,为什么?

⒉ 与低分子化合物相比较,高分子化合物有哪些特点? ⒊ 何谓离子交换树脂?主要有几种类型?如何合成离子交换树脂? ⒋ 请写出工业上制备PA-66树脂有关的聚合反应方程式(以苯甲酸作官能团封锁剂)。 四、(共4 3分)计算题(根据题目要求,计算下列各题)

1.(本题 15分)用偶氮二异丁腈(ABIN)为引发剂,苯乙烯60℃进行本体聚合。试计算引发剂引发对聚合物平均聚合度倒数的贡献?计算时采用以下数据和条件:

⑴ c(I)=0.04 mol/L; ⑵ f =0.8 ; ⑶ kd=2.0×10-6 s-1 ; ⑷ kp=176 L/mol.s; ⑸ kt=3.6×107 L/mol.s; ⑹ CM=0.85×10-4 ; ⑺ CI=0.05; ⑻ 60℃ 时苯乙烯的密度为0.887 g/cm3

解:

2. (8分)由己二胺与己二酸合成尼龙-66,如尼龙-66的相对分子质量为15000,反应程度P=1,试计算原料比,并写出合成反应方程式。 解:

3.(本题14分)在高聚物生产中,共聚物组成是一个重要的生产指标。

已知:氯乙烯(M1)和醋酸乙烯(M2) 共聚;r1=1.68 ,r2=0.23 (M1’=62.5) (M2’=86)

CH2 CH (M2)CH2 CH(M1) OCOCH3 Cl

若要求共聚物中氯乙烯单体单元的含量为72wt %。

请: ⑴ (10分) 画出x’1~x1曲线。

⑵(1分)为了得到组成基本均一的共聚物,应采用怎样的投料方法? ⑶(3分)从图中得出起始单体投料比c(M1)0/c(M2)0 = ?。 解:⑴ 请将计算结果填入表中

计算结果

x1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

'x1 0 1.0 ⑵

⑶ 所需的共聚物的组成为 图中对应的起始单体组成是:

x’1~x1曲线(自备坐标纸)

4. (6分)邻苯二甲酸酐与等物质的季戊四醇官能团等物质的量缩聚,分别按Carothers方程和Flory统计公式计算凝胶点PC。 解⒈ 按Carothers方程求凝胶点PC ⒉ 按Flory统计公式求凝胶点PC

从醋酸乙烯酯单体到聚乙烯醇,须经哪些反应?每一反应的要点和关键是什么?写出有关的化学反应方程式。答:经自由基聚合反应和醇解反应。 各步反应要点和关键如下:

① (4分)自由基聚合反应方程式 要点: 关键:

② (3分)醇解反应方程式 要点: 关键:


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