哈理工电气高分子绝缘材料化学基础课后答案2

1、nM 1.2 今有尼龙6样品32.4 g，用端基滴定法测得其中含有 3.510-3 mol羧基，求样品的 和聚合度。 n H2N(CH2)5COOHH HN(CH2)5COOH + (n-1)H2O n 解： 尼龙6 molg N W Mn/10257. 9 105 . 3 4 .32 3 3 79.81 113 1810257. 9 3 DP 1.4 依例写出下列高聚物的形成反应化学方程式： CH3 CHn CH2CH2CH CH3 n 聚丙烯 （PP） 聚氯乙烯 （PVC） n CH2CH Cl Cl CHn CH2 聚偏二氯乙烯 （PVDC） Cl Cn CH2CH2C Cl n ClC

2、l 聚丙烯腈 （PAN） 聚四氟乙烯 （PTFE） F CC F CF2n CF2 F F n n CH2CH CN CN CHn CH2 1.5 写出缩聚反应方程式，并写出高分子的名称 (1) 庚二胺 与 辛二酸 NH(CH2)7NHCO(CH2)6COHOH + (2n-1) H2O n HOOC(CH2)6COOH n H2N(CH2)7NH2 + n (3) 间苯二甲酸 与 乙二醇 C OH + n CH2 CCH2 O HO O n OHOH O HO O CCOCH2CH2OH n + (2n-1)H2O (4) 邻苯二甲酸酐 与 1,2-丙二醇 O C C O O n + n C

3、H2CH CH 3 OHOH CC OO OCH2CH O CH3 n + n H2O 1.6 写出下列各物质的结构式或示性式 (1) 均苯四甲酸二酐 OO C C O O C C O O (2) 双酚A O HH OC CH 3 CH 3 (3) 间苯二胺(4) 甲基三氯硅烷 NH2H2N Cl CH 3 Si ClCl (5) 二甲基二甲氧基硅烷 (6) 1, 3-丙二醇 (7) 丙烯酰胺 Si O CH 3 CH 3O CH 3 CH 3 CH2CH2CH2 OHOH CH2CH C O NH2 1.7 今有聚苯乙烯（PS）样品，已知其由下列各级分所组成， 求此样品 的 、 与分子量分布

4、指数。 wMnM 级级 分分 质量质量 % 分子量分子量 104 级级 分分 质量质量 % 分子量分子量 104 1101.25117.3 2192.16810.2 3243.57612.2 4184.98414.6 ， 解： i i i i i i i n M w WM W W M W W N W N N W M 11111 =3.2 x 104 nwMM/=1.6 44 4444 444 102 . 5%4106 .14 %6102 .12%8102 .10%11103 . 7%18109 . 4 %24105 . 3%19101 . 2%10102 . 1 i ii wMwM 1.8 将

5、5.00克聚合物样品分级，再测定各级分的数均分子量， 所得结果为： 级 分 质量 g 分子量 104 级 分 质量 g 分子量 104 10.25241.2020 20.65550.5550 32.201060.15100 假定每个级分的分子量都是均一的， 求此样品 的 、 与分子量分布指数。 wMnM 解：W=5g %3 5 15. 0 %11 5 55. 0 %24 5 2 . 1 %44 5 2 . 2 %13 5 65. 0 %5 5 25. 0 6 5 4 3 2 1 w w w w w w i ii wMwM i i i i i i i n M w WM W W M W W N W

6、 N N W M 11111 或 W MW M W W MwM i ii i i i i ii w i i n M W W N W M 2.1 写出下列各种引发剂分解的化学方程式 （1）过硫酸钾 2K+2 OSO O O OSOK O O OSOK O O CH3 C CH3 O CH3 + CO CH3 CH3 CO CH3 + （2）DCP C CH3 CH3 OOC CH3 CH3 C CH3 O CH3 2 （3）过氧化二叔丁基 CH3C CH3 CH3 OOC CH3 CH3 CH32C CH3 O CH3 CH3 CH3CH3 C O CH3+ （4）过氧化二苯甲酰(BPO) （5

7、）AIBN（偶氮二异丁腈） C O OOC O C O O + CO2 CH3C CH3 CN NNC CH3 CN CH3 N2CH3C CH3 CN + 2.2 以BPO为引发剂，使苯乙烯进行聚合，写出各历程反应的 化学方程式（只考虑双基终止）。 链引发 C O OOC O C O O + CO2 R + CH2CHRCH2CH 链增长 CH2CH + CH2CHCHCH2 CH2 CHCH2CH CH CH2 CH2 CH + CH2CH CH2 CHCH2CH 链终止 耦合 CH2 CHCHCH2 CHCH2 + CH2 CH 歧化 + CHCHCH2 CH2CH2 CH + CHCH

8、2 CH2CH + CH2 CH CH2 CH2 + CH2C CH CH3 + CHCHCH2 CH + CH2CH 2.3 在自由基聚合反应达到稳态时，（a）M增大三倍，I不变 时；(b) I增大三倍，M不变时。在只考虑双基终止时 2 1 2 1 I )( s t d k fk Ms = 解： R = Rp = kp 2 1 2 1 I )( t d k fk M 2 1 2 1 I)(2 M dt p kfk k = （1）稳态时自由基总浓度有何变化? （2）聚合速率有何变化？ （3）平均聚合度有何变化？ a 不变 增大三倍 增大三倍 b 增大一倍 增大一倍 是原来的1/2倍 2.4 已

9、知某自由基聚合体系的M=8.2 mol/ L，M=110-3 mol/L，kp =150 L/(mols)， Ri =310-9 mol/(Ls)。求（1） Rp；（2）kt；（3）自由基寿命；（4）动力学链长。 Rp = kpMM Rt = Ri= 2ktM2 ti R M R M t p i p R R R R = 解： 2.5 用含放射性14C 的AIBN引发苯乙烯聚合，已知引发剂的引发 效率为1，链终止方式为双基偶合，无链转移反应。用闪烁计 数器测得AIBN的放射活性为2.5108次/（smol），0.001kg 聚合物的放射活性为1.2103次/s。求聚合物的 。 nM 解： 5 8

10、 3 3 10083. 2 105 . 2 102 . 1 10001. 0 n M 2.6 甲基丙烯酸甲酯在50时进行自由基聚合，链终止方式有 双基偶合和双基歧化（各占一定比例）。经实验测定，聚 合物链上含有的引发剂碎体数与聚合物分子数之比为1.24。 求此聚合反应中偶合、歧化终止的活性链各占多少百分数。 设耦合终止的活性链为x，歧化终止的活性链为1x 对于耦合终止 引发剂碎体x， 聚合物分子数x/2 对于歧化终止 引发剂碎体1x， 聚合物分子数1x 解： 24. 1 )1 ( 2 )1 ( x x xx 24. 1 2 2 x %71.383871. 0 x歧化 1x61.29 2.7 将

11、1mol苯乙烯和0.01mol过氧化二叔丁基（DTBP）混合，于 60时进行聚合反应。引发速率为4.010-11mol/ (dm3min)， 链增长速率为1.510-7mol/( dm3min)。求fkd值和初始动力学 链长。（60时苯乙烯的密度为0.887g/mL，计算时，设引 发剂加入单体后聚合体系的体积不变）。 CH2 CH 解： 苯乙烯分子量104 体积 mL25.117 887. 0 104 V 3 33 853mol/dm0 . 0 dm10117.25 0.01mol 117.25ml 0.01mol I 110 2 11 min1034. 2 1053. 82 100 . 4

12、2 I R fk i d Ri= 2fkdI 3750 100 . 4 105 . 1 11 7 i p R R 2.9 用AIBN和IPP为引发剂，使氯乙烯聚合生成PVC，此聚合 物有哪几种端基（只考虑双基终止）？ 偶氮二异丁腈（AIBN） 解： CH3C CH3 CN NNC CH3 CN CH3 N2CH3C CH3 CN + 过氧化二碳酸二异丙酯（IPP） (CH3)2HC OCO O OC O O CH(CH3)2 CH3CH3CHO(CH3)2CHO +(CH3)2CHOCO2 (CH3)2CHOC O O + 链引发 R + CH2 CH Cl RCH2CH Cl 链增长 CH2

13、CH Cl + CH2 CH Cl CH2CH Cl CH2CH Cl CH2CH Cl CHCH2 Cl CH2 CH Cl +CH2CH Cl 链终止 偶合终止 CH2CH Cl +CHCH2 Cl CHCH2 Cl CH2CH Cl CH2CH Cl CH2CH Cl CH2CH Cl +CH2CH Cl 岐化终止 CHCH2 Cl +CH2CH Cl CH2CH2 Cl +CHCH Cl CH2CH Cl + CH2CH Cl CHCH Cl + CH3CH Cl CH2CH Cl +CHCH2 Cl CCH2 Cl + CH3CH Cl 2.10 以BF3为催化剂，乙醇为助催化剂，使

14、异丁烯聚合，写出 其聚合历程的各反应方程式。 阳离子聚合 解： H + BF3 3 CH3CH2OBFH BF3 CH3CH2O CH3CH2OH H CH3CH2OBF3+ CH2C CH3 CH3 C CH3 CH3 CH33C2H5OBF 链引发 链增长 C2H5OBF3 CH3C CH3 CH3 C2H5OBF3 CH3C CH3 CH3 + n CH2C CH3 CH3 CH2CCH2C CH3 CH3 CH3 CH3 链终止 2个动力学链不终止 2个动力学链终止 (另一个未写） CH2C CH3 CH3 C2H5OBF3CH2C CH2 CH3 + HC2H5OBF3 C2H5OB

15、F3CH2C CH3 CH3 + CH2C CH3 CH3 CH2C CH2 CH3 + CH3C CH3 CH3 C2H5OBF3 CH2C CH3 CH3 C2H5OBF3CH2C CH3 CH3 OC2H5 + BF3 2.11 写出以丁基锂为催化剂时，苯乙烯聚合历程的各反应方程式。 解： 阴离子聚合 Li CHCH2CH2CH2CH2CH3Li CH2CH2CH2CH3 + CH2CH 终止 无溶剂、杂质，不终止； 若有水 Li CHCH2+ H2O CH2CH2+ Li OH 引发 增长 CH2CH + Li CHCH2CH2CH2CH2CH3n Li CHCH2(CHCH2)n C

16、H2CH2CH2CH3 解：解： 活的高分子：活的高分子： 在有些阴离子聚合反应中，若没有溶剂或外来杂质的在有些阴离子聚合反应中，若没有溶剂或外来杂质的 影响，或使用阴离子聚合中很少发生链转移的溶剂（如二影响，或使用阴离子聚合中很少发生链转移的溶剂（如二 氧六环和四氢呋喃等），则它不会自行终止，亦即链增长氧六环和四氢呋喃等），则它不会自行终止，亦即链增长 反应中的活性中心直到单体完全耗尽仍可保持活性，当重反应中的活性中心直到单体完全耗尽仍可保持活性，当重 新加入单体时又可开始聚合，因此把这种高分子活性链称新加入单体时又可开始聚合，因此把这种高分子活性链称 为为活的高分子。活的高分子。 2.12

17、 什么叫活的聚合物？有何用途？并举例说明。 活的高分子的用途活的高分子的用途 （1）制备单分散性聚合物）制备单分散性聚合物 用萘钠引发苯乙烯聚合可得用萘钠引发苯乙烯聚合可得Mw/Mn为为1.061.12的聚苯乙烯。的聚苯乙烯。 （2）合成梳形和星形聚合物）合成梳形和星形聚合物 n K CHCH2 + n + ClClCH CH CH CH22 KCl K CHCH2 + + 2 KCl CH2 CH2 CH2 CH2 Cl Cl Cl Cl CH2 CH2CH CH2 CH2CH CHCH2 CH CH CH2 CH2 4 4 （3）合成嵌段共聚物）合成嵌段共聚物 热塑性弹性体热塑性弹性体SB

18、S(苯乙烯苯乙烯-丁二烯丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物苯乙烯的嵌段共聚物) -1n CHCH2CHCH2C4H9 Li CH2CH + nLiC4H9 Li CH2CHCHCH2CH2CHCHCH2CHCH2C4H9 m n 2.8 写出下列各物质的结构式。 顺丁烯二酸酐（马来酸酐） CHC O O CHC O 合成天然橡胶 816 pm (8.16A) H CH2 CC CH3 CH2 CH3 C CH2 C CH2 H CC H CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CC H CH2 氯丁橡胶 顺丁橡胶（顺式1，4聚丁二烯） CC H CH2 H CH2 CH2 CC CH2 H H n 等

19、规聚丙烯 C C H 3 H C HH C C H 3 H C HH n CH2 C H C Cl CH2 CH2 C H C Cl CH2 CH2 C Cl C H CH2 2.14 将下列各对单体放在一起使之聚合，将会发生何种结果？ （写出r1，r2的值，说明能否共聚，生成的聚合物的结构 属于何种类型） （1）苯乙烯-顺丁烯二酸酐(60) r1 = 0.0095 1 , r2 = 0 单体M2只能共聚，其链节不能重复。 当r1 1或M1 1, r2 r2，聚合前期生成的是含有极少 量乙酸乙烯酯结构单元的聚苯乙烯，待苯乙烯单体耗尽后，乙 酸乙烯酯才开始聚合而生成均聚物。结果，产物几乎是两种均

20、 聚物的混合物。 C C O O O C C O O C C O O OO HOCH2CH OH CH2OHH2N(CH2)5COOH 3.1 写出下列各物质的结构式 （4）-氨基己酸 （1）邻苯二甲酸酐（2）均苯四甲酸二酐 （3）甘油 （7）聚酰胺7 （5）双酚A （6）聚酰胺68 HOC CH 3 CH 3 O H HN(CH2)6COH HO n n N(CH2)6NC(CH2)6 HHO C O 3.2 说明下列聚合反应所得聚酯结构 ，说明每种聚合物分子量 和分子结构与反应混合物中各单体相对含量有什么关系。 （1）二元羧酸与二元醇 线形聚合物 )1 ()1 (2 1 rpr r X n

21、 当r=1，即两种官能基等当量 )2( 2 1 abMMXM BAnn p X n 1 1 ）（p XDP n 12 1 2 1 若r1，而p=1 r r X n 1 1 （2）二元羧酸与甘油 f12， f23 a 官能基接近等当量时，生成体型高聚物。越接近等当官能基接近等当量时，生成体型高聚物。越接近等当 量，越易生成体型高聚物。量，越易生成体型高聚物。 b 如果甘油的用量比二元酸多得多，则不可能生成体型如果甘油的用量比二元酸多得多，则不可能生成体型 高聚物，因为这时很多羟基（特别是仲羟基）不能参加反应高聚物，因为这时很多羟基（特别是仲羟基）不能参加反应, 生成小分子量的线型或支链线型结构。

22、越多越易生成线型，生成小分子量的线型或支链线型结构。越多越易生成线型， 且分子量越小。且分子量越小。 c 如果甘油的用量比二元酸少得多，也不可能生成体型如果甘油的用量比二元酸少得多，也不可能生成体型 高聚物，因为这时尽管羟基都参加反应，但很快端基就都是高聚物，因为这时尽管羟基都参加反应，但很快端基就都是 COOH，无法形成交联结构，而是小分子量的支链线型结，无法形成交联结构，而是小分子量的支链线型结 构。且越少分子量越小。构。且越少分子量越小。 3.3 写出下列各物质反应的化学方程式 （1）生成聚酰胺68的聚合反应 NH(CH2)6NHCO(CH2)6COHOH + (2n-1) H2O n

23、HOOC(CH2)6COOHH2N(CH2)6NH2 + nn （2）-氨基庚酸的酰胺化反应 （3）-羟基丁酸的酯化反应 CH 2CH2CH2C O O HHO O CH2CH2CH2C O + H2O H NH(CH2)6CO n H2N(CH2)6COOHOH n + (n-1)H2O （4）均苯四甲酸二酐与联苯二胺的聚酰亚胺化反应。 +n H2N NH2 C C O O C C O O nOO n C C O OH O C C O O HO NHNH 2nH2O +NN n C C O O C C O O 3.4 己二酸和己二胺生成聚酰胺的平衡常数K=365（221.5）， 两种单体以分子比1:1加入，若欲得到数均聚合度为200的聚合物， 体系中水含量必须控制在多少？ ab n n K X 009125. 0