高分子科学答案

1、第一章第一章 概述概述 3 3. . 说出说出 1010 种你在日常生活中遇到的高分子的名称。种你在日常生活中遇到的高分子的名称。 答：涤纶、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、PET、蛋白质、核酸、涂料、塑料、合成纤维 6 6. .下列物质中哪些属于聚合物？（下列物质中哪些属于聚合物？（1 1）水； （）水； （2 2）羊毛； （）羊毛； （3 3）肉； （）肉； （4 4）棉花； （）棉花； （5 5）橡胶轮胎； （）橡胶轮胎； （6 6）涂料涂料 答：羊毛、棉花、橡胶轮胎、涂料、肉 7 7. .写出下列高分子的重复单元的结构式： （写出下列高分子的重复单元的结构式： （1 1）PEPE； （；

2、（2 2）PSPS； （； （3 3）PVCPVC； （； （4 4）POMPOM； （； （5 5）尼龙； （）尼龙； （6 6）涤纶涤纶 答： （1）PE聚乙烯 CH2CH2 （2）PS聚苯乙烯 （3）PVC聚氯乙烯 （4）POM聚甲醛 OCH2 （5）尼龙聚酰胺 NH(CH2)5CO （6）涤纶聚对苯二甲酸乙二醇酯 P7 8. 写出下列重复单元的聚合物的一般名称，指出结构单元和单体单元。 （手写） 名称 结构单元 单体单元 H2CCCH3H3COOC 聚甲基丙烯酸甲酯 一样 一样 H2CHCH3COOC 聚丙烯酸甲酯 一样 一样 NH(CH2)6NHCO(CH)4CO 尼龙-66 NH(

3、CH2)6NH CO(CH)4CO 无 H2CCH3CHCCH2 聚异戊二烯 一样 一样 9 9. .用简洁的语言说明下列术语。用简洁的语言说明下列术语。 （1 1）高分子； （）高分子； （2 2）链节； （）链节； （3 3）聚合度； （）聚合度； （4 4）多分散度； （）多分散度； （5 5）网状结构； （）网状结构； （6 6）共聚物）共聚物 答： （1）高分子也叫聚合物分子或大分子，具有高的相对分子量，其结构必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元实际是或概念上是由相应的小分子衍生而来的。 （2）链节是指结构重复单元，重复组成高分子分子结构的最小结构单元。 （3）聚合度是单个聚

4、合物分子所含单体单元的数目。 （4）多分散性：除了蛋白质、DNA 等外，高分子化合物的相对分子质量都是不均一的 （5）网状结构是交联高分子的分子构造。 （6）共聚物：由一种以上单体聚合而成的聚合物。 1414、平均相对分子质量为、平均相对分子质量为 100100 万的超高相对分子质量万的超高相对分子质量 PEPE 的平均聚合度是多少？的平均聚合度是多少？ P10010000/2835700 2121、高分子结构有哪些层次？各层次研究的内容是什么？、高分子结构有哪些层次？各层次研究的内容是什么？ 答：高分子结构由 4 个层次组成： a、一级结构，、一级结构，指单个大分子内与基本结构单元有关的结构

5、，包括结构单元的化学组成、链接方式，构型，支化和交联以及共聚物的结构 b、二级结构，、二级结构，指若干链节组成的一段链或整根分子链的排列形状。 c、三级结构、三级结构在二级的基础上许多这样的大分子聚集在一起而形成的结构，包括结晶结构，非晶结构，液晶结构和取向结构。 d、四级结构，、四级结构，指高分子在材料中的堆砌方式。 2222、什么是高分子的构型？什么是高分子的构象？请举例说明。、什么是高分子的构型？什么是高分子的构象？请举例说明。 答：构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；高分子链由于单键内旋转而产生分子在空间的不同形态称为构象。构象与构型的根本区别在于，构象通过单键内旋转可以改

6、变，而构型无法通过内旋转改变。 2626、用粗略示意图表示： （、用粗略示意图表示： （1 1）线型聚合物）线型聚合物 （2 2）带短支链聚合物）带短支链聚合物 （3 3）交联）交联 XXXX 2727、试分析线形、支化、交联高分子的结构和性能特点。、试分析线形、支化、交联高分子的结构和性能特点。 线形高分子的分子间没有化学键结合，在受热或受力时可以互相移动，因而线形高分子在适当溶剂中可以溶解，加热时可以熔融，易于加工成形。 交联高分子的分子间通过支链联结起来成为了一个三锥空间网状大分子，高分子链不能动弹，因而不溶解也不熔融，当交联度不大时只能在溶剂中溶胀。 支化高分子的性质介于线形高分子和交

7、联（网状）高分子之间，取决于支化程度。 第三章第三章 链式聚合反应链式聚合反应 1 1下列烯类单体适于何种机理聚合：自由基聚合，阳离子聚合或阴离子聚合？并说明理由。下列烯类单体适于何种机理聚合：自由基聚合，阳离子聚合或阴离子聚合？并说明理由。 CH2=CHCl CH2=CCl2 CH2=CHCN CH2=C(CN)2 CH2=CHCH3 CH2=C(CH3)2 CH2=CHC6H5 CF2=CF2 CH2=C(CN)COOR CH2=C(CH3)CH=CH2 解：解：CH=CHCl 适于自由基聚合，Cl 原子是吸电子基团，也有共轭效应， 但均较弱。 CH2=CCl2适于自由基聚合和阴离子聚合。

8、Cl 原子是吸电子基团，也有共轭效应。2 个 Cl 原子的吸电子性足够强。 CF2=CF2适合自由基聚合， F 原子体积小，结构对称。 CH2=CHC6H5 与 CH2=CH-CH=CH2可进行自由基聚合、 阳离子聚合以及阴离子聚合。 因为共轭体系 电子的容易极化和流动。 CH2=CHCN 适合自由基聚合和阴离子聚合。-CN 是吸电子基团，并有共轭效应。 CH2=C(CN)2适合阴离子聚合。2 个-CN 是强吸电子基团。 CH2=C(CH3)2适合阳离子聚合。CH3为供电子基团，CH3与双键有超共轭效应。 CH2=C(CN)COOR 适合阴离子聚合，两个吸电子基的吸电子性很强。 CH2=CCH

9、3COOR 适合自由基聚合和阴离子聚合。因为是 1，1 二取代基，甲基体积较小，COOR 为吸电子基，甲基为供电子基，均有共轭效应。 2 2判断下列烯类能否进行自由基聚合，并说明理由。判断下列烯类能否进行自由基聚合，并说明理由。 CH2=C(C6H5)2 ClHC=CHCl CH2=C(CH3)C2H5 CH3CH=CHCH3 CH2=C(CH3)COOCH3 CH2=CHOCOCH3 CH3CH=CHCOOCH3 解：解：CH2=C(C6H5)2不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。因为取代基空间阻碍大，只能形成二聚体。 ClCH=CHCl 不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。因为单体结构

10、对称，1，2 二取代基造成较大空间阻碍。 CH2=C(CH3)C2H5不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。由于双键电荷密度大不利于自由基的进攻，且易转移生成烯丙基型较稳定的自由基，难于再与丙烯等加成转变成较活泼的自由基，故得不到高聚物。 CH3CH=CHCH3不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。因为位阻大，且易发生单体转移生成烯丙基稳定结构。 CH2=C(CH3)COOCH3能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。由于是 1，1 二取代基，甲基体积小，均有共轭效应。 CH2=CHOCOCH3能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。因为 OCOCH3有吸电子诱导效应和供电子共轭效应，但这两种效应都很

11、弱。 CH3CH=CHCOOCH3 不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物 。由于是 1，2 二取代基，空间阻碍大。 3.书 P406 答案（缺分析） 1111、什么叫链转移反应？有几种形式？对聚合速率和相对分子质量有何影响？什么叫链转移什么叫链转移反应？有几种形式？对聚合速率和相对分子质量有何影响？什么叫链转移常数？与链转移速率常数的关系？常数？与链转移速率常数的关系？ 答：链转移反应：指活性链自由基与聚合物反应体系中的其他物质分子之间发生的独电子转移并生成大分子和新自由基的过程 通常包括链自由基向单体、向引发剂、向溶剂、向大分子的转移反应。 对聚合速率和相对分子质量影响相反 第 64 页 1

12、313、在自由基聚合中，为什么聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接，且所得的聚合物在自由基聚合中，为什么聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接，且所得的聚合物多为无规立构？多为无规立构？ 答：由于电子效应和空间位阻效应，按头尾方式连接的单体单元更稳定，因此聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接。 由于自由基聚合的链增长活性中心，链自由基周围存在不定向因素，因此空间构型没有选择性，是随机的，因此得到聚合物为无规立构。 14.14.已知在苯乙烯单体中加入少量乙醇进行聚合时，所得聚苯乙烯的相对分子质量比一般本体已知在苯乙烯单体中加入少量乙醇进行聚合时，所得聚苯乙烯的相对分子质量比一般本体聚合要低。

13、但当乙醇量增加到一定程度后，所得到的聚苯乙烯的相对分子质量要比相应条件聚合要低。但当乙醇量增加到一定程度后，所得到的聚苯乙烯的相对分子质量要比相应条件下本体聚合所得的要高，试解释之。下本体聚合所得的要高，试解释之。 答：加少量乙醇时，聚合反应还是均相的，乙醇的链转移作用会使分子量下降。当乙醇量增加到一定比例后，聚合反应是在不良溶剂或非溶剂中进行，出现明显的自动加速现象，从而造成产物的分子量反比本体聚合的高。 2020单体（如苯乙烯）在储存和运输过程中，常需加入阻聚剂。聚合前用何法除去阻聚剂？单体（如苯乙烯）在储存和运输过程中，常需加入阻聚剂。聚合前用何法除去阻聚剂？若取混有阻聚剂的单体聚合，将

14、会发生什么后果？若取混有阻聚剂的单体聚合，将会发生什么后果？ 答：单体在聚合反应以前通常要通过蒸馏或萃取先除去阻聚剂，否则需使用过量引发剂。当体系中存在阻聚剂时，在聚合反应开始以后（引发剂开始分解） ，并不能马上引发单体聚合，必须在体系中的阻聚剂全部消耗完后，聚合反应才会正常进行，即存在诱导期。 22.22. 工业上用自由基聚合产生的大品种有哪些？试简述它们常用的聚合方法和聚合条件工业上用自由基聚合产生的大品种有哪些？试简述它们常用的聚合方法和聚合条件。 答：PS 聚苯乙烯：以苯，乙烯为原料，ALCL3 ，金属氧化物为催化剂进行本体聚合制得 PE 聚乙烯：用金属茂作催化剂引发聚合 PVC：聚氯

15、乙烯;以电石为原料，与氯化氢反应，经过本体聚合制得 PMMA:聚甲基丙烯酸甲酯：在单体 MMA 加入引发剂，增塑剂紫外吸收剂悬浮聚合得到。 23. 23. 简要解释下列名词，并指出它们之间的异同点。简要解释下列名词，并指出它们之间的异同点。 （1）本体聚合；悬浮聚合；乳液聚合； （2）溶液聚合；淤浆聚合；均相聚合；沉淀聚合。 答： （1）本体聚合是不加其他介质，只有单体本身在引发剂热光辐射的作用下进行的聚合； 悬浮聚合是通过强力搅拌并在分散剂的作用下，把单体分散成无数的小液滴悬浮于水中，由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应； 乳液聚合是在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌，使单体在水中分散成乳液状，

16、由水溶性引发剂引发而进行的聚合反应 （2）溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合反应； 淤浆聚合是催化剂（引发剂）和形成的聚合物均不溶于单体和溶剂（稀释剂）的聚合反应； 生成的聚合物溶于单体的聚合叫均相聚合； 聚合产物不溶于单体的聚合叫沉淀聚合。 28. 34.34.写出合成热塑性弹性体写出合成热塑性弹性体 SBSSBS 的一种方法。的一种方法。 解：合成 SBS 热塑弹性体的主要方法有（选其一即可） A用双官能催化剂经二步法合成 CCH2C6H5C6H5CH2CLiC6H5C6H5LiCH2CHCHCH2+2n CCH2C6H5C6H5CH2CC6H5C6H5CH2CHCHCH2C

17、H2CHCHCH2Lin-1 SBS树 脂 CH2CHCHCH2LiCH2CHCHCH2 n-12mCH2CHC6H5终止 B偶联法 nCH2CH+R-Li+C6H5RCH2CHCH2C6H5CHLi+C6H5n-1mCH2CHCHCH2 RCH2CHCH2CHCHCH2CH2C6H5CHCHCH2Li+nm-1 2RCH2CHCH2CHCHCH2CH2C6H5CHCHCH2Li+SBS树 脂 nm-1Br(CH2)6Br C用单官能团催化剂经三步法或二步法合成 nCH2CH+RLiC6H5CH2CH-Li+C6H5CHCH2RC6H5n-1mCH2CHCHCH2 RCH2CHCH2C6H5C

18、HCHCH2CH2CHCHCH2-Li+nm-1 SBS树 脂 nCH2CHC6H5 终止 或第二步同时加入丁二烯和苯乙烯，利用丁二烯优先聚合的特定形成渐变型的 SBS 树脂。 36. 36. 有一正在进行聚合反应的苯乙烯聚合体系，请用最直观、方便的实验方法判断该体系是有一正在进行聚合反应的苯乙烯聚合体系，请用最直观、方便的实验方法判断该体系是自由基、阳离子还是阴离子聚合类型。自由基、阳离子还是阴离子聚合类型。 答：若反应液呈深蓝（紫）或红色，则反应为阴离子聚合。 在体系中投入 DPPH，反应终止则为自由基聚合，否则为离子型聚合；若为离子型聚合，在体系中通入 CO2，若反应终止为阴离子聚合，无

19、变化则为阳离子聚合。 3737 试从单体、引发剂，聚合方法及反应的特点等方面对自由基、阴离子和阳离子聚合反应试从单体、引发剂，聚合方法及反应的特点等方面对自由基、阴离子和阳离子聚合反应进行比较。进行比较。 答：单体 自由基聚合的单体为弱吸电子基的烯类单体，共轭单体；阳离子聚合的单体为推电子取代基的烯类单体，共轭单体，易极化为负电性的单体；阴离子聚合的单体为吸电子取代基的烯类单体，共轭单体，易极化为正电性的单体。 引发剂 自由基聚合：过氧化物，偶氮化物，氧化还原体系；阳离子聚合：Lewis 酸，质子酸，阳离子生成物，亲电试剂；阴离子聚合：碱金属，有机金属化合物，碳负离子生成物，亲核试剂。 聚合方

20、法 自由基聚合：本体，溶液，悬浮，乳液；阳离子聚合：本体，溶液；阴离子聚合：本体，溶液。 反应特点 自由基聚合：慢引发，快增长，速终止；阳离子聚合：快引发，快增长，易转移，难终止；阴离子聚合：快引发，慢增长，无终止。 聚合反应类型 比较项目 自由基聚合 阳离子聚合 阴离子聚合 单体 带有吸电子取代基的乙烯基单体特别是取代基和双键发生共轭的单体 带有供电子取代基的乙烯基单体，共轭单体及某些羰基和杂环化合物 带有吸电子取代基的乙烯基单体，共轭单体及某些羰基和杂环化合物 引发剂 易分解产生自由基的试剂 亲电试剂 亲核试剂 活性中心 C 通常为C 链终止方式 常为双基终止 常为单基终止 常为单基终止

21、表观活化能 较大 较小 较小 阻聚剂 能产生自由基或与活性链形成稳定结构的试剂 亲核试剂 亲电试剂 聚合实施方法 本体，悬浮溶液或乳液 通常为本体和溶液 通常为本体和溶液 聚合反应温度 较高 较低 较低 聚合物分子量与聚合时间关系 分子量与聚合时间无关 分子量与聚合时间无关 分子量随聚合时间延长而增大 溶剂类型的影响 影响反应速度，不影响聚合物结构 对聚合反应速度和聚合物结构均有很大影响 41 何谓 Ziegler-Natta 催化剂？何谓定向聚合？两者有什么关系？有哪些方法可生成立构规整性聚合物？ 解：Ziegler-Natta 催化剂是指由主引发剂和共引发剂两部分组成的，可引发聚烯烃聚合生

22、成立构规整的聚合物的一类催化剂。其中主催化剂是- 族过渡金属化合物，共引发剂是-族的金属化合物。 定向聚合指以形成立构规整聚合物为主的聚合过程。 Ziegler-Natta 催化剂可用于定向聚合。但不一定所得聚合物全部是有规聚合物。 用配位聚合的方法 用 Ziegler-Natta 催化剂 42. 42. 聚乙烯有几种分类方法？这几种聚乙烯在结构和性能上有何不同？他们分别是由何种方聚乙烯有几种分类方法？这几种聚乙烯在结构和性能上有何不同？他们分别是由何种方法产生的？法产生的？ 答：答：聚乙烯有多种分类方法：聚乙烯有多种分类方法： （1） 按聚乙烯的密度分 可分为高密度聚乙烯（HDPE） 、低密

23、度聚乙烯（LDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）三种。其分子结构各不相同，高密度聚乙烯分子为线型结构，很少支化；低密度聚乙烯分子中有长链，分子间排列不紧密；线型低密度聚乙烯分子中一般只有短支链存在。 （2） 按生产方法分 可分为低压法聚乙烯（生产压力(1)(3) 11. 11. 叙述聚合物结晶的主要类型及其形成条件？叙述聚合物结晶的主要类型及其形成条件？ 答: 根据结晶条件不同,分为、伸直链晶片、 （1）单晶：一般聚合物的单晶只能从极稀溶液（质量浓度小于 0.01wt%)中缓慢结晶而成。 （2）球晶：从浓溶液中析出或由熔体冷却时形成的。 （3）伸直链晶片：主要形成于极高压力下，还有外力下。

24、 （4）纤维状晶片：在流动场的作用和适当的条件下。 （5）串晶：形成于外力下。 12.12.用什么事实可以证明结晶聚合物中有非晶态结构？用什么事实可以证明结晶聚合物中有非晶态结构？ 答： （1）X 射线衍射图同时存在锐利衍射峰和弥散峰； （2）实际结晶样品的密度小于按晶胞尺寸计算的完全结晶的聚合物密度。 13、比较下列物质的结晶的难易程度 （1）PEPVCPS （2）聚己二酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯聚间苯二甲酸乙二醇酯 提示：根据聚合物的规整性、柔顺性判断 1515、聚乙烯和聚丙烯都是有一定刚性的半透明塑料，为什么、聚乙烯和聚丙烯都是有一定刚性的半透明塑料，为什么 65%65%乙烯和乙烯和

25、 35%35%丙烯的无规共聚物丙烯的无规共聚物却是柔软且透明的橡胶？却是柔软且透明的橡胶？ 答： 16. 20. 2121、排出下列聚合物熔点顺序，并给予解释排出下列聚合物熔点顺序，并给予解释 （1 1）聚对苯二甲酸乙二醇酯（）聚对苯二甲酸乙二醇酯（2 2）聚丙烯（）聚丙烯（3 3）聚乙烯（）聚乙烯（4 4）聚四氟乙烯（）聚四氟乙烯（5 5）聚乙二醇（）聚乙二醇（6 6）聚甲醛（聚甲醛（7 7）尼龙）尼龙 6666 答：原方案： （7）（6）（1）（2）（4）（3）(5) 现方案： （4）（7）（6）（1）（2）（3）(5) 提示：比较分子间力及柔顺性、 课本题目：（1 1）聚对苯二甲酸乙二醇

26、酯（）聚对苯二甲酸乙二醇酯（2 2）聚丙烯（）聚丙烯（3 3）聚四氟乙烯）聚四氟乙烯（4 4）聚乙二醇）聚乙二醇（5 5）聚甲）聚甲醛醛（6 6）天然橡胶）天然橡胶 2323 列出下列单体所组成的聚合物熔点顺序，并说明理由列出下列单体所组成的聚合物熔点顺序，并说明理由 （1 1）CH3CH3CH=CH2 CH=CH2 （2 2）CH3CH3CH2CH2CH=CH2 CH=CH2 （3 3）CH2=CH2 CH2=CH2 （4 4）CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH= CH2CH= CH2 答： （答： （4）（）（2）（）（1）（）（3） 比较柔顺性：柔顺性大的，熔点低比较柔顺性：柔顺性

27、大的，熔点低？ 答：(1)(3)(2)(4) 原因：Tm=H/S, H 和S 为摩尔熔化热和摩尔融化熵。凡是使H 增大（相当于分子间作用力增强）或S 减小（相当于柔顺性减小）的因素都使高分子的熔点 Tm 升高。由于柔顺性(1)(3)(2)(3)(2)(4)。 第七章第七章 聚合物的性质聚合物的性质 1 1、下列哪种聚合物有明显的氢键、下列哪种聚合物有明显的氢键? ? （1 1）天然橡胶天然橡胶 （2 2）高密度聚乙烯高密度聚乙烯 （3 3）聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯 （4 4）尼龙尼龙 6 6 （5 5）聚聚乙烯醇乙烯醇 （6 6）纤维素）纤维素 答：4、5、6 3，解释产生下列

28、现象的原因： （1） 、 （2） 4 4、试指出下列结构的聚合物，其溶解过程各有何特征？（试指出下列结构的聚合物，其溶解过程各有何特征？（1 1）非极性非晶态聚合物； （）非极性非晶态聚合物； （2 2）非极性晶态聚合物； （非极性晶态聚合物； （3 3）低交联度的聚合物）低交联度的聚合物 解 （1）非极性非晶态聚合物易溶于溶度参数相近的溶剂； （2）非极性晶态聚合物难溶，选择溶度参数相近的溶剂，且升温至熔点附近才可溶解； （3）低交联度聚合物只能溶胀而不能溶解。 7 7，尼龙，尼龙- -n n 是结晶性高分子是结晶性高分子 1111， 1313， 1414（3）尼龙6 nNH CH2 5CO

29、 NH CH2 5COn 1 用水作引发剂属于逐步聚合。 2 用碱作引发剂属于连锁聚合。 尼龙66 nH2N CH2 6NH2+nHOOC CH2 4COOH H NH CH2 6NHOC CH2 4CO OH+ 2n-1 H2On逐步聚合 1818、画出非晶态聚合物的温度画出非晶态聚合物的温度-形变曲线示意图，说明三种力学状态和两热转变的分子机形变曲线示意图，说明三种力学状态和两热转变的分子机理。理。 答： 玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。 由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区，玻璃态开始向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度（glass temperature)，以 Tg

30、 表示。 当温度升到足够高时，在外力作用下，由于链段运动剧烈，导致整个分子链质量中心发生相对位移，聚合物完全变为粘性流体，其形变不可逆，这种力学状称为粘流态。高弹态开始向粘流态转变的温度称为粘流温度，以 Tf 表示，其间的形变突变区域称为粘弹态转变区。分子量越大，Tf 越高。交联聚合物由于分子链间有化学键连接，不能发生相对位移，不出现粘流态。 2929. .画出晶态聚合物画出晶态聚合物的形变温度的形变温度曲线示意图曲线示意图，并说明与非晶态聚合物有何不同？，并说明与非晶态聚合物有何不同？ 答： 晶态聚合物与非晶态聚合物的不同点： （1）当结晶度小于 40%是，尚能观察到 Tg。当结晶度大于 40%，Tg 就不明显或观察不到。 （2）从 Tg 到 Tm 这段温度不是高弹态而是由于结晶的弹性变差，变为皮革态。 （3）一