材料科学基础习题市公开课金奖市赛课一等奖课件

1第二章缩聚和逐步聚合习题解答第1页21、

用碱滴定法和红外光谱法同时测得21.3g聚己二酰己二胺试样中2.50×10-3mol羧基。计算该聚合物数均分子量为8520，计算时需做什么假定？怎样经过试验来确定其可靠性?如该假定不可靠，怎样由试验来测定正确数均分子量?第2页3解：由得：上述计算时需假设：聚己二酰己二胺由二元胺和二元酸反应制得，每个大分子链平均只含一个羧基，且羧基数和胺基数相等。第3页4

能够经过测定大分子链端基COOH和NH2摩尔数以及大分子摩尔数来验证假设可靠性，假如大分子摩尔数等于COOH和NH2二分之一时，就可假定此假设可靠性。

用气相渗透压法可较准确地测定数均分子量，得到大分子摩尔数。

碱滴定法测得羧基基团数、红外光谱法测得羟基基团数.第4页52、已知在某一聚合条件下，由羟基戊酸经缩聚形成聚羟基戊酸酯质均分子量为18400g/mol，试计算：

a.羧基已酯化百分数；

b.该聚合物数均聚合度；

c.该聚合物结构单元数。第5页6解：已知：质均分子量为18400g/molM0=100a.由得：P=0.989羧基已经酯化百分比为98.9%b.由得：Xn=92.51c.结构单元数为92.51=MwMn=18400100=184第6页73、等摩尔己二胺和己二酸进行缩聚，反应程度p为0.500，0.800,0.900,0.950,0.970,0.980,0.990,0.995时，试求数均聚合度和并作图。P0.5000.8000.9000.9500.9700.9800.9900.99525102033.35010020012.551016.652550100Mn24458311482278378156681131822618第7页8X0.00.20.40.60.81.0050100150200250300n反应程度P第8页94、

等摩尔二元醇与二元酸在外加酸催化下进行缩聚，证实从P从0.98到0.99所需时间与从开始到P=0.98所需时间相近。

等摩尔反应，外加酸催化聚酯合成反应中：证实：=K’C0t+1=1/(1-P)XnP=0.98时，，所需反应时间

P=0.99时，，所需反应时间2所以，t2大约是t1两倍，故由0.98到0.99所需时间相近第9页10第10页115、(作业)

由1mol丁二醇与1mol己二酸合成Mn=5000聚酯，试作以下计算：两基团数相等，忽略端基影响，求终止缩聚反应程度P。在缩聚过程中，假如有0.5%（mol分数）丁二醇缩水成乙烯而损失，求到达同一P时Mn。怎样赔偿丁二醇缩水损失，才能取得同一Mn聚合物？假定原始混合物中羧基浓度为2mol，其中0.1%为醋酸，无其它原因影响基团数比，求取得同一Mn所需P。第11页12解：a.M0=(M1+M2)/2=(88+112)/2=100所以：Xn=Mn/M0=5000/100=50P=0.980b.r=(1-0.5%)/1=0.995=……=44.53所以：Mn=Xn×M0=44.53×100=4453P=0.980第12页13同一Mn，即Mn=5000，Xn=50=50P=0.982d.[COOH]=2mol醋酸2×1.0％＝0.02mol二元酸2－0.02＝1.98mol[OH]=2mol实际酸过量r=Na/(Na+2Nc)=2/(1.98+2×0.02)=1/1.01=50P=0.985第13页146、

166℃时，乙二醇与己二酸缩聚，测得不一样时间下羧基反应程度以下：t/min1237881702703985969001370P0.24700.49750.68650.78940.85000.88370.90840.92730.9405a.求对羧基浓度反应级数，判断自催化或者酸催化b.求速率常数。第14页15解：t/min1237881702703985969001370P0.24700.49750.68650.78940.85000.88370.90840.92730.94051/(1-P)1/(1-P)21.331.993.194.756.678.6010.9213.7616.81由数据作图，看1/(1-P)或1/(1-P)2与t之间是否有线性关系，并得出直线斜率，求得K值第15页16第16页17第17页187、在酸催化和自催化聚酯反应中，假定

k’=10-1(kg·eq-1·min-1),k=10-3(kg2·eq-2·min-1),[Na]0=10(eq·kg-1),反应程度p=0.2，0.4，0.8，0.9，0.95，0.99，0.995，计算基团a未反应概率[Na]/[Na]0

数均聚合度所需时间第18页19思绪：代入不一样p值，求得[Na]/[Na]0由求反应时间由求数均聚合度abc未反应概率：1-p第19页20第20页21第21页228、以等摩尔比乙二醇和对苯二甲酸为原料于280℃下进行封管均相聚合，已知该温度下反应平衡常数为4。试问该产品最终Xn是多少？另外在排水情况下，欲得Xn=100，问体系中残留水分有多少？解：由等摩尔比平衡缩聚得：由非密闭体系平衡缩聚得：nw=K/(Xn)2

=4/1002=4×10-4mol/L第22页239、

等摩尔二元醇和二元酸缩聚，另加1.5%（mol）醋酸调整相对分子质量。P=0.995及0.999时，聚酯聚合度各为多少？思绪：由已知条件求官能团当量比r

反应程度P已知，代入公式即可得：γ=0.985，P=0.995时，Xn=80P=0.999时，Xn=117第23页2410、(重点)尼龙-1010是依据1010盐中过量癸二酸来控制分子量，假如要求分子量为20000，问1010盐酸值应该是多少？（以mgKOH/g计）思绪：酸值：中和反应体系中游离酸所需碱质量关键：求出每单位质量1010盐中过量癸二酸1010盐结构为

分子量374，尼龙1010结构单元平均分子量M0=169第24页25假设对癸二胺P=1，依据

得r=0.983设Na（癸二胺）=1mol，则Nb=1.0/0.983=1.0173mol，则酸值为（每g原料中过量酸，用KOH表示）盐）1010第25页26第26页2711.（自己看）己内酰胺在封管内进行开环聚合。按1mol己内酰胺计，加有水0.0205mol、醋酸0.0205mol，测得产物端羧基为19.8mmol，端氨基2.3mmol。从端基数据，计算数均分子量。

第27页28第28页2912、

等摩尔二元酸和二元胺缩聚时，画出P=0.95，0.99和0.995时数均分子质量分布曲线和质均分子质量分布曲线，并计算数均聚合度和质均聚合度，比较二者相对分子质量分布宽度。已知r=1P=0.99或0.995，依据Flory分布函数，聚合度为X聚合物数均分布函数为解：聚合度为X质均分布函数是第29页30PX2103050801001503005000.99（1）9.99.147.476.114.523.702.240.495（2）0.1980.9142.243.063.623.702.481.490.995（1）4.964.784.323.913.373.042.371.120.410（2）0.04980.2390.6490.9781.3461.5221.7771.6761.025（1）（2）取不一样X值依据各函数计算值可画出各曲线Wx/W×103第30页31曲线1：P=0.990曲线2：P=0.995反应程度高，分子量分布要宽一些第31页32第32页3313、（作业）邻苯二甲酸酐与官能团等摩尔甘油或季戊四醇缩聚，试求：

a．平均官能度

b．按Carothers法求凝胶点。

c．按统计法求凝胶点。（r=1，ρ=1，f=4）季戊四醇体系（r=1，ρ=1，f=3）甘油体系第33页3414、计算以下混合物凝胶点，各物质百分比为摩尔比

a、邻苯二甲酸酐：甘油=1.50：0.98b、邻苯二甲酸酐：甘油:乙二醇=1.50：0.99:0.002c、邻苯二甲酸酐：甘油:乙二醇=1.50:0.500:0.700abcr0.980.9913ρ10.9987f2.3712.387f33Pc0.8430.838Pc*0.7140.710第34页35第35页36第36页37第37页38第38页3915、（重点）1000g环氧树脂（环氧值为0.2）用等当量乙二胺（H2NCH2CH2NH2）或二亚乙基三胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2）固化，以过量10%计，试计算两种固化剂用量。环氧树脂f=2乙二胺f=4二亚乙基三胺f=5乙二胺用量（1000/100）×0.2×（1/4）×（1+10%）=0.55mol

质量=0.55×60=33g二亚乙基三胺用量（1000/100）×0.2×（1/5）×（1+10%）=0.44mol质量=0.44×103=45.32g解：P53环氧值指是100g树脂中含有环氧基物质量（mol）

第39页4016、AA、BB、A3混合体系进行缩聚，NA0=NB0=3.0mol

，A3中A基团数占混合物中A总数（ρ）10%，求p=0.970时Xn以及Xn=200时p。解：已知NA0=NB0=3.0mol

，A3ρ=10%，则：A3中A基团数为：3.0×10%=0.3molAA含基团数为：3-0.3=2.7mol所以单体数目分别为：NAA=（2.7/2）molNBB=（3/2）molNA3=（0.3/3）=0.1mol第40页41∴f=2NBBfBB/(NAA+NBB+NA3)=2.034∴Xn=22-pf=……＝74.02Xn=200时=……＝0.978第41页42第42页43第43页4418、制备醇酸树脂配方为1.21mol季戊四醇、0.50mol邻苯二甲酸酐、0.49mol丙三羧酸酯[C3H5(COOH)3]，问能否不产生凝胶而反应完全？思绪：Carothers法预测凝胶点较试验值偏高Flory法得出凝胶点较试验值偏小f是否大于2Carothers法预测凝胶点②①③0.8912.245第44页45解：依据配方可知醇过量。所以必须控制反应程度小于0.89，不会产生凝胶。第45页461.求以下混合物数均分子量、质均分子量和分子量分布指数。a、组分A：质量=10g，分子量=3000