逐步聚合和缩聚聚合习题讲课教案

逐步聚合和缩聚聚合习题

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

解：等摩尔反应，外加酸催化的聚酯合成反应中:P=0.98时，所需反应时间t1=49/K’C0P=0.99时，所需反应时间t2=99/K’C0所以，t2≈2t1，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。三、由等物质的量的己二酸和己二胺合成聚酰胺，要求分子量为10000，反应程度为99.5%，问需加多少苯甲酸？解:本题计算线性缩聚物的聚合度，属于2-2官能度体系加上少量的单官能团进行端基封锁的情况。

己二酸和己二胺生成尼龙-66的分子式为重复单元的平均分子量为226，则分子量为10000的尼龙-66的结构单元数：方法一：根据和p=99.5%得：r=0.987假设己二酸和己二胺的起始物质的量为1mol，苯甲酸的加入量为Nmol,则：N=0.013（2）方法二：采用Carothers法，当p=99.5%时：假设己二酸和己二胺的起始物质的量为1mol，苯甲酸的加入量为Nmol，则：22+N合计2:N:2基团数1:N:1物质的量2:1:2官能度己二胺:苯甲酸:己二酸此体系属于2-2官能度体系加上少量的单官能团进行端基封锁的情况。因此羧基过量，按氨基进行计算，根据：N=0.013三、将己二酸和己二胺制成尼龙-66盐，而后缩聚制备尼龙-66，反应温度为235℃，平衡常数K=432，问：制备成尼龙-66盐的目的是什么？如封闭体系，聚合度最大可达多少？如开放体系并且体系中小分子水的含量为7.2×10-3

，求可能达到的反应程度和平均聚合度？如开放体系，要得到n=200的聚合物，体系的水应该控制在多少？若用醋酸做端基封锁剂控制尼龙-66的分子量，要得到分子量为12300的产品，配方中尼龙-66盐和醋酸的质量比为多少？（假设p=1）若用己二酸过量控制尼龙-66的分子量，尼龙-66盐的酸值为4.3mgKOH·g-1尼龙-66盐时，求产物的平均分子量？（假设p=1）解（1）己二酸和己二胺预先相互中和制成尼龙-66盐的目的在于防止二胺挥发，保证反应的羧基和氨基数相等并且尼龙-66盐易于纯化。（2）密闭体系下（3）开放体系中，（4）开放体系中，nw=1.08×10-2(5)尼龙—66盐的结构为NH3+(CH2)6NH3+-OOC(CH2)4COO-

，分子量为262。尼龙—66的重复单元的平均分子量为226：假设二元胺的反应程度p=1，则：假设尼龙—66盐为1mol，醋酸为xmol。则：X=0.0183尼龙—66盐和醋酸的质量比=262：（0.0183×60）=262：1.098(6)假设—NH2的物质的量Na=1，则—COOH的物质的量为Nb，当己二胺的p=1时，由于尼龙—66盐的酸值为4.3mgKOH.g-1。酸值:

产物的平均分子量：四、邻苯二甲酸酐与丙三醇缩聚，判断下列三种体系能否交联。若可以交联，计算凝胶点：（1）邻苯二甲酸酐：丙三醇=3：2；（2）邻苯二甲酸酐：丙三醇=1.5：0.98；（3）邻苯二甲酸酐：丙三醇=2：2.1解凝胶点的估算有两种方法：Carothers法和Flory的统计法。（1）邻苯二甲酸酐：丙三醇=3：2

采用Carothers法：羧基数与羟基数相等，故：此体系的平均官能度大于2，所以该体系可以发生交联反应，其凝胶点为：邻苯二甲酸酐：丙三醇官能度2：3物质的量3：2基团数6：6采用Flory统计法，r=1,ρ=1,f=3,则：实际的凝胶点在0.707~0.833之间。（2）邻苯二甲酸酐：丙三醇=1.5：0.98邻苯二甲酸酐：丙三醇官能度2：3物质的量1.5：0.98基团数3：2.94羧基数过量，以羟基数计算，故此体系的平均官能度大于2，所以该体系可以发生交联反应，其凝胶点为：采用Flory统计法，r=2.94/3=0.98,ρ=1,f=3,则：实际是凝胶点在0.714~0.844之间。（3）邻苯二甲酸酐：丙三醇=2：2.1采用Carothers法：邻苯二甲酸酐：丙三醇官能度2：3物质的量2：2.1基团数4：6.3羟基数过量，以羟基数计算，故：此体系的平均官能度小于2，所以该体系不会发生交联反应。五、已知醇酸树脂配方为亚麻油酸：邻苯二甲酸酐：丙三醇：丙二醇的物质的量为0.8：1.8：1.2：0.4，判断该体系是否会发生交联，并求凝胶点。解：本题可以采用Carothers法计算凝胶点。亚麻油酸：邻苯二甲酸酐：丙三醇：丙二醇官能度1：2：3：2物质的量0.8：1.8：1.2：0.4基团数0.8：3.6：3.6：0.8合计4.44.4反应的羟基与羧基基团数相等，因此体系的平均官能度为：由于体系的平均官能度大于2，因此该体系能发生交联，凝胶点为：六、用乙二胺使1000g环氧树脂（环氧值0.2）固化，固化剂按化学计量计算，求固化剂用量应该为多少？并求此固化反应的凝胶点。解（1）乙二胺的分子式为NH2CH2CH2NH2

，其分子量为60，官能度为4，.环氧树脂的官能度为2。根据环氧值的定义，1000g环氧树脂中的环氧基团的物质的量为（1000/100）×0.2=2mol,环氧树脂的物质的量为1mol。当用乙二胺等物质固化时，1mol的环氧树脂需要0.5mol的乙二胺，故1000g环氧树脂所需乙二胺的物质的量为0.5mol，质量为0.5×60=30g。（2）凝胶点的计算采用Carothers法：环氧树脂：己二胺官能度2：4物质的量1：0.5基团数2：2采用Flory统计法：r=1,ρ=1,f=4,则：固化反应的凝胶点在0.58~0.75之间。七、写出下列聚合物（涤纶聚酯、不饱和聚酯、醇酸树脂、环氧树脂、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰亚胺、环氧树脂、聚苯醚、聚芳砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮）合成时所用原料、合成方程式。解涤纶聚酯合成时所用原料为：对苯二甲酸和乙二醇。不饱和聚酯合成时所用原料为：马来酸酐和醇。醇酸树脂合成时所用基本原料为：甘油和邻苯二甲酸酐。聚氨酯合成时所用原料为：二（多）异氰酸酯和二（多）元醇。聚碳酸酯合成时所用原料为：双酚A和光气，反应时采用界面聚合，或者双酚A和碳酸二苯酯，采用熔融缩聚。聚酰亚胺合成时所用原料为：二酐和二胺。环氧树脂合成时所用原料为：双酚A和环氧氯丙烷。聚苯醚合成时所用原料为：2，6-二甲基苯酚为单体，以亚铜盐-三级胺类（吡啶）为催化剂。聚芳醚砜合成时所用原料为：双酚A钠盐和4，4`-二氯二甲苯砜。聚苯硫醚合成时所用原料为：p-二氯苯与硫化钠。聚醚醚酮聚合成时所用