2025年聚合工艺考试题(附答案)

2025年聚合工艺考试题(附答案)一、单项选择题（每题2分，共20题，40分）1.自由基聚合中，引发剂分解产生初级自由基的过程属于（）A.链引发阶段B.链增长阶段C.链终止阶段D.链转移阶段2.下列单体中，最易发生阴离子聚合的是（）A.苯乙烯（St）B.甲基丙烯酸甲酯（MMA）C.丙烯腈（AN）D.醋酸乙烯酯（VAc）3.悬浮聚合中，分散剂的主要作用是（）A.降低单体与水的界面张力，防止液滴合并B.提高反应体系的粘度，促进传热C.参与链增长反应，调节分子量D.吸收聚合热，稳定反应温度4.缩聚反应中，若官能团摩尔比r=0.95（r为过量官能团摩尔数与不过量官能团摩尔数之比），反应程度p=0.98时，数均聚合度Xn为（）A.19B.38C.57D.765.乳液聚合中，“胶束成核”发生在（）A.阶段Ⅰ（增速期）B.阶段Ⅱ（恒速期）C.阶段Ⅲ（降速期）D.诱导期6.本体聚合工艺中，凝胶效应（自动加速现象）的本质是（）A.引发剂分解速率加快B.单体浓度升高C.链终止反应受扩散控制，终止速率下降D.链增长活化能降低7.下列聚合方法中，最适合制备高纯度、无残留溶剂聚合物的是（）A.溶液聚合B.悬浮聚合C.本体聚合D.乳液聚合8.离子聚合中，活性中心通常以“离子对”形式存在，溶剂极性增大时，离子对解离程度（）A.增大，聚合速率加快B.增大，聚合速率减慢C.减小，聚合速率加快D.减小，聚合速率减慢9.聚乙烯（PE）生产中，高压法（自由基聚合）与低压法（配位聚合）的主要区别是（）A.高压法产物密度高，低压法密度低B.高压法产物支链少，低压法支链多C.高压法使用引发剂，低压法使用催化剂D.高压法反应温度低，低压法温度高10.聚合反应中，分子量调节剂（如硫醇）的作用是（）A.提高引发剂效率B.终止链增长，控制分子量C.增加单体转化率D.抑制链转移反应11.苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）通常采用（）工艺生产A.溶液聚合B.悬浮聚合C.乳液聚合D.本体聚合12.聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的合成属于（）A.自由基缩聚B.逐步加成聚合C.体型缩聚D.线型缩聚13.聚合反应釜的传热系数主要取决于（）A.反应物料的粘度B.夹套或内盘管的换热面积C.物料与传热介质的温差D.搅拌器的类型和转速14.氯乙烯（VC）悬浮聚合中，若分散剂用量过少，可能导致（）A.聚合物颗粒过细，易结块B.聚合物颗粒过大，甚至粘釜C.聚合速率显著降低D.产物分子量分布变窄15.下列引发剂中，属于氧化-还原引发体系的是（）A.偶氮二异丁腈（AIBN）B.过硫酸钾（KPS）-亚硫酸氢钠（NaHSO3）C.过氧化二苯甲酰（BPO）D.三乙基铝-四氯化钛（AlEt3-TiCl4）16.聚合反应中，转化率（C）与反应时间（t）的关系曲线呈“S”型，其拐点对应（）A.诱导期结束B.凝胶效应开始C.单体完全消耗D.链终止速率等于链增长速率17.聚氨酯（PU）合成的关键反应是（）A.异氰酸酯（-NCO）与羟基（-OH）的加成B.羧酸与胺的缩合C.烯烃的自由基聚合D.环氧化物的开环聚合18.丙烯配位聚合中，使用Ziegler-Natta催化剂的主要目的是（）A.提高聚合速率B.控制聚合物的立构规整性C.降低反应温度D.减少副反应19.聚合工艺中，“后处理”步骤不包括（）A.脱除未反应单体B.干燥聚合物C.调节反应温度D.造粒或切片20.聚合反应失控的主要原因是（）A.单体纯度过高B.引发剂用量不足C.聚合热未及时移除，导致温度骤升D.搅拌速率过快二、填空题（每空1分，共15空，15分）1.自由基聚合的基本反应包括链引发、链增长、______和______。2.缩聚反应的分子量控制通常通过______或______实现。3.乳液聚合的三个阶段是增速期、______和______。4.悬浮聚合中，分散介质通常为______，分散剂分为______和______两类。5.离子聚合根据活性中心电荷性质分为______和______。6.聚合反应釜的搅拌器类型主要有______、______和锚式搅拌器等。7.聚合物分子量分布宽窄可用______（PDI）表示，其值越______，分布越窄。三、判断题（每题1分，共10题，10分）1.自由基聚合中，引发剂效率（f）总是小于1，因为存在诱导分解和笼蔽效应。（）2.缩聚反应中，延长反应时间可无限提高分子量。（）3.乳液聚合的特点是反应速率快且分子量高，主要因为乳胶粒内自由基浓度高。（）4.本体聚合的优点是产物纯度高，但传热困难，易发生局部过热。（）5.阴离子聚合通常无终止反应，可通过添加终止剂（如水）控制聚合度。（）6.悬浮聚合的分散剂用量越多，聚合物颗粒越细，因此应尽可能多加。（）7.配位聚合中，催化剂的立体化学控制能力决定了聚合物的结晶度和力学性能。（）8.聚合反应中，单体转化率达到100%时，反应速率降为0。（）9.溶液聚合中，溶剂的链转移常数越大，聚合物分子量越高。（）10.聚合工艺中，氮气置换的目的是去除体系中的氧气，防止引发剂失活或单体氧化。（）四、简答题（每题5分，共5题，25分）1.比较自由基聚合与缩聚反应的特征差异（至少列出4点）。2.简述悬浮聚合中“颗粒形态控制”的关键因素及调控方法。3.乳液聚合中，为什么“恒速期”的聚合速率基本不变？4.配位聚合与自由基聚合的本质区别是什么？举例说明配位聚合的典型产物。5.聚合反应中，如何通过工艺参数调节聚合物的分子量（至少列出3种方法）？五、计算题（10分）某自由基聚合体系中，单体浓度[M]=5mol/L，引发剂浓度[I]=0.01mol/L，引发剂分解速率常数kd=2×10⁻⁶s⁻¹，链增长速率常数kp=1×10³L/(mol·s)，链终止速率常数kt=2×10⁷L/(mol·s)，引发剂效率f=0.8。假设为双基终止，忽略链转移。（1）计算聚合速率Rp；（2）计算动力学链长ν；（3）若体系中加入分子量调节剂（硫醇），其链转移常数Cs=0.5，调节剂量[RSH]=0.001mol/L，计算此时的数均聚合度Xn（假设调节剂转移为主要终止方式）。答案一、单项选择题1.A2.C3.A4.B（公式：Xn=(1+r)/(1+r-2rp)，代入r=0.95，p=0.98，得Xn≈38）5.A6.C7.C8.A9.C10.B11.C12.D13.B14.B15.B16.B17.A18.B19.C20.C二、填空题1.链终止；链转移2.控制官能团摩尔比；加入单官能团物质3.恒速期；降速期4.水；水溶性高分子；无机粉末5.阳离子聚合；阴离子聚合6.桨式；涡轮式7.多分散系数；小三、判断题1.√2.×（缩聚存在平衡，分子量不能无限提高）3.√4.√5.√6.×（分散剂过量会导致颗粒过细，影响后处理）7.√8.×（单体耗尽后，可能仍有少量自由基反应）9.×（溶剂链转移常数大，分子量降低）10.√四、简答题1.自由基聚合与缩聚反应的特征差异：（1）机理：自由基聚合为链式反应（快引发、慢增长、速终止）；缩聚为逐步反应（官能团逐步反应，无活性中心）。（2）分子量：自由基聚合初期分子量即接近最终值，分子量随时间变化小；缩聚分子量随反应时间延长逐步增大。（3）转化率：自由基聚合转化率随时间快速上升；缩聚转化率（反应程度）需达到0.98以上才形成高分子。（4）产物结构：自由基聚合多为线型（无官能团反应）；缩聚可能生成线型或体型（如酚醛树脂）。2.悬浮聚合颗粒形态控制的关键因素及方法：关键因素：分散剂种类与用量、搅拌速率、单体液滴大小、聚合温度。调控方法：-分散剂：高分子分散剂（如PVA）形成保护胶膜，控制颗粒表面形态；无机分散剂（如CaCO3）吸附在液滴表面，防止合并。-搅拌速率：提高搅拌速率可减小液滴尺寸，得到更细颗粒；降低速率则颗粒增大。-温度：高温可能导致分散剂分解，液滴合并，需控制反应温度稳定。-单体组成：共聚单体的亲水性差异会影响液滴界面张力，需调整配比。3.乳液聚合恒速期聚合速率基本不变的原因：恒速期（阶段Ⅱ）中，乳胶粒数（N）恒定（单体液滴不断向乳胶粒补充单体，乳胶粒数不再增加），自由基在乳胶粒内的生成与终止速率平衡，乳胶粒内单体浓度[M]p也基本恒定（由单体液滴提供）。根据乳液聚合速率公式Rp=kp[M]p(N/2NA)，kp、[M]p、N均不变，故Rp恒定。4.配位聚合与自由基聚合的本质区别及典型产物：本质区别：配位聚合通过催化剂（如Ziegler-Natta）的配位作用，使单体在活性中心上定向插入增长，控制聚合物的立构规整性；自由基聚合的活性中心为自由基，无定向控制，产物立构无规。典型产物：聚丙烯（等规聚丙烯，由配位聚合制得）、高密度聚乙烯（HDPE，由配位聚合制得）。5.调节聚合物分子量的工艺方法：（1）改变引发剂浓度：自由基聚合中，分子量与引发剂浓度平方根成反比，降低[I]可提高分子量。（2）添加分子量调节剂：如硫醇（链转移常数大），通过链转移反应终止增长链，调节剂量增加则分子量降低。（3）控制反应温度：温度升高，链转移速率增加，分子量降低；反之，低温可提高分子量（需注意引发剂分解速率）。（4）调整单体浓度：自由基聚合中，分子量与[M]成正比，提高[M]可增大分子量（如本体聚合比溶液聚合分子量高）。五、计算题（1）聚合速率Rp=kp(fkd[I]/kt)^(1/2)[M]代入数据：Rp=1×10³×(0.8×2×10⁻⁶×0.01/2×10⁷)^(1/2)×5=1×10³×(8×10⁻¹⁶)^(1/2)×5=1×10³×(2.828×10⁻⁸)×5≈1.414×10⁻⁴mol/(L·s)（2）动力学链长ν=Rp/(2fkd[I])（双基终止）ν=(1.414×10⁻⁴)/(2×0.8×2×10⁻⁶×0.01)=1.414×10⁻⁴/(3.2×10⁻⁸)=4418.75≈4419（3）加入调节剂后，数均聚合度Xn=ν/(1+Cs[RSH