2025年聚合工艺考试及答案

2025年聚合工艺考试及答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.自由基聚合中，引发剂分解产生自由基的过程属于（）。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.悬浮聚合中，分散剂的主要作用是（）。A.提供反应场所B.稳定单体液滴，防止团聚C.调节聚合速率D.提高产物分子量3.缩聚反应中，若两种单体的官能度均为2且等物质的量投料，反应程度p=0.95时，平均聚合度Xn为（）。A.10B.20C.30D.404.乳液聚合的主要反应场所是（）。A.单体液滴B.水相C.胶束D.聚合物颗粒5.本体聚合的主要缺点是（）。A.产物纯度低B.传热困难，易局部过热C.需大量溶剂，成本高D.分子量分布过窄6.阴离子聚合中，活性中心通常为（）。A.自由基B.碳正离子C.碳负离子D.配位中心7.聚合反应中，引发剂的半衰期t1/2与分解速率常数kd的关系为（）。A.t1/2=ln2/kdB.t1/2=kd/ln2C.t1/2=1/kdD.t1/2=kd8.生产高密度聚乙烯（HDPE）时，通常采用的聚合工艺是（）。A.自由基聚合（高压法）B.配位聚合（低压法）C.溶液聚合D.乳液聚合9.以下不属于缩聚反应特征的是（）。A.逐步反应B.有小分子副产物C.分子量随反应时间延长而增大D.反应初期转化率即达90%以上10.悬浮聚合与乳液聚合的主要区别在于（）。A.是否使用引发剂B.分散介质的种类C.单体在介质中的分散状态D.产物的分子量11.自由基聚合中，自动加速现象（凝胶效应）的主要原因是（）。A.引发剂浓度增加B.单体浓度降低C.链终止速率因粘度增大而显著下降D.链增长速率常数增大12.生产聚氯乙烯（PVC）时，工业上常用的聚合方法是（）。A.本体聚合B.溶液聚合C.悬浮聚合D.乳液聚合13.配位聚合中，ZieglerNatta催化剂的主催化剂通常是（）。A.过渡金属卤化物（如TiCl4）B.烷基铝（如AlEt3）C.路易斯酸D.过氧化物14.聚合反应中，若温度升高，自由基聚合的聚合度通常会（）。A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小15.以下哪种聚合物通常通过缩聚反应制备？（）A.聚乙烯B.聚苯乙烯C.尼龙66D.聚氯乙烯二、多项选择题（共5题，每题3分，共15分。每题至少有2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.乳液聚合的基本组成包括（）。A.单体B.乳化剂C.引发剂D.分散剂2.影响自由基聚合速率的主要因素有（）。A.单体浓度B.引发剂浓度C.温度D.分子量调节剂3.本体聚合的优点包括（）。A.产物纯度高B.工艺简单，无需分离介质C.传热容易控制D.分子量分布宽4.缩聚反应中，提高产物分子量的措施有（）。A.提高反应程度pB.保持单体等物质的量比C.降低反应温度D.及时移除小分子副产物5.配位聚合的特点包括（）。A.可制备立构规整聚合物B.活性中心为离子型C.需使用ZieglerNatta等催化剂D.反应机理为自由基聚合三、填空题（共10空，每空2分，共20分）1.自由基聚合的三个基元反应是链引发、链增长和__________。2.悬浮聚合中，分散介质通常为__________，单体以液滴形式分散其中。3.乳液聚合中，乳化剂的作用是降低表面张力、形成胶束和__________。4.缩聚反应的动力学特征是__________（填“逐步”或“连锁”）进行。5.配位聚合中，聚合物的立构规整度主要由__________决定。6.自由基聚合中，聚合度公式为Xn=kp[M]/(2kt^0.5(fkd)^0.5[I]^0.5)，其中kp代表__________。7.生产丁苯橡胶时，工业上常用的聚合方法是__________。8.本体聚合的关键控制参数是__________，否则易因散热不良导致爆聚。9.缩聚反应中，若单体官能度f>2，可能发生__________反应，形成体型聚合物。10.离子聚合中，活性中心易受__________（如水、醇）影响而失活，因此需严格控制体系纯度。四、简答题（共4题，每题6分，共24分）1.比较悬浮聚合与乳液聚合的异同点（从分散介质、分散状态、产物特征、反应场所等方面分析）。2.解释自由基聚合中“自动加速现象”的产生原因及对聚合反应的影响。3.简述缩聚反应中“官能度”的定义，并说明官能度对产物结构的影响（举例说明）。4.配位聚合与自由基聚合的主要区别有哪些？（从催化剂、活性中心、产物结构等方面回答）五、计算题（共2题，每题8分，共16分）1.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=1×10^3L/(mol·s)，链终止速率常数kt=1×10^7L/(mol·s)，引发剂效率f=0.8。（1）计算聚合速率Rp（单位：mol/(L·s)）；（2）计算动力学链长ν。2.己二酸与己二胺缩聚制备尼龙66，若两种单体的物质的量比为1:1，反应程度p=0.995。（1）计算数均聚合度Xn；（2）若己二胺过量1%（物质的量比为1:1.01），求反应程度p=0.995时的Xn。（提示：Carothers方程：Xn=(1+r)/(1+r2rp)，r为官能团物质的量比）六、综合分析题（共1题，15分）某企业采用悬浮聚合法生产聚氯乙烯（PVC），生产过程中出现以下问题：（1）聚合后期反应釜内温度波动大，局部温度过高；（2）产物颗粒粒径分布宽，大颗粒比例超标。请结合悬浮聚合工艺原理，分析可能的原因及解决措施。2025年聚合工艺考试答案一、单项选择题1.A2.B3.B（Xn=1/(1p)=20）4.C5.B6.C7.A8.B9.D10.C11.C12.C13.A14.B（温度升高，链终止速率增加更快）15.C二、多项选择题1.ABC（分散剂是悬浮聚合的组分）2.ABCD（分子量调节剂影响链转移，间接影响速率）3.AB4.ABD（降低温度可能减缓反应速率，但对分子量的影响需结合平衡）5.ABC（配位聚合机理为插入聚合，非自由基）三、填空题1.链终止2.水3.稳定乳胶粒4.逐步5.催化剂结构6.链增长速率常数7.乳液聚合8.温度（或传热）9.交联10.杂质（或极性物质）四、简答题1.相同点：均以水为分散介质，需添加分散剂或乳化剂稳定体系，产物为固体颗粒。不同点：分散状态：悬浮聚合中单体以较大液滴（0.1~1mm）分散，乳液聚合中单体以胶束（10~100nm）分散；反应场所：悬浮聚合在单体液滴内，乳液聚合在胶束/乳胶粒内；产物特征：悬浮聚合产物颗粒较大（如PVC树脂），乳液聚合产物为胶乳（需凝聚后得到细颗粒）；分散剂类型：悬浮聚合用无机或高分子分散剂（如聚乙烯醇），乳液聚合用乳化剂（如十二烷基磺酸钠）。2.原因：自由基聚合后期，体系粘度增大，链自由基扩散受阻，链终止速率常数kt显著下降；而单体仍可扩散至活性中心，链增长速率常数kp变化不大，导致Rp=kp[M](fkd/kt)^0.5[I]^0.5增大，出现自动加速。影响：有利方面是提高聚合速率；不利方面是放热集中，易导致局部过热，使分子量分布变宽，甚至爆聚。3.官能度定义：单体分子中能参与聚合反应的官能团数目（如乙二醇官能度f=2，甘油f=3）。对产物结构的影响：f=2时，线性缩聚（如尼龙66）；f≥3时，支化或交联（如甘油与邻苯二甲酸酐缩聚生成体型树脂）；若两种单体官能度均为2且等物质的量，得线性高聚物；若不等或含f>2单体，可能生成支化或交联结构。4.主要区别：催化剂：配位聚合用ZieglerNatta等络合催化剂，自由基聚合用引发剂（如过氧化物）；活性中心：配位聚合为金属碳键活性中心（插入机理），自由基聚合为自由基；产物结构：配位聚合可制备立构规整聚合物（如等规聚丙烯），自由基聚合产物通常无规；反应条件：配位聚合需严格无氧、无水，自由基聚合对杂质容忍度较高。五、计算题1.（1）聚合速率公式：Rp=kp[M](fkd/kt)^0.5[I]^0.5代入数据：Rp=1×10^3×5×(0.8×2×10^6/1×10^7)^0.5×(0.01)^0.5=5×10^3×(1.6×10^13)^0.5×0.1=5×10^3×(4×10^7)×0.1=2×10^4mol/(L·s)（2）动力学链长ν=Rp/(2fkd[I])（注：或ν=kp[M]/(2(ktfkd)^0.5[I]^0.5)）ν=(1×10^3×5)/(2×(1×10^7×0.8×2×10^6)^0.5×(0.01)^0.5)=5×10^3/(2×(1.6×10^1)^0.5×0.1)=5×10^3/(2×4×0.1)=5×10^3/0.8=62502.（1）等物质的量时，r=1，Xn=1/(1p)=1/(10.995)=200（2）己二胺过量1%，r=1/1.01≈0.9901Xn=(1+r)/(1+r2rp)=(1+0.9901)/(1+0.99012×0.9901×0.995)=1.9901/(1.99011.9703)=1.9901/0.0198≈100.5六、综合分析题问题（1）温度波动大、局部过热的原因及措施：原因：悬浮聚合后期单体转化率升高，体系粘度增大，传热效率下降；搅拌桨设计不合理或转速不足，导致物料混合不均，热量无法及时导出。措施：优化搅拌桨类型（如采用推进式或框式桨），提高搅拌转速；增加夹套或内冷管的换热面积，采用低温水或冷冻盐水强化冷却