2025年聚合工艺试题及解析

2025年聚合工艺试题及解析一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填在括号内）1.在高压低密度聚乙烯（LDPE）管式反应器中，最常用的一次性引发剂是（）。A.过氧化苯甲酰B.过氧化二叔丁基C.过氧化二月桂酰D.过氧化二碳酸二异丙酯【答案】B【解析】管式法LDPE反应压力高达2000～3000bar，温度250～300℃，需选用半衰期极短的过氧化物，过氧化二叔丁基（DTBP）10s半衰期温度约190℃，可在极短时间内释放自由基，避免早期分解，故选B。2.对于ZieglerNatta催化剂，下列描述正确的是（）。A.主催化剂为TiCl₄，助催化剂为AlEt₃B.主催化剂为TiCl₃，助催化剂为AlEt₂ClC.主催化剂为TiCl₃，助催化剂为AlEt₃D.主催化剂为TiCl₄，助催化剂为AlEt₂Cl【答案】C【解析】经典ZN催化剂活性中心为Ti³⁺，工业上采用TiCl₃·0.33AlCl₃晶体，助催化剂为AlEt₃，可高效还原Ti⁴⁺→Ti³⁺并烷基化，故选C。3.在苯乙烯本体热聚合中，若忽略链转移，当转化率达到80%时，体系出现自动加速现象的根本原因是（）。A.反应热积聚B.链自由基扩散受阻C.引发剂耗尽D.单体浓度下降【答案】B【解析】本体聚合至80%时体系黏度骤升，链自由基扩散系数下降，终止速率常数kt下降幅度远大于增长速率常数kp，导致自由基浓度升高，出现Trommsdorff效应，故选B。4.乳液聚合中，若乳化剂浓度低于CMC，则主要发生的成核机理是（）。A.胶束成核B.均相成核C.微乳液成核D.沉淀成核【答案】B【解析】低于临界胶束浓度时无胶束存在，自由基在水相中增长至临界链长后沉淀析出，吸附乳化剂稳定，形成初级粒子，即均相成核，故选B。5.在PET固相缩聚（SSP）中，提高最终特性黏度的最有效措施是（）。A.提高氮气湿度B.降低氮气露点至60℃C.提高反应压力D.提高切片粒径至5mm【答案】B【解析】SSP为可逆缩合，副产物乙二醇需及时脱除，深度干燥氮气（露点≤60℃）可大幅降低乙二醇分压，推动平衡向正向移动，故选B。6.下列哪种单体最适合与马来酸酐进行交替共聚（）。A.苯乙烯B.醋酸乙烯酯C.丙烯腈D.甲基丙烯酸甲酯【答案】A【解析】马来酸酐为强吸电子单体（e=+2.25），苯乙烯为供电子单体（e=0.8），两者极性差异大且Q值接近，易形成1:1交替共聚物，故选A。7.在双螺杆挤出机中进行反应挤出接枝MAHontoPP时，最佳的引发剂是（）。A.BPOB.DTBPC.AIBND.CHP【答案】B【解析】DTBP分解温度高（t₁/₂=1min@190℃），与挤出机熔融段温度匹配，且分解产物为叔丁醇、异丁烯，无苯甲酸残留，气味低，故选B。8.若某自由基聚合体系kp/kt¹/²=0.05(L·mol⁻¹·s⁻¹)¹/²，则其动力学链长ν与引发速率Ri的关系为（）。A.ν∝RiB.ν∝Ri¹/²C.ν∝Ri⁻¹/²D.ν∝Ri⁻¹【答案】C【解析】ν=kp[M]/(2kt[R·])，稳态时[R·]=(Ri/2kt)¹/²，代入得ν=kp[M]/(2kt)¹/²·Ri⁻¹/²，故选C。9.在环氧乙烯基酯树脂（VER）固化中，促进剂Cooctoate的作用是（）。A.降低过氧化物分解活化能B.与过氧化物形成氧化还原对C.吸收氧气抑制阻聚D.提高玻璃化转变温度【答案】B【解析】Co²⁺与MEKP构成氧化还原体系，室温下即可产生自由基，实现低温固化，故选B。10.下列哪种方法可直接测定聚合物数均分子量Mn且无需标样（）。A.GPCRIB.膜渗透压法C.光散射D.特性黏度【答案】B【解析】膜渗透压法依据范特霍夫公式π/c=RT/Mn，直接给出Mn，与标样无关，故选B。11.在己内酰胺水解聚合中，真正具有引发活性的物种是（）。A.己内酰胺单体B.氨基己酸C.己内酰胺水解开环生成的ω氨基己酸D.环状二聚体【答案】C【解析】水解开环生成ω氨基己酸，其同时含氨基与羧基，可自缩合引发聚合，故选C。12.若某共聚体系r₁=0.1，r₂=10，则单体M₁在聚合物中的瞬时摩尔分数F₁随转化率升高将（）。A.单调上升B.单调下降C.先升后降D.保持恒定【答案】B【解析】r₁≪1，r₂≫1，M₁优先进入链中，随转化率升高，M₁浓度下降更快，F₁逐渐降低，故选B。13.在悬浮聚合中，若分散剂聚乙烯醇（PVA）的醇解度由80%提高到99%，则颗粒平均粒径将（）。A.增大B.减小C.不变D.先增后减【答案】A【解析】高醇解度PVA氢键网络更强，水相黏度上升，液滴合并阻力增大，但粒径反而因保护能力减弱而变大，故选A。14.下列哪种结构可显著提高SBS热塑性弹性体的拉伸强度（）。A.提高PS相分子量B.提高PB相1,2结构含量C.提高两相玻璃化温度差D.提高PS相体积分数至70%【答案】A【解析】PS相为物理交联点，其分子量越高，缠结密度越大，拉伸强度显著上升，故选A。15.在PET熔融聚合中，加入Sb₂O₃催化剂的最佳阶段是（）。A.酯化前B.酯化后缩聚前C.缩聚中期D.缩聚后期【答案】B【解析】Sb₂O₃在酯化阶段易与EG形成乙二醇锑沉淀，活性下降，故在酯化结束后、缩聚前加入，故选B。16.若某聚合物在θ溶剂中测得第二维里系数A₂=0，则其MarkHouwink指数α为（）。A.0.5B.0.8C.1.0D.1.2【答案】A【解析】θ条件下高分子链呈理想无扰状态，[η]∝M⁰·⁵，故α=0.5，选A。17.在LLDPE气相流化床工艺中，决定树脂熔融指数MI的最敏感操作变量是（）。A.乙烯分压B.氢气/乙烯摩尔比C.共聚单体/乙烯摩尔比D.床层高度【答案】B【解析】氢气为链转移剂，其浓度与MI呈指数关系，微小变化即可显著调节MI，故选B。18.下列哪种抗氧剂属于主抗氧剂中的受阻酚类（）。A.Irganox1010B.Irgafos168C.DSTDPD.UV327【答案】A【解析】Irganox1010为四[β(3,5二叔丁基4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，典型受阻酚，故选A。19.在PBT聚合中，加入少量季戊四醇的作用是（）。A.提高结晶速率B.支化改善熔体强度C.降低端羧基D.提高玻璃化温度【答案】B【解析】季戊四醇为四官能团单体，可引入长链支化，显著提高熔体强度，利于吹塑成型，故选B。20.若采用RAFT聚合制备PMMAbPBA嵌段共聚物，最佳的RAFT试剂结构为（）。A.二硫代苯甲酸氰基异丙酯B.三硫代碳酸酯C.黄原酸酯D.二硫代氨基甲酸酯【答案】B【解析】三硫代碳酸酯（trithiocarbonate）对甲基丙烯酸酯类单体的控制性好，嵌段效率高，PDI低，故选B。21.在环氧树脂固化中，若采用DDM（4,4'二氨基二苯甲烷）为固化剂，其化学计量比为环氧基/氨基氢=1/1，则100g环氧当量EEW=190g/eq的树脂需DDM（）g。A.49.5B.99C.198D.396【答案】A【解析】DDM分子量198，含4个活泼氢，胺氢当量=198/4=49.5g/eq，与环氧当量190等摩尔配比，故需49.5g，选A。22.在PAN基碳纤维生产中，预氧化阶段最关键的放热峰出现在DSC的（）。A.180℃B.220℃C.270℃D.320℃【答案】C【解析】PAN在270℃附近发生环化放热，若控制不当易导致纤维熔断，故选C。23.下列哪种方法可最直接测定聚合物结晶度（）。A.DSC熔融焓法B.WAXD积分强度法C.密度法D.红外光谱【答案】B【解析】WAXD通过积分结晶峰与非晶晕强度比，可直接获得质量结晶度，无需热力学数据，故选B。24.在双酚A型聚碳酸酯界面缩聚中，加入少量三乙胺的作用是（）。A.催化剂B.相转移催化剂C.酸吸收剂D.分子量调节剂【答案】B【解析】三乙胺与光气形成季铵盐，促进酚盐负离子向有机相转移，提高缩聚速率，故选B。25.若某聚合物在DMA测试中tanδ峰出现在50℃，则其对应（）。A.玻璃化转变B.次级松弛C.结晶熔融D.流动转变【答案】A【解析】tanδ主峰对应玻璃化转变，50℃为链段运动松弛，故选A。26.在丙烯腈连续水相沉淀聚合中，维持颗粒不团聚的关键是（）。A.高搅拌强度B.低引发剂浓度C.高单体浓度D.低pH【答案】A【解析】高剪切可及时剥离颗粒表面凝胶层，防止聚并，故选A。27.下列哪种单体最适合与乙烯进行高压自由基共聚制备EVA（）。A.乙酸乙烯酯B.丙烯酸甲酯C.丙烯腈D.氯乙烯【答案】A【解析】VA极性适中，竞聚率r₁=0.8，r₂=1.2，易与乙烯共聚，工业成熟，故选A。28.在PET瓶坯注塑中，出现“珠光”现象的根本原因是（）。A.结晶度过高B.结晶度过低C.取向不足D.乙醛超标【答案】A【解析】注塑冷却不足导致PET形成大球晶，光散射呈珠光，故选A。29.若采用阴离子聚合制备顺式1,4聚丁二烯，最佳引发体系为（）。A.nBuLi/己烷B.nBuLi/THFC.Nd系催化剂D.Co系催化剂【答案】A【解析】非极性溶剂中nBuLi可保持紧密离子对，顺式1,4含量>90%，故选A。30.在聚合物挤出吹膜中，决定膜泡稳定性的关键无量纲数是（）。A.Deborah数B.Weissenberg数C.吹胀比D.熔体强度指数【答案】B【解析】Weissenberg数=τ·γ̇，表征熔体弹性与黏性之比，直接决定膜泡稳定性，故选B。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选少选均不得分）31.下列哪些措施可降低PET熔体中乙醛（AA）含量（）。A.提高熔体温度B.降低熔体停留时间C.加入AA捕捉剂如间苯二甲酸胺D.提高熔体真空度【答案】B、C、D【解析】高温促进AA生成，B缩短热历史，C化学捕捉，D汽提脱除，故选BCD。32.关于活性自由基聚合（ATRP），下列说法正确的是（）。A.需过渡金属催化剂B.可实现链端官能化C.可制备星形聚合物D.聚合速率与催化剂浓度无关【答案】A、B、C【解析】ATRP速率与Cu⁺浓度成正比，D错误，故选ABC。33.下列哪些因素会导致ZieglerNatta催化剂活性下降（）。A.水含量升高B.CO₂杂质C.高温焙烧D.过量AlEt₃【答案】A、B、C【解析】水、CO₂毒化活性中心，高温破坏晶体结构，过量AlEt₃可部分还原失活，但非主因，故选ABC。34.在环氧树脂/酸酐固化体系中，加入苄基二甲胺（BDMA）可（）。A.降低固化温度B.提高交联密度C.促进酸酐开环D.提高玻璃化温度【答案】A、C、D【解析】BDMA为叔胺，催化酸酐开环，降低固化温度，交联密度略降但Tg升高，故选ACD。35.下列哪些方法可用于测定聚合物热降解活化能（）。A.TGA多元升温速率法（Kissinger）B.DSC等温氧化诱导期C.裂解气质联用D.FlynnWallOzawa法【答案】A、D【解析】Kissinger与FWO均为TGA多速率法求Ea，B为氧化诱导，C为产物分析，故选AD。36.关于聚合物液晶，下列说法正确的是（）。A.主链型液晶需刚性介晶基元B.侧链型液晶Tg通常低于主链型C.向列相具有取向有序无位置有序D.胆甾相具有层状有序【答案】A、B、C【解析】胆甾相为扭曲向列，无层状，D错误，故选ABC。37.在LLDPE树脂中，引入己烯共聚单体可（）。A.降低密度B.提高熔点C.提高撕裂强度D.提高耐环境应力开裂【答案】A、C、D【解析】己烯引入短链分支，降低密度，破坏结晶，提高ESCR和撕裂强度，熔点下降，故选ACD。38.下列哪些属于聚合物加工中的典型流变缺陷（）。A.鲨鱼皮B.熔体破裂C.挤出胀大D.冷流【答案】A、B、C【解析】冷流为固体蠕变，非加工流变缺陷，故选ABC。39.在PET固相缩聚中，若氮气循环风机故障停转，将导致（）。A.切片特性黏度下降B.乙二醇脱除效率下降C.氧化发黄D.粉尘增多【答案】B、C、D【解析】无氮气吹扫，EG分压升高，黏度上升受限，氧化发黄，摩擦粉尘增多，故选BCD。40.下列哪些属于典型的生物可降解聚酯（）。A.PLAB.PCLC.PBSD.PEO【答案】A、B、C【解析】PEO为聚醚，非聚酯，降解机制不同，故选ABC。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.在自由基聚合中，链转移常数Cs越大，则聚合物分子量一定越低。（√）42.ZieglerNatta催化剂中，给电子体（ED）可提高聚丙烯等规度。（√）43.环氧树脂固化后交联密度越高，其断裂伸长率一定越大。（×）44.PET在DSC第一次升温曲线上出现的冷结晶峰，在第二次升温中消失。（√）45.在乳液聚合中，增加乳化剂浓度会提高最终粒子数，但粒径一定减小。（√）46.聚合物熔体黏度随剪切速率升高而下降的现象称为触变性。（×）47.采用开环移位聚合（ROMP）可制备环烯烃共聚物COC。（√）48.在聚丙烯链中引入少量乙烯单元可提高透明性。（√）49.聚合物在θ温度下第二维里系数A₂=0，链尺寸为无扰尺寸。（√）50.聚合物燃烧时氧指数LOI越高，阻燃性越差。（×）四、计算题（共20分）51.（8分）某自由基聚合体系，kp=200L·mol⁻¹·s⁻¹，kt=4.0×10⁷L·mol⁻¹·s⁻¹，[M]=5mol·L⁻¹，引发剂半衰期t₁/₂=10h，引发剂效率f=0.8，引发剂浓度[I]=0.01mol·L⁻¹。求：（1）稳态自由基浓度[R·]；（2）动力学链长ν；（3）聚合速率Rp；（4）若链转移常数对单体CM=1×10⁻⁴，忽略其他转移，求数均聚合度Xn。【答案与解析】（1）kd=ln2/t₁/₂=0.693/(10×3600)=1.925×10⁻⁵s⁻¹Ri=2fkd[I]=2×0.8×1.925×10⁻⁵×0.01=3.08×10⁻⁷mol·L⁻¹·s⁻¹稳态Ri=2kt[R·]²⇒[R·]=(Ri/2kt)¹/²=(3.08×10⁻⁷/8×10⁷)¹/²=6.2×10⁻⁸mol·L⁻¹（2）ν=kp[M]/(2kt[R·])=200×5/(2×4×10⁷×6.2×10⁻⁸)=202（3）Rp=kp[M][R·]=200×5×6.2×10⁻⁸=6.2×10⁻⁵mol·L⁻¹·s⁻¹（4）1/Xn=1/ν+CM=1/202+1×10⁻⁴=0.00505⇒Xn=19852.（6分）某PET样品经水解后测得对苯二甲酸（TPA）与乙二醇（EG）摩尔比为1:1.08，求：（1）该PET的数均分子量Mn（忽略端基）；（2）若实测Mn=18000g/mol，求羧端基浓度CEG（mol/t）。【答案与解析】（1）设TPA=1mol，EG=1.08mol，则聚合度Xn=1/(10.92)=12.5重复单元M₀=192g/mol，Mn=Xn×M₀=12.5×192=2400g/mol（2）实测Mn=18000，则Xn=18000/192=93.75羧端基浓度CEG=1/Xn=1/93.75=0.01067mol/kg=10.67mol/t53.（6分）在苯乙烯乳液聚合中，已知粒子数N=1×10¹⁷L⁻¹，kp=200L·mol⁻¹·s⁻¹，[M]p=5mol·L⁻¹（粒子内），n̄=0.5，求聚合速率Rp。【答案与解析】Rp=kp[M]p·N·n̄/Nₐ=200×5×1×10¹⁷×0.5/6.022×10²³=8.3×10⁻⁵mol·L⁻¹·s⁻¹五、综合应用题（共20分）54.（10分）某公司拟采用连续溶液聚合法生产苯乙烯丁二烯嵌段共段共聚物（SBS），设计产能2万吨/年，年运行8000h，溶剂为环己烷，引发剂为sBuLi，单线反应器体积10m³，目标产品为线形SBS，丁二烯段顺式1,4含量>45%，苯乙烯段分子量30000，丁二烯段分子量70000，偶联效率≥95%。（1）给出完整工艺流程简图（文字描述）；（2）计算每小时所需sBuLi摩尔流量；（3）为达到顺式1,4含量，需加入何种结构调节剂？其典型浓度范围？（4）若采用四氯化硅为偶联剂，求理论用量（kg/h）；（5）如何在线检测偶联效率？给出原理与仪表。【答案与解析】（1）流程：环己烷纯化→苯乙烯精制→丁二烯精制→sBuLi配制→第一釜阴离子聚合苯乙烯段→第二釜加入丁二烯继续聚合→第三釜加入四氯化硅偶联→脱活→脱挥→造粒→包装。（2）总分子量=30000+70000=100000g/mol，产能=20000×1000/8000=2500kg/h=25kmol/h每摩尔SBS需1molsBuLi，考虑5%损失，流量=25×1