高分子课后答案

1、第一章 1. 说出10种你在日常生活中遇到的高分子的名称。答：涤纶、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、PET、蛋白质、核酸、涂料、塑料、合成纤维2.下列物质中哪些属于聚合物？（1）水；（2）羊毛；（3）肉；（4）棉花；（5）橡胶轮胎；（6）涂料答：羊毛、棉花、橡胶轮胎、涂料、肉3.写出下列高分子的重复单元的结构式：（1）PE；（2）PS；（3）PVC；（4）POM；（5）尼龙；（6）涤纶答：（1）PE聚乙烯 CH2CH2 （2）PS聚苯乙烯 （3）PVC聚氯乙烯 （4）POM聚甲醛 OCH2 （5）尼龙聚酰胺 NH(CH2)5CO （6）涤纶聚对苯二甲酸乙二醇酯 P78.用简洁的语言说明下列术语。（

2、1）高分子；（2）链节；（3）聚合度；（4）多分散度；（5）网状结构；（6）共聚物答：（1）高分子也叫聚合物分子或大分子，具有高的相对分子量，其结构必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元实际是或概念上是由相应的小分子衍生而来的。（2）链节是指结构重复单元，重复组成高分子分子结构的最小结构单元。（3）聚合度是单个聚合物分子所含单体单元的数目。（4）多分散度：聚合物是由一系列分子量或聚合度不等的同系物高分子组成，这些同系物高分子之间的分子量差为重复结构单元分子量的倍数，这种同种聚合物分子长短不一的特征称为多聚合度。（5）网状结构是交联高分子的分子构造。（6）共聚物：由一种以上单体聚合而成的聚

3、合物。11、平均相对分子质量为100万的超高相对分子质量PE的平均聚合度是多少？P10010000/283570015、高分子结构有哪些层次？各层次研究的内容是什么？高分子结构由4个层次组成：a、一级结构，指单个大分子内与基本结构单元有关的结构，包括结构单元的化学组成、链接方式，构型，支化和交联以及共聚物的结构b、二级结构，指若干链节组成的一段链或整根分子链的排列形状。C、三级结构包括结晶结构，非晶结构，液晶结构和取向结构。d、四级结构，指高分子在材料中的堆砌方式。16、什么是高分子的构型？什么是高分子的构象？请举例说明。 构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；高分子链由于单键内旋转

4、而产生分子在空间的不同形态称为构象。构象与构型的根本区别在于，构象通过单键内旋转可以改变，而构型无法通过内旋转改变。21、试分析线形、支化、交联高分子的结构和性能特点。线形高分子的分子间没有化学键结合，在受热或受力时可以互相移动，因而线形高分子在适当溶剂中可以溶解，加热时可以熔融，易于加工成形。交联高分子的分子间通过支链联结起来成为了一个三锥空间网状大分子，高分子链不能动弹，因而不溶解也不熔融，当交联度不大时只能在溶剂中溶胀。支化高分子的性质介于线形高分子和交联（网状）高分子之间，取决于支化程度。第三章1下列烯类单体适于何种机理聚合：自由基聚合，阳离子聚合或阴离子聚合？并说明理由。CH2=CH

5、Cl CH2=CCl2 CH2=CHCN CH2=C(CN)2 CH2=CHCH3 CH2=C(CH3)2 CH2=CHC6H5 CF2=CF2 CH2=C(CN)COOR CH2=C(CH3)CH=CH2解：CH=CHCl适于自由基聚合，Cl原子是吸电子基团，也有共轭效应， 但均较弱。CH2=CCl2适于自由基聚合和阴离子聚合。Cl原子是吸电子基团，也有共轭效应。2个Cl原子的吸电子性足够强。CF2=CF2适合自由基聚合， F原子体积小，结构对称。CH2=CHC6H5 与CH2=CH-CH=CH2可进行自由基聚合、阳离子聚合以及阴离子聚合。因为共轭体系 电子的容易极化和流动。CH2=CHCN

6、适合自由基聚合和阴离子聚合。-CN是吸电子基团，并有共轭效应。CH2=C(CN)2适合阴离子聚合。2个-CN是强吸电子基团。CH2=C(CH3)2适合阳离子聚合。CH3为供电子基团，CH3与双键有超共轭效应。CH2=C(CN)COOR适合阴离子聚合，两个吸电子基的吸电子性很强。CH2=CCH3COOR适合自由基聚合和阴离子聚合。因为是 1，1二取代基，甲基体积较小，COOR为吸电子基，甲基为供电子基，均有共轭效应。2判断下列烯类能否进行自由基聚合，并说明理由。CH2=C(C6H5)2 ClHC=CHCl CH2=C(CH3)C2H5 CH3CH=CHCH3 CH2=C(CH3)COOCH3 C

7、H2=CHOCOCH3 CH3CH=CHCOOCH3解：CH2=C(C6H5)2不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。因为取代基空间阻碍大，只能形成二聚体。 ClCH=CHCl不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。因为单体结构对称，1，2二取代基造成较大空间阻碍。 CH2=C(CH3)C2H5不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。由于双键电荷密度大不利于自由基的进攻，且易转移生成烯丙基型较稳定的自由基，难于再与丙烯等加成转变成较活泼的自由基，故得不到高聚物。CH3CH=CHCH3不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。因为位阻大，且易发生单体转移生成烯丙基稳定结构。CH2=C(CH3)COOCH

8、3能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。由于是1，1二取代基，甲基体积小，均有共轭效应。CH2=CHOCOCH3能通过自由基聚合形成高分子量聚合物。因为OCOCH3有吸电子诱导效应和供电子共轭效应，但这两种效应都很弱。CH3CH=CHCOOCH3 不能通过自由基聚合形成高分子量聚合物 。由于是1，2二取代基，空间阻碍大。9、 什么叫链转移反应？有几种形式？对聚合速率和相对分子质量有何影响？什么叫链转移常数？与链转移速率常数的关系？ 答：链转移反应：指活性链自由基与聚合物反应体系中的其他物质分子之间发生的独电子转移并生成大分子和新自由基的过程通常包括链自由基向单体、向引发剂、向溶剂、向大分子的转移

9、反应。对聚合速率和相对分子质量影响相反第64页10、 在自由基聚合中，为什么聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接，且所得的聚合物多为无规立构？答：由于电子效应和空间位阻效应，按头尾方式连接的单体单元更稳定，因此聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接。由于自由基聚合的链增长活性中心，链自由基周围存在不定向因素，因此空间构型没有选择性，是随机的，因此得到聚合物为无规立构。15单体（如苯乙烯）在储存和运输过程中，常需加入阻聚剂。聚合前用何法除去阻聚剂？若取混有阻聚剂的单体聚合，将会发生什么后果？答：单体在聚合反应以前通常要通过蒸馏或萃取先除去阻聚剂，否则需使用过量引发剂。当体系中存在阻聚剂时，在聚

10、合反应开始以后（引发剂开始分解），并不能马上引发单体聚合，必须在体系中的阻聚剂全部消耗完后，聚合反应才会正常进行，即存在诱导期。18 简要解释下列名词，并指出它们之间的异同点。 （1）本体聚合；气相聚合；固相聚合；熔融缩聚。 （2）悬浮聚合；乳液聚合；界面缩聚。（3）溶液聚合；淤浆聚合；均相聚合；沉淀聚合。答：（1）本体聚合是不加其他介质，只有单体本身在引发剂热光辐射的作用下进行的聚合；单体以气态方式加料进行的聚合反应为气相聚合；单体分子处于固态下进行的聚合反应为固相聚合；整个聚合体系始终处于熔融状态的聚合反应称熔融缩聚。 （2）悬浮聚合是通过强力搅拌并在分散剂的作用下，把单体分散成无数的小液

11、滴悬浮于水中，由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应；乳液聚合是在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌，使单体在水中分散成乳液状，由水溶性引发剂引发而进行的聚合反应；将两种单体分别溶于两种不互溶的溶剂中,然后将这两种溶液倒在一起,在两液相的界面上进行缩聚反应,称为界面缩聚。 （3）溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合反应；催化剂（引发剂）和形成的聚合物均不溶于单体和溶剂（稀释剂）的聚合反应；生成的聚合物溶于单体的聚合叫均相聚合；聚合产物不溶于单体的聚合叫沉淀聚合。23 有一正在进行聚合反应的苯乙烯聚合体系，请用最直观、方便的实验方法判断该体系是自由基、阳离子还是阴离子聚合类型。答：若反应液呈

12、深蓝（紫）或红色，则反应为阴离子聚合。在体系中投入DPPH，反应终止则为自由基聚合，否则为离子型聚合；若为离子型聚合，在体系中通入CO2，若反应终止为阴离子聚合，无变化则为阳离子聚合。24 试从单体、引发剂，聚合方法及反应的特点等方面对自由基、阴离子和阳离子聚合反应进行比较。答：单体 自由基聚合的单体为弱吸电子基的烯类单体，共轭单体；阳离子聚合的单体为推电子取代基的烯类单体，共轭单体，易极化为负电性的单体；阴离子聚合的单体为吸电子取代基的烯类单体，共轭单体，易极化为正电性的单体。 引发剂 自由基聚合：过氧化物，偶氮化物，氧化还原体系；阳离子聚合：Lewis酸，质子酸，阳离子生成物，亲电试剂；阴

13、离子聚合：碱金属，有机金属化合物，碳负离子生成物，亲核试剂。 聚合方法 自由基聚合：本体，溶液，悬浮，乳液；阳离子聚合：本体，溶液；阴离子聚合：本体，溶液。 反应特点 自由基聚合：慢引发，快增长，速终止；阳离子聚合：快引发，快增长，易转移，难终止；阴离子聚合：快引发，慢增长，无终止。27何谓Ziegler-Natta催化剂？何谓定向聚合？两者有什么关系？有哪些方法可生成立构规整性聚合物？解：Ziegler-Natta 催化剂是指由主引发剂和共引发剂两部分组成的，可引发聚烯烃聚合生成立构规整的聚合物的一类催化剂。其中主催化剂是- 族过渡金属化合物，共引发剂是-族的金属化合物。定向聚合指以形成立构

14、规整聚合物为主的聚合过程。Ziegler-Natta催化剂可用于定向聚合。但不一定所得聚合物全部是有规聚合物。用配位聚合的方法 用Ziegler-Natta 催化剂28.聚乙烯有几种？这几种聚乙烯在结构和性能上有何不同？他们分别是由何种方法产生的？按密度分：高密度聚乙烯，是不透明的白色粉末,造粒后为乳白色颗粒,分子为线型结构，很少支化现象,是较典型的结晶高聚物。机械性能均优于低密度聚乙烯，熔点比低密度聚乙烯高，约126136，其脆化温度比低密度聚乙烯低,约-100-140。低密度聚乙烯,是无色、半透明颗粒，分子中有长支链，分子间排列不紧密。线型低密度聚乙烯，分子中一般只有短支链存在，机械性能介

15、于高密度和低密度聚乙烯两者之间，熔点比普通低密度聚乙烯高15，耐低温性能也比低密度聚乙烯好，耐环境应力开裂性比普通低密度聚乙烯高数十倍。此外，按生产方法可分为低压法聚乙烯、中压法聚乙烯和高压法聚乙烯，聚乙烯的生产方法不同，其密度及熔体指数（表示流动性）也不同。按分子量可分为低分子量聚乙烯、普通分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯。30.无规，交替，嵌段，接枝共聚物的结构有何差异？在这些共聚物名称中，对前后单体的位置有何规定？按微结构分类，共聚物可分为无规、交替，接枝、嵌段四种类型结构差异：无规共聚物链中 M1 与 M2 无规排列。例如: P(st-co-MMA) 前面的单体为主单体，后面的单体为第二

16、单体）交替共聚物链中单体单元严格交替排列。-alt-（前后单体次序无特定规定）嵌段共聚物：由较长的M1链段和另一较长的M2链段构成的共聚物大分子接枝共聚物：主链由单体单元M1(A)组成，支链则由另一种单体单元M2(B) 组成。P(M1-g-M2)前面的单体构成主链，后面的单体构成支链。31.什么叫理想共聚？什么叫交替共聚？和必须取向何值才能得到恒此共聚物？r1 r2 = 1，理想共聚： 又可分两种情形r1 =r2 = 1，两种单体自聚与共聚的倾向相等即共聚物分子中两单体单元含量比等于原料单体混合物中两单体的投料比。也即 F1 = f1。这种共聚物组成总是与其原料单体组成相同，这类共聚反应称恒分

17、（比）共聚，得到的共聚物为无规共聚物（ii） r1r2 = 1，但r1r2即共聚物分子中两单体单元摩尔比等于原料单体混合物中两单体摩尔比的r1倍， 这类共聚反应称一般理想共聚。r10, r20：交替共聚当r1=r2=1时，构成恒比共聚体系，此时 F1=f1第四章：1.答：逐步聚合和连锁聚合的区别：连锁聚合有特定的活性中心，而逐步聚合是通过功能基之间的逐步反应来进行的，每一步都按相同的机理和基本相同的速度进行。反应开始后,单体很快转化,分子量逐渐增大,每步反应产物都可单独存在,并可分离出来。答案不全，找不到10.不会做13.a. 反应程度是已经参加反应的官能团数与初始时的官能团总数的比值；转化率

18、是已经参加反应的单体分子数与初始时的单体分子总数的比值；两者的区别在于：定义的基准不同；转化率最高可等于100%，而反应程度最高也不能等于100%。b. 摩尔系数是指过量反应物的摩尔数；过量百分数是指过量反应物超过限制反应物所需理论量的部分占所需理论量的百分数。摩尔系数只是一个数，而过量百分数则是一个比值。c. 平均官能度是指两种或两种以上单体参加的混缩聚或共缩聚反应中,在达到凝胶点以前混合单体中平均每一单体分子中能够参加反应的官能团的数目；出现凝胶化现象时的反应程度叫做凝胶点。凝胶点是表示一个反应程度，而平均官能度则是表示能够参加反应的官能团的数目。d. 在多相体系中，在相界面处进行的缩聚反

19、应称为界面缩聚；单体加适当催化剂再溶剂中进行的缩聚反应称为溶液缩聚。溶液缩聚是发生在溶剂中的，而界面缩聚则是在相界面处进行的。14.答案打不出来第五章2.解释下列名词：高分子效应，端基聚合物，遥爪聚合物，硫化反应，聚合物老化，无规断链反应，自然降解型高分子，绿色高分子高分子效应：聚合物本身的结构对其化学反应性能的影响。端基聚合物：遥爪聚合物：一般先在相对分子质量为几千的低聚物两端引入活性基团，活性基团犹如两只爪子，踞于链的两端，随时可以抓住其它分子起反应，这类低聚物又称遥抓聚合物。硫化反应：把一个或更多的硫原子接在聚合物链上形成桥状结构，反应生成了弹性体。聚合物的老化：是指聚合物在加工、贮存及

20、使用过程中，其物理化学性能及力学性能发生不可逆坏变的现象。无规断链反应：聚合物受热时，主链发生随机断裂，相对分子质量迅速下降，产生各种低相对分子质量的产物，单体回收率极低的热降解反应。自然降解型高分子：绿色高分子：在高分子材料制造、应用、废弃物处理过程中，对环境无害、与环境友好。3.利用大分子反应合成下列产物：a.聚乙烯胺；b.P(MMA-g-St);c.P(Bu-b-St);d.SBS树脂；ABS树脂。4.从乙酸乙烯酯出发制取聚乙烯醇缩甲醛，（1）写出各步反应式并注明各步主产物的名称及用途。（2）纤维用和悬浮聚合分散剂用的聚乙烯醇有何差别？（3）实验测得意聚乙酸乙烯酯样品的数均聚合度为200

21、，将其进行湿法水解得聚乙烯醇，发现其数均聚合度降为180，试结合第三章所学，解释这一现象。（4）下列合成线路是否可行？说明理由。乙酸乙烯酯 水解 乙烯醇 聚合 聚乙烯醇 缩醛化 产物（a）、自由基聚合反应 (b)、醇解反应： (c)、缩醛化反应(包括分子内和分子间) （2）差别在于醇解度不同，前者要求醇解度高(98%99%)，以便缩醛化，后者要求醇解度中等(87%89%)，以使水溶性好。6.将PMMA、PAN、PE、PVC四种聚合物进行热降解反应，分别得到何种产物？PM MA进行热解反应时发生解聚，主要产物为单体。PE进行热解反应时发生无规降解，主要产物为不同聚合度的低聚物。PVC进行热解反应

22、时首先脱HCI，生成分子主链中带烯丙基氯的聚合物；长期热解则进一步发生环化交联甚至碳化反应。PAN进行热解反应时首先发生主链环化，然后脱氢生成梯形聚合物。进一步热解脱氢后生成碳纤维。第六章3，聚合物的分子结构对主链的柔顺性有何影响？答：（1）主链全部由单键组成的高分子，一般柔顺性较好。主链有杂原子时，由于杂原子上无氢原子或取代基，和或键长键角较大，从而内旋转较容易而更为柔顺。（当主链中含C-O，C-N，Si-O键时，柔顺性好。 因为O、N原子周围的原子比C原子少 ，内旋转的位阻小；而Si-O-Si的键角也大于C-C-C键，因而其内旋转位阻更小，即使在低温下也具有良好的柔顺性。）（2）主链含芳环

23、或杂环时，由于芳，杂环不能内旋转，使可旋转的单键数目减少，所一这类分子链柔性较差，芳环越多柔性越差。（3）如果主链全部为芳环或共轭双键，由于这种大共轭体系中电子云没有轴对称性，不能内旋转，所以分子链刚性极大。在主链中引入不能内旋转的芳环、芳杂环等环状结构，可提高分子链的刚性（4）主链含孤立双键时情况完全相反，孤立双键相邻的单键内旋转更容易，由于两个因素：即键角较大且相连的双键上的氢原子或取代基只有一个，这类结构的聚合物都是柔顺性很好。（5）当主链中含非共轭双键时，虽然双键本身不会内旋转，但却使相邻单键的非键合原子（带*原子）间距增大使内旋转较容易，柔顺性好。5，试从下列高聚物的链接结构，定性判

24、断分子链的柔性或刚性，并分析原因？答：（1）对称性侧基，可使分子链间的距离增大，相互作用减弱，柔顺性大。侧基对称性越高，分子链柔顺性越好。（2）当主链中含C-O，C-N，Si-O键时，柔顺性好， 因为O、N原子周围的原子比C原子少 ，内旋转的位阻小。（3）对于非对称性取代，侧基的极性越大，极性基团数目越多，相互作用越强，单键内旋转越困难，分子链柔顺性越差。（4）主链含芳环或杂环时，由于芳，杂环不能内旋转，使可旋转的单键数目减少，所一这类分子链柔性较差，芳环越多柔性越差。（5）非极性侧基的体积越大，内旋转位阻越大，柔顺性越差。（6）7.（2） (1) (3)10,叙述聚合物结晶的主要类型及其形成

25、条件？答: 根据结晶条件不同,分为、伸直链晶片、（1）单晶：一般聚合物的单晶只能从极稀溶液（质量浓度小于0.01wt%)中缓慢结晶而成。（2）球晶：从浓溶液中析出或由熔体冷却时形成的。（3）伸直链晶片：主要形成于极高压力下，还有外力下。（4）纤维状晶片：在流动场的作用和适当的条件下。（5）串晶：形成于外力下。12、结晶容易程度：（1）PEPVCPS（2）聚己二酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯聚间苯二甲酸乙二醇酯P213 比较结构的规整性和柔顺性14、20、（不确定）（7）（6）（1）（2）（4）（3）(5)P202 216 比较分子间力及柔顺性22、（4）（2）（1）（3）P202 比较柔顺性：柔顺性大的，熔点低第七章1、下列哪种聚合物有明显的氢键?答:4、5、64、试指出下列结构的聚合物，其溶解过程各有何特征？（1）非晶态聚合物；（2）非极性晶态聚合物；（3）极性晶态聚合物；（4）低交联度的聚合物解 （1）非极性非晶态聚合物易溶于溶度参数相近的溶剂；极性非晶态聚合物要考虑溶剂化原则，即易于溶于亲核（或亲电）性相反的溶剂；（2）非极性晶态聚合物难溶，选择溶度参数相近的溶剂，且升温至熔点附近才可溶解；（3）极性晶态聚