高分子化学期末试题及答案.doc

高分子化学》课程试题
得分
总分
班级 学号 姓名

一、基本概念（共10分,每小题2分）
⒈ 混缩聚
2．聚合物
3. 重复单元
4．阳离子聚合
5．悬浮剂
得分

二、填充题（将正确的答案填在下列各题的横线处,每空1 分，总计20分）
⒈ 在自由基聚合体系中,用引发剂引发的引发速率方程式 。
2．塑料按其受热行为的不同可分为 塑料和 塑料。
3．在合成聚合物中 、 和 称为三大合成材料。
4．表征聚合物相对分子质量的物理量有 和 。
5．按自由基和阴离子聚合的单体有 、 和
等。
6．聚氨酯可以看成是由 和 构成的嵌段共聚物。
7．逐步聚合包括 和 两类。
8. 聚合物的相对分子质量方面的特征是 、 、 。
9．氯乙烯自由聚合时，聚合速率用 调节，而聚合物的相对分子质量用
控制。
得分

三、回答问题(共20分,每小题5分)
⒈ 阴离子聚合在适当的条件下，其阴离子活性增长链可以长期不终止，而形成活性聚合物，为什么？

⒉ 与低分子化合物相比较，高分子化合物有哪些特点？

⒊ 何谓离子交换树脂？主要有几种类型？如何合成离子交换树脂？

⒋ 请写出工业上制备PA-66树脂有关的聚合反应方程式（以苯甲酸作官能团封锁剂）。

得分

四、（共4 3分）计算题（根据题目要求，计算下列各题）
1.（本题 15分）用偶氮二异丁腈（ABIN）为引发剂，苯乙烯60℃进行本体聚合。试计算引发剂引发对聚合物平均聚合度倒数的贡献？计算时采用以下数据和条件：
⑴ c(I)＝0.04 mol/L； ⑵ f ＝0.8 ； ⑶ kd＝2.0×10-6 s-1 ；
⑷ kp＝176 L/mol.s； ⑸ kt＝3.6×107 L/mol.s；
⑹ CM＝0.85×10-4 ； ⑺ CI＝0.05；
⑻ 60℃ 时苯乙烯的密度为0.887 g/cm3
解：

2. （8分）由己二胺与己二酸合成尼龙-66，如尼龙-66的相对分子质量为15000，反应程度P=1,试计算原料比,并写出合成反应方程式。
解：

3.（本题14分）在高聚物生产中，共聚物组成是一个重要的生产指标。
已知：氯乙烯(M1)和醋酸乙烯(M2) 共聚；r1=1.68 ，r2=0.23 (M1’=62.5) (M2’=86)

若要求共聚物中氯乙烯单体单元的含量为72wt %。
请： ⑴ (10分) 画出x’1~x1曲线。
⑵（1分）为了得到组成基本均一的共聚物，应采用怎样的投料方法？
⑶（3分）从图中得出起始单体投料比c(M1)0/c(M2)0 = ？。

4. (6分)邻苯二甲酸酐与等物质的季戊四醇官能团等物质的量缩聚,分别按Carothers方程和Flory统计公式计算凝胶点PC。
⒈按Carothers方程求凝胶点PC
得分
⒉按Flory统计公式求凝胶点PC

五、（7分）为了合成维尼纶纤维的原料，从醋酸乙烯酯单体到聚乙烯醇，须经哪些反应？写出有关的化学反应方程式。

高分子化学》课程试题答案
一、基本概念（共10分,每小题2分）
1．混缩聚：反应体系中有两种单体a-R-a和b-R‘-b， a和a不能反应，b和b不能反应，a和b之间进行反应的的缩聚体系。
2．聚合物：具有巨大相对分子质量的一类化合物
3. 重复单元: 聚合物大分子中以共价键相互连接的、重复出现的、小而简单的结构单位。
4．阳离子聚合：增长活性中心为带正电荷的阳离子的连锁聚合。
5．悬浮剂：对单体有保护作用，能降低水的表面张力，使水和单体的分散体系变为比较稳定的分散体系，这种作用称为悬浮作用。具有悬浮作用的物质称为悬浮剂。
二、填充题（将正确的答案填在下列各题的横线处,每空1 分，总计20分）
⒈ 自由基聚合体系中,用引发剂引发的引发速率方程式。
2．塑料按其受热行为的不同可分为 热塑性 塑料和 热固性 塑料。
3．在合成聚合物中 合成纤维 、 塑料 和 合成橡胶 称为三大合成材料。
4．表征聚合物相对分子质量的物理量有 动力学链长 和 平均聚合度 。
5．按自由基和阴离子聚合的单体有 丙烯腈 、 甲基丙烯酸甲酯 、偏二 氯乙烯 等。
6．聚氨酯可以看成是由 刚性链段 和 柔性链段 构成的嵌段共聚物。
7．逐步聚合包括 缩聚 和 逐步加成聚合 两类。
8. 聚合物的相对分子质量方面的特征是 巨大 、 具有多分散性 、 用平均相对分子质量表示 。
9．氯乙烯自由聚合时，聚合速率用 引发剂用量 调节，而聚合物的相对分子质量用 聚合温度 控制。
三、回答问题(共20分,每小题5分)
⒈ 阴离子聚合在适当的条件下，其阴离子活性增长链可以长期不终止，而形成活性聚合物，为什么？
答：⑴ 阴离子活性增长链中心离子具有相同电荷,相同电荷的排斥作用,不像自由基聚合那样可以双基终止。
⑵ 阴离子聚合中,阴离子活性增长链的反离子常为金属阳离子,中心离子为碳负离子二者之间离解度大,不能发生中心离子和反离子的结合反应。
⑶ 阴离子活性增长链也不容易发生向单体转移反应。因为,这种转移反应需脱除H(-)需要较高的能量,而阴离子聚合往往是在低温(0℃以下)进行。
⒉ 与低分子化合物相比较，高分子化合物有哪些特点？
答：⑴ 相对分子质量方面的特征
① 相对分子质量巨大•聚合物的相对分子质量一般为104～106；
② 相对分子质量具有多分散性；
③ 相对分子质量用平均相对分子质量表示。
⑵ 结构方面的特征
聚合物存在着多重结构,即所谓一次结构、二次结构和三次结构。
⑶ 聚集态特征
聚合物没有气态，只有固态和液态。
⒊ 何谓离子交换树脂？主要有几种类型？如何合成离子交换树脂？
答：离子交换树脂是指具有反应性基团的轻度交联的体型无规聚合物,利用其反应性基团实现离子交换反应的一种高分子试剂。
其有强酸型、弱酸型、强碱型和弱碱型四种类型；
合成离子交换树脂首先用苯乙烯和少量对二烯基苯采用悬浮共聚合,合成轻度交联的体型无规聚苯乙烯(母体),再利用聚合物的化学反应制备强酸型或强碱型离子交换树脂。
⒋ 请写出工业上制备PA-66树脂有关的聚合反应方程式（以苯甲酸作官能团封锁剂）。

四、（共4 3分）计算题（根据题目要求，计算下列各题）
1.（本题 15分）用偶氮二异丁腈（ABIN）为引发剂，苯乙烯60℃进行本体聚合。试计算引发剂引发对聚合物平均聚合度倒数的贡献？计算时采用以下数据和条件：
⑴ c(I)＝0.04 mol/L； ⑵ f ＝0.8 ； ⑶ kd＝2.0×10-6 s-1 ；
⑷ kp＝176 L/mol.s； ⑸ kt＝3.6×107 L/mol.s；
⑹ CM＝0.85×10-4 ； ⑺ CI＝0.05；
⑻ 60℃ 时苯乙烯的密度为0.887 g/cm3
（1分）
引发剂引发对平均聚合度倒数的贡献是：
（5分）
（2分）
（2分）
（1分）
（2分）
解：
2. （8分）由己二胺与己二酸合成尼龙-66，如尼龙-66的相对分子质量为15000，反应程度P=1,试计算原料比,并写出合成反应方程式。
解：
设：二元酸过量，并且己二胺单体的摩尔数为n，
己二酸单体的摩尔数为n+1（2分）
有关的聚合反应方程式为（2分）：
（2分）
（2分）
因此，原料比（己二胺：己二酸）= n ：（n+1）= 66：67（摩尔比）
3. （本题14分）在高聚物生产中，共聚物组成是一个重要的生产指标。
已知：

共聚；r1=1.68 ，r2=0.23 (M1’=62.5) (M2’=86)
若要求共聚物中氯乙烯单体单元的含量为72wt %。
问：⑴ (10分) 画出x’1~x1曲线。
⑵（1分） 为了得到组成基本均一的共聚物，应采用怎样的投料方法？
⑶（3分）从图中得出起始单体投料比？。
解：⑴
计算结果（8分）

0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0

0
0.279
0.425
0.528
0.612
0.685
0.753
0.817
0.880
0.940
1.0
（1分）

⑵ 连续补加活泼单体氯乙烯，使原料组成基本不变。
⑶ 所需的共聚物的组成为
（2分）

图中对应的起始原料组成是：
（1分）

0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0
0.5
1
1

x1
x1
x’1~x1曲线（2分）

4. (6分)邻苯二甲酸酐与等物质的季戊四醇官能团等物质的量缩聚,分别按Carothers方程和Flory统计公式计算凝胶点PC。
(2分)
(2分)
解⒈ 按Carothers方程求凝胶点PC
无
⒉ 按Flory统计公式求凝胶点PC

(2分)

五、（7分）为了合成维尼纶纤维的原料，从醋酸乙烯酯单体到聚乙烯醇，须经哪些反应？每一反应的要点和关键是什么？写出有关的化学反应方程式。
答：须经自由基聚合反应和醇解反应。
各步反应要点和关键如下：
① 自由基溶液聚合反应（4分）

要点：用甲醇为溶剂进行溶液聚合，以制取适当相对分子质量的聚醋酸乙烯酯溶液。
关键：选择适宜的反应温度，控制转化率，用甲醇调节聚醋酸乙烯酯的相对分子质量以制得适当相对分子质量，且没有不能被醇解消除的支链的聚醋酸乙烯酯。
② 醇解反应（3分）

要点：用醇、碱或甲醇钠作催化剂，在甲醇溶液中醇解。
关键：控制醇解度在98%以上。

9