高分子化学潘祖仁复习资料.docx
《高分子化学潘祖仁复习资料.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高分子化学潘祖仁复习资料.docx(31页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第一章 绪论思索题1. 举例说明单体、单体单元、构造单元、重复单元、链节等名词的含义,以及它们之间的互相关系和区分。答:合成聚合物的原料称做单体,如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯,缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。在聚合过程中,单体往往转变成构造单元的形式,进入大分子链,高分子由很多构造单元重复键接而成。在烯类加聚物中,单体单元、构造单元、重复单元一样,及单体的元素组成也一样,但电子构造却有变更。在缩聚物中,不采纳单体单元术语,因为缩聚时局部原子缩合成低分子副产物析出,构造单元的元素组成不再及单体一样。假如用2种单体缩聚成缩聚物,则由2种构造单元构成重复单元。聚合物是指由很多简洁的构
2、造单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准,即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值,以表示;以构造单元数为基准,即聚合物大分子链上所含构造单元数目的平均值,以表示。2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义,以及它们之间的关系和区分。答:合成高分子多半是由很多构造单元重复键接而成的聚合物。聚合物(polymer)可以看作是高分子(macromolecule)的同义词,也曾运用large or big molecule的术语。从另一角度考虑,大分子可以看作1条大分子链,而聚合物则
3、是很多大分子的聚集体。依据分子量或聚合度大小的不同,聚合物中又有低聚物和高聚物之分,但两者并无严格的界限,一般低聚物的分子量在几千以下,而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合,聚合物就代表高聚物,不再标明“高”字。齐聚物指聚合度只有几几十的聚合物,属于低聚物的范畴。低聚物的含义更广泛一些。3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和自然橡胶的构造式(重复单元)。选择其常用分子量,计算聚合度。聚合物构造式(重复单元)聚氯乙烯-CH2CHCl- n聚苯乙烯-CH2CH(C6H5)-n涤纶-OCH2CH2OOCC6H4CO-n尼龙66(聚酰胺-66)-NH(CH2)6NHCO(CH2)
4、4CO-n聚丁二烯-CH2CH=CHCH2 -n自然橡胶-CH2CH=C(CH3)CH2-n聚合物分子量/万构造单元分子量/万DP=n特征塑料聚氯乙烯聚苯乙烯515103062.510480024009602900(9622885)足够的聚合度,才能到达肯定强度,弱极性要求较高聚合度。纤维涤纶聚酰胺-661.82.31.21.860+132=192114+112=226941205380极性,低聚合度就有足够的强度橡胶顺-聚丁二烯自然橡胶25302040546846005600(4630-5556)29005900(2941-5882)非极性,高分子量才给予高弹性和强度4. 举例说明和区分:缩
5、聚、聚加成和逐步聚合,加聚、开环聚合和连锁聚合。答:按单体-聚合物组成构造变更,可将聚合反响分成缩聚、加聚、开环聚合三大类;而按机理,可分成逐步聚合和连锁聚合两类。1)缩聚、聚加成和逐步聚合缩聚是官能团单体间屡次缩合反响的结果,除了缩聚物为主产物外,还有低分子副产物产生,缩聚物和单体的元素组成并不一样。逐步聚合是无活性中心,单体中不同官能团之间互相反响而逐步增长,每步反响的速率和活化能大致一样。大局部缩聚属于逐步聚合机理,但两者不是同义词。聚加成反响是含活泼氢功能基的亲核化合物及含亲电不饱和功能基的亲电化合物之间的聚合。属于非缩聚的逐步聚合。2)加聚、开环聚合和连锁聚合加聚是烯类单体加成聚合的
6、结果,无副产物产生,加聚物及单体的元素组成一样。连锁聚合由链转移、增长、终止等基元反响组成,其活化能和速率常数各不一样。多数烯类单体的加聚反响属于连锁聚合机理。环状单体s-键断裂后而聚合成线形聚合物的反响称作开环聚合。近年来,开环聚合有了较大的开展,可另列一类,及缩聚和加聚并列。开环聚合物及单体组成一样,无副产物产生,类似加聚;多数开环聚合物属于杂链聚合物,类似缩聚物。5. 写出下列单体的聚合反响式,以及单体、聚合物的名称。答:序号单体聚合物aCH2=CHF氟乙烯-CH2-CHF-n聚氟乙烯bCH2=C(CH3)2异丁烯-CH2-C(CH3)2-n聚异丁烯cHO(CH2)5COOHw-羟基己酸
7、-O(CH2)5CO-n聚己内酯dCH2CH2CH2O丁氧环-CH2CH2CH2O-n聚氧三亚甲基eNH2(CH2)6NH己二胺+ HOOC(CH2)4COOH己二酸-NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO-n聚己二酰己二胺(聚酰胺-66,尼龙66)6. 按分子式写出聚合物和单体名称以及聚合反响式。属于加聚、缩聚还是开环聚合,连锁聚合还是逐步聚合?答:序号单体聚合物加聚、缩聚或开环聚合连锁、逐步聚合aCH2=C(CH3)2异丁烯聚异丁烯加聚连锁bNH2(CH2)6NH2己二胺、HOOC(CH2)4COOH己二酸聚已二酰己二胺,尼龙66缩聚逐步cNH(CH2)5CO己内酰胺尼龙6开环逐步(水或
8、酸作催化剂)或连锁(碱作催化剂)dCH2=C(CH3)-CH=CH2异戊二烯聚异戊二烯加聚连锁7. 写出下列聚合物的单体分子式和常用的聚合反响式:聚丙烯腈、自然橡胶、丁苯橡胶、聚甲醛、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷。答:聚丙烯腈:丙烯腈CH2=CHCN自然橡胶:异戊二烯CH2=C(CH3)-CH=CH2丁苯橡胶:丁二烯+苯乙烯CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH-C6H5聚甲醛:甲醛CH2O聚苯醚:2,6二甲基苯酚聚四氟乙烯:四氟乙烯CF2=CF22聚二甲基硅氧烷:二甲基硅氧烷8. 举例说明和区分线形构造和体形构造、热塑性聚合物和热固性聚合物、非晶态聚合物和结晶聚合物。答:线形和支链大
9、分子依靠分子间力聚集成聚合物,聚合物受热时,克制了分子间力,塑化或熔融;冷却后,又凝合成固态聚合物。受热塑化和冷却固化可以反复可逆进展,这种热行为特称做热塑性。但大分子间力过大(强氢键)的线形聚合物,如纤维素,在热分解温度以下,不能塑化,也就不具备热塑性。带有潜在官能团的线形或支链大分子受热后,在塑化的同时,交联成体形聚合物,冷却后固化。以后受热不能再塑化变形,这一热行为特称做热固性。但已经交联的聚合物不能在称做热固性。聚氯乙烯,生橡胶,硝化纤维:线形,热塑性纤维素:线形,不能塑化,热分解酚醛塑料模制品,硬橡皮:交联,已经固化,不再塑化9. 举例说明橡胶、纤维、塑料的构造-性能特征和主要差异。
10、答:现举纤维、橡胶、塑料几例及其聚合度、热转变温度、分子特性、聚集态、机械性能等主要特征列于下表。聚合物聚合度Tg/Tm/分子特性聚集态机械性能纤维涤纶9012069258极性晶态高强高模量尼龙-66508050265强极性晶态高强高模量橡胶顺丁橡胶5000-108-非极性高弹态低强高弹性硅橡胶50001万-123-40非极性高弹态低强高弹性塑料聚乙烯15001万-125130非极性晶态中强低模量聚氯乙烯600160081-极性玻璃态中强中模量纤维须要有较高的拉伸强度和高模量,并盼望有较高的热转变温度,因此多选用带有极性基团(尤其是可以形成氢键)而构造简洁的高分子,使聚集成晶态,有足够高的熔点
11、,便于烫熨。强极性或氢键可以造成较大的分子间力,因此,较低的聚合度或分子量就足以产生较大的强度和模量。橡胶的性能要求是高弹性,多选用非极性高分子,分子链柔顺,呈非晶型高弹态,特征是分子量或聚合度很高,玻璃化温度很低。塑料性能要求介于纤维和橡胶之间,种类繁多,从接近纤维的硬塑料(如聚氯乙烯,也可拉成纤维)到接近橡胶的软塑料(如聚乙烯,玻璃化温度极低,类似橡胶)都有。低密度聚乙烯构造简洁,结晶度高,才有较高的熔点(130);较高的聚合度或分子量才能保证聚乙烯的强度。等规聚丙烯结晶度高,熔点高(175),强度也高,已经进入工程塑料的范围。聚氯乙烯含有极性的氯原子,强度中等;但属于非晶型的玻璃态,玻璃
12、化温度较低。运用范围受到限制。10. 什么叫玻璃化温度?橡胶和塑料的玻璃化温度有何区分?聚合物的熔点有什么特征?答:玻璃化温度及熔点是最重要的热转变温度。玻璃化温度是聚合物从玻璃态到高弹态的热转变温度。受外力作用,玻璃态时的形变较小,而高弹态时的形变较大,其转折点就是玻璃化温度,可用膨胀计或热机械曲线仪进展测定。玻璃化温度是非晶态塑料(如聚氯乙烯、聚苯乙烯等)的运用上限温度,是橡胶(如顺丁橡胶、自然橡胶等)的运用下限温度。引入极性基团、位阻较大的芳杂环和交联是进步玻璃化温度的三大途径。熔点是晶态转变成熔体的热转变温度。高分子构造困难,一般聚合物很难结晶完全,因此往往有一熔融范围。熔点是晶态聚合
13、物的运用上限温度。规整的微构造、适当极性基团的引入都有利于结晶,如低密度聚乙烯、等规聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺-66等。在聚合物合成阶段,除平均分子量和分布外,玻璃化温度和熔点往往是须要表征的重要参数。计算题1. 求下列混合物的数均分子量、质均分子量和分子量分布指数。a、组分A:质量 = 10g,分子量 = 30 000;b、组分B:质量 = 5g,分子量 = 70 000;c、组分C:质量 = 1g,分子量 = 100 000解:数均分子量(常用到的公式)质均分子量分子量分布指数 /=46876/38576 = 1.222. 等质量的聚合物A和聚合物B共混,计算共混物的和。聚合物 A:=35
14、,000, =90,000;聚合物B:=15,000, =300,000解:设聚合物A和B的质量分别为m,则 第2章 缩聚及逐步聚合 计算题1. 通过碱滴定法和红外光谱法,同时测得21.3 g聚己二酰己二胺试样中含有2.5010-3mol羧基。 依据这一数据,计算得数均分子量为8520。计算时需作什么假定?如何通过试验来确定的牢靠性?如该假定不行靠,怎样由试验来测定正确的值?解:, , 上述计算时需假设:聚己二酰己二胺由二元胺和二元酸反响制得,每个大分子链平均只含一个羧基,且羧基数和胺基数相等。可以通过测定大分子链端基-COOH和-NH2的摩尔数以及大分子的摩尔数来验证假设的牢靠性,假如大分子
15、的摩尔数等于-COOH和-NH2的一半时,就可假定此假设的牢靠性。用气相浸透压法可较精确地测定数均分子量,得到大分子的摩尔数;碱滴定法测得羧基基团数、红外光谱法测得羟基基团数。2. 羟基酸HO-(CH2)4-COOH进展线形缩聚,测得产物的重均分子量为18,400 g/mol-1,试计算:a. 羧基已经酯化的百分比;b. 数均聚合度;c. 构造单元数。解:对于该均缩聚物,重均分子量,构造单元分子量.忽视端基分子量,则,即已酯化羧基的百分数为98.9%。3. 等摩尔己二胺和己二酸进展缩聚,反响程度p为0.500、0.800、0.900、0.950、0.980、0.990、0.995,试求数均聚合
16、度、DP和数均分子量,并作关系图。解:p0.5000.8000.9000.9500.9700.9800.9900.99525102033.350100200DP=Xn/212.551016.652550100(=113;=18)24458311482278378156681131822618关系图略4. 等摩尔二元醇和二元酸经外加酸催化缩聚,试证明从开场到p=0.98所需的时间及p从0.98到0.99的时间相近。计算自催化和外加酸催化聚酯化反响时不同反响程度p下、c/c0刚好间t值的关系,用列表作图来说明。解:则p=0.98时,;p=0.99时,。,可见这两段所需的时间相近。5. 由1mol丁
17、二醇和1mol己二酸合成的聚酯,试作下列计算:a两基团数相等,忽视端基对的影响,求终止缩聚的反响程度p;b. 在缩聚过程中,假如有0.5 mol%丁二醇脱水成乙烯而损失,求到达同一反响程度时的。c. 如何补偿丁二醇脱水损失,才能获得同一的缩聚物?d假定原始混合物中羧基的总浓度为2mol,其中1.0%为醋酸,无其它因素影响两基团数比,求获得同一数均聚合度所需的反响程度p。解:a. 忽视端基时,b. ,c. 由可知,p一样时,r越大,则越大;r一样时,p越大,则越大。因此,r减小时,可通过增大p以到达不变。当r减小为0.995、不变即不变时,d. NA=N(丁二醇)=1mol,NB=N(己二酸)=
18、(2-21.0%)/2=0.99(mol),NC=N(醋酸)= 21.0%=0.02(mol),则8. 等摩尔的乙二醇和对苯二甲酸在280下封管内进展缩聚,平衡常数K=4,求最终。另在解除副产物水的条件下缩聚,欲得,问体系中残留水分有多少?解:9. 等摩尔二元醇和二元酸缩聚,另加醋酸1.5%(以二元酸计),p=0.995或0.999时聚酯的聚合度多少?解:假设二元醇及二元酸的物质的量各为n摩尔,则醋酸为0.015n。Na=2n,Nb=2n,n当p=0.995时,当p=0.999时,10. 尼龙1010是依据1010盐中过量的癸二酸来限制分子量,假如要求分子量为20,000,问1010盐的酸值应
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高分子 化学 潘祖仁 复习资料
限制150内