高分子化学模拟试题及答案.doc

《高分子化学》课程试题
总分
班级 学号 姓名
得分

一、基本概念（共10分,每小题2分）
⒈理想共聚

⒉ 乳液聚合

⒊ 阴离子聚合

⒋ 平均聚合度

⒌ 阻聚剂

得分

二、填空题（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 连锁聚合包括 、 、 和 。
⒉ 连锁聚合的全过程一般有 、 、 和
等几个基元反应 。
⒊ 环状类单体主要有 、 、 和 等几类。
⒋ 控制共聚物组成的方法有 、 和
等方法 。
⒌ 聚合物的化学反应按反应前后聚合度的变化情况可分 、
和 等化学反应。
⒍ 缩聚物按大分子形态可分为 和 两类。
得分

三、简答题（共20分，每小题5 分）
⒈ 乳液聚合动力学的特点是什么?

⒉ 乙烯进行自由基聚合时，为什么需在高温（130℃～280℃）高压（150MPa～250MPa）的苛刻条件下进行？

⒊ 甲基丙烯酸甲酯自由基聚合时链终止方式如何？并写出甲基丙烯酸甲酯自由基聚合时歧化终止反应方程式。

⒋ 何谓侧链断裂? 与聚合物结构有何关系？写出PVC树脂侧链断裂有关化学反应方程式。

得分

四、计算题（40分）
⒈ (15分)以过氧化二苯甲酰(BPO)作引发剂，60℃研究苯乙烯在苯中的聚合。
已知：苯乙烯溶液浓度为1.0 mol/L,过氧化物的浓度为0.01 mol/L，引发和聚合的初速分别为4.0×10-11mol / L.s t和 1.5×10-7 mol / L.s 。
CM＝8.0×10-5； CI＝3.2×10-4；CS＝2.3×10-6；
60℃ 苯乙烯的密度为0.887 g./ mL；60℃ 苯的密度为0.839 g./ mL；
计算：⑴ (2分) f kd 。
⑵ (13分)聚苯乙烯(PS)的平均聚合度

⒉ (共12分)工业上为了合成具有一定相对分子质量的聚酰胺-1010，一般先将癸二胺（M1 =172）和癸二酸（M2 =202）制备成“1010盐”，然后再进行缩聚。
现已知该“1010盐”为中性，因此另加1.0%(以单体总数计)mol的苯甲酸（M’=122）作为官能团封锁剂控制聚酰胺-1010的相对分子质量，若反应程度P＝0.998，
请：⑴ (6分)写出合成聚酰胺-1010有关的聚合反应方程式。
⑵（6分）计算该聚酰胺-1010的数均相对分子质量。

⒊ (8分) 苯乙烯(M1)与丁二烯(M2)，在5℃下进行自由基共聚合。
已知：M1、M2均聚链增长速率常数分别为49.0和25.1 L/ mol.S；
M1与M2共聚、M2与M1共聚链增长速率常数分别为76.6和18.2 L/mol.s；
起始投料比 m1 ：m2 ＝1 ：8 (质量比)。
请： 计算聚合初期共聚物组成x’1=？

⒋ ( 5分) 欲使环氧树脂用官能团等物质的乙二胺固化，用Carothers方程和Flory统计公式分别计算凝胶点 。
⑴（3分）用Carothers方程计算凝胶点 ：
⑵ （2分）用Flory统计公式计算凝胶点 ：

得分

五、写出链引发反应方程式(共10分,每错一个方程式扣1分)
将单体和引发剂进行匹配，写出可能发生的链引发反应方程式并指出聚合反应类型(自由基聚合?阳离子聚合?阴离子聚合?)。
⒈ 单体
CH2＝CH－C6H5
⒉ 引发剂
⑴ BPO ⑵ Na＋ ⑶ BF3＋H2O ⑷ C4H9Li

《高分子化学》课程试题答案
一、基本概念题（共10分,每题2分）
⒈ 理想共聚
是指r1*r2=1时，两种单体的自由基共聚合。
⒉乳液聚合
是指单体和水在乳化剂作用下，并在形成的乳状液中进行聚合反应。
⒊ 阴离子聚合
增长活性中心是带负电荷的阴离子的连锁聚合。
⒋ 平均聚合度
平均一个大分子链上所具有的结构单元数目。
⒌ 阻聚剂
某些物质能与初级自由基和链自由基作用生成非自由基物质,或生成不能再引发单体的低活性自由基,使聚合速率为0, 这种作用称为阻聚作用。具有阻聚作用的物质,称为阻聚剂。
二、填空题（共20分,每空1分）
⒈ 连锁聚合包括 自由基聚合 、 阳离子聚合、 阴离子聚合 和 配位阴离子聚合 。
⒉ 连锁聚合的全过程一般有 链引发反应、 链增长反应、 链终止反应 和 链转移反应 等几个基元反应 。
⒊ 环状类单体主要有 环醚类、 环酰胺类、 环酯类 和 环烯烃 等几类。
⒋ 控制共聚物组成的方法有 调节起始单体配比的一次投料法 、 连续补加活性单体 和 连续补加混合单体等方法 。
⒌ 聚合物的化学反应按反应前后聚合度的变化情况可分为聚合度基本不变的化学反应、 聚合度变大的化学反应 和 聚合度变小的化学反应。
6. 缩聚物按大分子形态可分为 线型缩聚物 和 体型缩聚物 两类。
三、简答题（共20分，每小题5 分）
⒈ 乳液聚合动力学的特点是什么?
⑴ 聚合场所在增溶单体的胶束中。
⑵ 终止方式为链自由基和初级自由基（或短链自由基）的双基终止，可看作单基终止。因此，不存在自动加速现象。
⑶ 无链转移反应，而且是单基终止。因此，
⑷ 根据动力学方程，增加乳胶粒的数目N ，可同时提高聚合速率和聚合物的平均聚合度。

⒉ 乙烯进行自由基聚合时，为什么需在高温（130℃～280℃）高压（150MPa～250MPa）的苛刻条件下进行？
乙烯是烯类单体中结构最简单的单体，它没有取代基，结构对称，偶极矩为0,不易诱导极化,聚合反应的活化能很高,不易发生聚合反应；提高反应温度可以增加单体分子的活性,以达到所需要的活化能,有利于反应的进行。
乙烯在常温、常压下为气体,且不易被压缩液化,在高压250MPa下,乙烯被压缩,使其密度近似液态烃的密度,增加分子间的碰撞机会,有利于反应的进行。
纯乙烯在300℃以下是稳定的，温度高于300℃,乙烯将发生爆炸性分解，分解为C、H2和CH4等。
鉴于以上原因，乙烯进行自由基聚合时须在高温、高压的苛刻条件下进行。
⒊ 甲基丙烯酸甲酯自由基聚合时链终止方式如何？并写出甲基丙烯酸甲酯自由基聚合时歧化终止反应方程式。
甲基丙烯酸甲酯，由于空间位阻较大，以歧化终止为主,随聚合温度的升高,歧化终止的比例增加。甲基丙烯酸甲酯自由基聚合时，歧化终止反应为

⒋ 何谓侧链断裂？与聚合物结构有何关系？写出PVC树脂侧链断裂有关化学反应方程式。
聚氯乙烯和聚偏二氯乙烯加热时易着色,起初变黄,然后变棕,最后变为暗棕或黑色,同时有氯化氢放出。这一过程称为侧链断裂。侧链断裂是链锁反应,连续脱氯化氢的结果使分子链形成大π键
PVC树脂侧链断裂有关化学反应方程式：

四、计算题（40分）
⒈ (15分)以过氧化二苯甲酰(BPO)作引发剂，60℃研究苯乙烯在苯中的聚合。
已知：苯乙烯溶液浓度为1.0 mol/L,过氧化物的浓度为0.01 mol/L，引发和聚合的初速分别为4.0×10-11mol / L.s t和 1.5×10-7 mol / L.s 。
CM＝8.0×10-5； CI＝3.2×10-4；CS＝2.3×10-6；
60℃ 苯乙烯的密度为0.887 g./ mL；60℃ 苯的密度为0.839 g./ mL；
计算：⑴ (2分) f kd 。
(2分)

(2分)
⑵ (13分)聚苯乙烯(PS)的平均聚合度
(1分)
(2分)

(2分)
(1分)

(1分)
(4分)

⒉ (共12分)工业上为了合成具有一定相对分子质量的聚酰胺-1010，一般先将癸二胺（M1 =172）和癸二酸（M2 =202）制备成“1010盐”，然后再进行缩聚。
现已知该“1010盐”为中性，因此另加1.0%(以单体总数计)mol的苯甲酸（M’=122）作为官能团封锁剂控制聚酰胺-1010的相对分子质量，若反应程度P＝0.998，
请：⑴ (6分)写出合成聚酰胺-1010有关的聚合反应方程式。
⑵（6分）计算该聚酰胺-1010的数均相对分子质量。
解：⒈ 写出合成聚酰胺-1010有关的聚合反应方程式。
⑴ 制备“1010盐”
(2分)

(2分)
“1010盐”为中性，意味着[-NH2]=[-COOH]),则加入单官能团化合物苯甲酸做相对分子质量稳定剂,控制尼龙1010的相对分子质量：

(2分)

⒉ 计算该聚酰胺-1010的数均相对分子质量
（1分）

(1分)

(2分)

(2分)

⒊ (8分) 苯乙烯(M1)与丁二烯(M2)，在5℃下进行自由基共聚合。
已知：M1、M2均聚链增长速率常数分别为49.0和25.1 L/ mol.S；
M1与M2共聚、M2与M1共聚链增长速率常数分别为76.6和18.2 L/mol.s；
起始投料比 m1 ：m2 ＝1 ：8 (质量比)。
请： 计算聚合初期共聚物组成x’1=？
(2分)
(2分)
解：
(1分)

(3分)

⒋ ( 5分) 欲使环氧树脂(环氧值为0.2)，用官能团等摩尔的乙二胺固化，用Carothers方程和Flory统计公式分别计算凝胶点Pc。

⑴（3分）用Carothers方程计算凝胶点Pc ：

(1分)
(1分)

⑵ （2分）用Flory统计公式计算凝胶点Pc ：
(1分)

六、写出链引发反应方程式(共10分,每错一个方程式扣1分)
将下列单体和引发剂进行匹配（按单体逐个写出），写出可能发生的链引发反应方程式并指出聚合反应类型(自由基聚合?阳离子聚合?阴离子聚合?)。
⒈ 单体
CH2＝CH－C6H5
⒉ 引发剂
⑴ BPO ⑵ Na＋ ⑶ BF3＋H2O ⑷ C4H9Li
有关引发反应如下：
CH2＝CH－C6H5 既可以进行阳离子聚合、阴离子聚合又可以进行自由基聚合：
BPO分解反应方程式：

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