《高分子化学》题库试题试卷及答案6套

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《高分子化学》课程试题试卷及答案班级学号姓名一、名词解释（共10分，每题2分）⒈聚合物的无规降解⒉体型缩聚反应⒊乳化剂⒋反应程度⒌动力学链长得分二、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24分)⒈自由聚合的特征、和等。50

1⒉自由基共聚合的意义是、。⒊表征乳化剂性能的指标是、和。⒋阴离子聚合的引发体系有、和。⒌某些聚合物按大分子主链中含的特征基团可命名为、、和聚合物等。⒍根据共聚物大分子链中单体单元的排列顺序，共聚物分、、、四类。7、高分子化合物根据大分子链的元素种类可分为、和元素有机化合物等三类。8、合成尼龙66的单体是和。得分三、简答题（共20分，每题5分）⒈乳化剂不参加聚合反应，但它的存在对聚合反应有很大影响，为什么?⒉什么叫聚合物相对分子质量的多分散性？⒊何谓自动加速现象？并解释产生的原因。⒋无规降解与聚合物结构有何关系?举例说明哪些聚合物容易发生无规降解?写出PE无规降解的化学反应方程式?50

2得分四、计算题（共40分）⒈(10分)醋酸乙烯在60℃以偶氮二异丁腈为引发剂进行本体聚合，其动力学数据如下：=1.16×10-5s-1，=3700L·(mol·s)-1，=7.4×107L·(mol·s)-1，c(M)=10.86mol/L，c(I)=0.206×10-3mol/L，CM=1.91×10-4，偶合终止占动力学终止的90%，试求所得聚醋酸乙烯的。⒉(15分)苯乙烯（M1）与丁二烯（M2）在5℃下进行自由基乳液共聚合时，其=0.64，=1.38。已知：苯乙烯和丁二烯的均聚链增长速率常数分别为49.0和25.3L·(mol·s)-1。请：（1）计算共聚时的链增长反应速率常数。（2）比较两种单体和两种链自由基的反应活性的大小。（3）做出此共聚反应的曲线。（4）要制备组成均一的共聚物需要采取什么措施？50

33.(6分)计算60℃苯乙烯乳液聚合速率和平均聚合度。已知：kp=176L·(mol·s)-1，c(M)=5.0mol/L，N=1.0×1015个/mL，ρ=5.0×1012个/mL·s4.（9分）等物质的量的二元醇和二元酸进行缩聚，如平衡常数K=200，在密闭体系中反应，不除去副产物水。问：⑴反应程度P和平均聚合度能达到多少？⑵如羧基的起始浓度，要使，须将小分子水降低到怎样的程度？得分五、(6分)以偶氮二异丁腈为引发剂，写出氯乙烯悬浮聚合的基元反应方程式《高分子化学》试题试卷及答案50

4答案一、名词解释（共10分，每题2分）⒈聚合物的无规降解聚合物在热的作用下,大分子链发生任意断裂,使聚合度降低,形成低聚体,但单体收率很低(一般小于3%),这种热降解称为无规降解。⒉体型缩聚反应缩聚反应体系中只要有一种单体是含有两个以上官能团的化合物，缩聚反应将向着三个方向发展生成体型缩聚物，生成体型缩聚物的缩聚反应谓之。⒊乳化剂能降低水的表面张力，对单体液滴起保护作用，能形成胶束，增溶单体，能使单体和水体系成为一种非常稳定的难以分层的乳液的物质。⒋反应程度参加反应的官能团数占起始官能团数的分率。⒌动力学链长每个活性中心从引发开始到终止为止（或生到灭）平均所消耗的单体分子数。二、填空题（共24分，每空1分）⒈自由聚合的特征慢引发、快增长和速终止等⒉自由基共聚合的意义是增加高聚物的品种、对现有高聚物改性。⒊表征乳化剂性能的指标是临界胶束浓度、亲水亲油平衡值和三相平衡点。⒋阴离子聚合的引发体系有碱金属、碱金属配合物和强碱等。⒌某些聚合物按主链中含有的特征基团可命名为聚酯、聚酰胺、聚氨酯和聚醚等。⒍根据共聚物大分子链中单体单元的排列顺序，共聚物分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。7、高分子化合物根据大分子链的元素种类可分为碳链高聚物、杂链高聚物和元素有机化合物等三类。8、合成尼龙66的单体是己二酸和己二胺。50

5三、简答题（共20分，每题5分）⒈乳化剂不参加聚合反应，但它的存在对聚合反应有很大影响，为什么?乳化剂虽不参加反应，但能形成胶束，参与形成乳胶粒。而乳胶粒是乳液聚合反应的场所。根据乳液聚合动力学方程可知，乳化剂用量大，形成的乳胶粒数N多，聚合反应速率快，聚合物的平均聚合度大。⒉什么叫聚合物相对分子质量的多分散性？即使纯粹的聚合物也是由化学组成相同，相对分子质量不同的同系物组成的混合物。聚合物相对分子质量的不均一性，称其为相对分子质量的多分散性。我们所说的聚合物的平均相对分子质量具有统计平均的意义。⒊何谓自动加速现象？并解释产生的原因。在自由基聚合体系中，当达到一定转化率时，聚合体系中出现聚合速率突然加快，聚合物的平均相对分子质量也随之增大的现象称为自动加速现象。造成自动加速的原因是随着反应的进行，体系粘度渐增，链自由基由伸展状态变为卷曲状态，溶解性能变差，链段重徘受阻，活性中心被包埋，双基终止困难变小；而此时，单体的扩散未受阻碍，链增长反应不受影响，基本不变，增大，聚合速率增大，聚合物的平均相对分子质量也随之增大。⒋无规降解与聚合物的结构有何关系?举例说明哪些聚合物容易发生无规降解？写出PE无规降解的化学反应方程式?聚合物大分子链上凡含有容易转移的氢原子的聚合物易发生无规降解。如PE、PP、PIB、PIP和PB等。PE无规降解的化学反应方程式：50

6四、（共40分）计算题答案1．（10分）醋酸乙烯在60℃以偶氮二异丁腈为引发剂进行本体聚合，其动力学数据如下：=1.16×10-5s-1，=3700L·(mol·s)-1，=7.4×107L·(mol·s)-1，c(M)=10.86mol/L，c(I)=0.206×10-3mol/L，CM=1.91×10-4，偶合终止占动力学终止的90%，试求所得聚醋酸乙烯的。（2分）解：动力学链长。按=1计算，代入其它数据得：（1分）（3分）（C表示偶合终止占动力学终止的百分数，D表示歧化终止占动力学终止的百分数。）（3分）（1分）即聚醋酸乙烯的平均聚合度。⒉（15分）苯乙烯（M1）与丁二烯（M2）在5℃下进行自由基乳液共聚合时，其=0.64，=1.38。已知：苯乙烯和丁二烯的均聚链增长速率常数分别为49.0和25.1L·(mol·s)-1。请：⑴计算共聚时的链增长反应速率常数。⑵比较两种单体和两种链自由基的反应活性的大小。⑶做出此共聚反应的曲线。⑷要制备组成均一的共聚物需要采取什么措施？解：⑴∵50

7(1分)∴共聚反应的链增长速率常数(1分)(1分)⑵丁二烯单体的=1.38,苯乙烯单体的=0.64。,说明丁二烯单体活性较大。>表明苯乙烯链自由基的活性>丁二烯链自由基的活性。(1分)⑶=0.64＜1，=1.38＞1，r1·r2＝0.882＜1。(1分)两种单体共聚属非理想非恒比共聚取值列表如下计算结果(8分)x100.20.40.60.81.0x’100.1510.3170.5050.7261.0·X’110.80.60.40.210.80.60.40.20x1图曲线(2分)(1分)⑷欲得组成均匀的共聚物，可按组成要求计算投料比，且在反应过程中不断补加活泼丁二烯单体，以保证原料配比基本保持恒定。50

83.（6分）计算60℃苯乙烯乳液聚合速率和平均聚合度。已知：kp=176L·(mol·s)-1，c(M)=5.0mol/L，N=1.0×1015个/mL，ρ=5.0×1012个/mL·s（3分）（3分）4.（9分）等物质的量的二元醇和二元酸进行缩聚，如平衡常数K=200，在密闭体系中反应，不除去副产物水。问：⑴反应程度P和平均聚合度能达到多少？⑵如羧基的起始浓度，要使，须将小分子水降低到怎样的程度？解：（2分）(2分)⑴（2分）⑵要使必须采用敞开体系中，且P=1，此时有（3分）五、以偶氮二异丁腈为引发剂，写出氯乙烯悬浮聚合的有关的基元反应方程式(共6分)⒈.链引发(1)引发剂分解，生成初级自由基：（1分）50

9(2)初级自由基与单体加成生成单体自由基：（1分）⒉链增长（1分）⒊链终止向单体转移终止是氯乙烯聚合链终止的主要方式：（3分）《高分子化学》课程试题试卷及答案总分班级学号姓名得分50

10一、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。50

11⒊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？⒊50

12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1.0mol/L,过氧化物的浓度为0.01mol/L，引发和聚合的初速分别为4.0×10-11mol/L.st和1.5×10-7mol/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0.887g./mL；60℃苯的密度为0.839g./mL；计算：⑴(2分)fkd。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。50

13⑵（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25.1L/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18.2L/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50

14CH2＝CH－C6H5⒉引发剂⑴BPO⑵Na＋⑶BF3＋H2O⑷C4H9Li《高分子化学》课程试题试卷及答案答案一、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50

15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。50

16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）50

17⒈(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1.0mol/L,过氧化物的浓度为0.01mol/L，引发和聚合的初速分别为4.0×10-11mol/L.st和1.5×10-7mol/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0.887g./mL；60℃苯的密度为0.839g./mL；计算：⑴(2分)fkd。(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’50

18=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25.1L/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18.2L/mol.s；50

19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－C6H5⒉引发剂⑴BPO⑵Na＋⑶BF3＋H2O⑷C4H9Li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：50

20高分子化学》课程试题试卷及答案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50

215．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？50

22⒊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43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：⑴c(I)＝0.04mol/L；⑵f＝0.8；⑶kd＝2.0×10-6s-1；⑷kp＝176L/mol.s；⑸kt＝3.6×107L/mol.s；⑹CM＝0.85×10-4；⑺CI＝0.05；⑻60℃时苯乙烯的密度为0.887g/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：50

233.（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PC⒉按Flory统计公式求凝胶点PC得分五、（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？写出有关的化学反应方程式。高分子化学》课程试题试卷及答案答案50

24一、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；50

25②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43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：⑴c(I)＝0.04mol/L；⑵f＝0.8；⑶kd＝2.0×10-6s-1；⑷kp＝176L/mol.s；⑸kt＝3.6×107L/mol.s；⑹CM＝0.85×10-4；⑺CI＝0.05；⑻60℃时苯乙烯的密度为0.887g/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：50

262.（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）00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.000.2790.4250.5280.6120.6850.7530.8170.8800.9401.0（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）50

27图中对应的起始原料组成是：（1分）00.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.511x1x1x’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。50

28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。《高分子化学》课程试题试卷及答案总分班级学号姓名得分一、基本概念（共10分,每小题2分）1.平衡缩聚2.无定型聚合物3.反应程度P4.杂链聚合物5.交替共聚物50

29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高分子科学包括、、和等四部分。⒉高分子化合物有和两大类。⒊合成高分子化合物有、、和等。⒋改性天然高分子化合物如和等。⒌碳链聚合物有、、和等。⒍杂链聚合物有、、和等。得分三、问答题（共3小题,共20分）⒈（5分）按照大分子链的微观结构分类，共聚物分几类？它们在结构上有何区别？各如何制备？⒉（5分）什么叫热塑性塑料？什么叫热固性塑料？试各举2~3例说明。⒊（10分）简述理想乳液聚合体系的组分、聚合前体系中的“三相”和聚合的“三个阶段”50

30的标志？得分四、(共5小题，总计40分)计算题（根据题目要求，计算下列各题）⒈（14分）苯乙烯(M1)和丁二烯(M2)60℃进行自由基共聚合。已知：r1=0。73，r2=1。39，，欲得到共聚物中单体单元苯乙烯：丁二烯=30：70（质量比），的共聚物问：⑴（12分）做曲线,⑵从曲线中得出两种单体的起始配比？（质量比）请将计算结果列入表中：计算结果（8分）00.20.40.60.81.001.0曲线（自备坐标纸）⑵（2分）为了合成组成比较均一的共聚物，应采用何种措施？50

31⒉(6分)计算苯乙烯乳液聚合的聚合速率和聚苯乙烯的平均聚合度。聚合温度为60℃，kp＝176L/mol·s,c(M)＝5.0mol/L,N＝3.2×1014个/mL水,ρ＝1.1×1012个分子/mL·s。⒊⑴(5分)氯乙烯的相对分子质量为什么与引发剂的浓度基本无关而仅决定聚合温度？⑵(2分)氯乙烯链自由基向单体的链转移常数与温度的关系如下(R＝8.31J/mol·K)试求：聚合温度为45℃时聚氯乙烯的平均聚合度？⒋(5分)等摩尔的二元酸和二元醇经外加酸催化缩聚，试证明P从0.98到0.99所需的时间与从开始到P＝0.98所需的时间相近。50

32⒌⑴(6分)写出合成双酚A型环氧树脂预聚体及用乙二胺固化的化学反应方程式；⑵（2分）欲使1500g环氧树脂(环氧值为0.2)，用乙二胺为固化剂进行固化，试计算固化剂的用量。五、（10分，每错一个方程式扣1分）以氯甲烷为溶剂、AlCl3为引发剂、水为共引发剂，写出异丁烯阳离子聚合有关的基元反应方程式。《高分子化学》课程试题试卷及答案答案一、基本概念（共10分,每小题2分）1.平衡缩聚：缩聚反应进行一段时间后，正反应的速率与逆反应的速率相等，反应达到平衡，平衡时生成物的浓度的乘积与反应物浓度的乘积之比是个常数（称为平稳常数）,用K表示。该种缩聚反应谓之。2.无定型聚合物：如果聚合物的一次结构是复杂的，二次结构则为无规线团，无规线团聚集在一起形成的聚合物谓之。3.反应程度P：已参加反应的官能团的物质的量（单位为mol）占起始官能团的物质的量的百分比，称为反应程度，记作P。4.杂链聚合物：大分子主链中除碳原子外，还有O、S、N、P、Si和苯环等杂原子的聚合物。5.交替共聚物：共聚物大分子链中两种单体单元严格相间排列的共聚物。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高分子科学包括高分子化学、高分子物理、聚合反应工程和高聚物成型加工等四部分。50

33⒉高分子化合物有天然高聚物和合成高聚物两大类。⒊合成高分子化合物有PE、PP、PVC和PMMA等。⒋改性天然高分子化合物如硝化纤维素和粘胶纤维等。⒌碳链聚合物有PE、PP、PIP和PB等。⒍杂链聚合物有PET、PA、PC和PU等。三、问答题（共3小题，共20分）⒈（5分）按照大分子链的微观结构分类，共聚物分几类？它们在结构上有何区别？各如何制备？共聚物分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物四种。无规共聚物中两种单体单元无规排列，M1、M2连续的单元数不多；交替共聚物中M1、M2两种单体单元严格相间排列；嵌段共聚物由较长的M1链段和另一较长的M2链段构成的大分子；接枝共聚物主链由一种(或两种)单体单元构成，支链由另一种(或另两种)单体单元构成。无规共聚物、交替共聚物可由自由基共聚合制备；嵌段共聚物可由阴离子聚合制备；接枝共聚物可由聚合物的化学反应制备。⒉（5分）什么叫热塑性塑料？什么叫热固性塑料？试各举两例说明。热塑性塑料是指可反复进行加热软化或熔化而再成型加工的塑料，其一般由线型或支链型聚合物作为基材。如以聚乙烯，聚丙烯、聚氯乙烯，聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物为基材的塑料。热固性塑料是指只能进行一次成型加工的塑料，其一般由具有反应活性的低聚物作基材，在成型加工过程中加固化剂经交联而变为体型交联聚合物。一次成型后加热不能再软化或熔化，因而不能再进行成型加工。其基材为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂和脲醛树脂等。⒊（10分）简述理想乳液聚合体系的组分、聚合前体系中的三相和聚合的三个阶段的标志？理想乳液聚合体系是由难溶于水的单体、介质水、水溶性引发剂和阴离子型乳化剂四部分组成。聚合前体系中有三相：水相、油相和胶束相。乳液聚合三个阶段的标志：乳胶粒生成期(增速期)：水溶性引发剂，在水相中分解成初级自由基，可使溶于水中的单体迅速引发，形成单体自由基或短链自由基，并进入增溶单体的胶束中继续进行链增长。未增溶单体的胶束消失，乳胶粒数目固定（1014~15），聚合转化率从0达15%。50

34恒速期：聚合反应在乳胶粒中继续进行链增长，乳胶粒中的单体不断消耗，由单体液滴经水相不断扩散而加以补充。单体液滴仍然起供应单体的仓库的作用，至单体液滴消失。由于乳胶粒数目固定，其中单体浓度恒定，聚合速率恒定。此时，乳胶粒中单体和聚合物各点一半，称为单体-聚合物乳胶粒，聚合转化率从15%达50%。降速期：当转化率达50%左右时，单体液滴全部消失，单体液滴中单体全部进入乳胶粒，形成单体-聚合物乳胶粒。单体液滴的消失标志着聚合的第二阶段的结束和第三阶段的开始，此时再无单体补充，聚合只能消耗单体-聚合物乳胶粒中的单体，随聚合反应的进行，单体浓度的降低，聚合速率降低，直至单体耗尽，聚合结束，最后形成聚合物乳胶粒。四、(共5小题，总计40分)计算题（根据题目要求，计算下列各题）⒈（14分）苯乙烯(M1)和丁二烯(M2)60℃进行自由基共聚合。已知：r1=0。73，r2=1。39，，欲得到共聚物中单体单元苯乙烯：丁二烯=30：70（质量比），的共聚物问：⑴（12分）做曲线,⑵从曲线中（或计算）得出两种单体的起始配比？（质量比）解：⑴请将计算结果列入表中：计算结果（8分）00.20.40.60.81.000.1530.3250.5200.7441.0x1。。。。曲线（2分）解⑵：50

35（2分）或从曲线上求解。⑵（2分）为了合成组成比较均一的共聚物，应采用何种措施？答：连续补加活泼单体丁二烯，使原料混合物组成基本不变,控制一定的转化率结束反应。⒉(6分)计算苯乙烯乳液聚合的聚合速率和聚苯乙烯的平均聚合度。聚合温度为60℃，kp＝176L/mol·s,c(M)＝5.0mol/L,N＝3.2×1014个/mL水,ρ＝1.1×1012个分子/mL·s。（3分）（3分）⒊⑴(5分)氯乙烯自由基聚合时，聚氯乙烯的相对分子质量为什么与引发剂的浓度基本无关而仅决定聚合温度？（2分）解：氯乙烯自由基聚合时，聚氯乙烯链自由基向单体氯乙烯的转移速度很大，以致超过正常的终止速率，成为生成聚氯乙烯大分子的主要方式。即50

36（3分）CM是温度的函数。因此，聚氯乙烯的相对分子质量与引发剂的浓度基本无关而仅决定聚合温度。⑵(2分)氯乙烯链自由基向单体的链转移常数与温度的关系如下(R＝8.31J/mol·K)（2分）试求：聚合温度为45℃时聚氯乙烯的平均聚合度？⒋(5分)等摩尔的二元酸和二元醇经外加酸催化缩聚，试证明P从0.98到0.99所需的时间与从开始到P＝0.98所需的时间相近。等物质量的二元酸和二元醇，经外加酸催化缩聚的聚酯化反应中时，，所需反应时间时，，所需反应时间所以，故P由0.98到0.99所需时间与从开始至P=0.98所需的时间相近。⒌⑴(6分)写出合成双酚A型环氧树脂预聚体及用乙二胺固化的化学反应方程式；合成双酚A型环氧树脂预聚体反应式：（3分）50

37双酚A型环氧树脂预聚体用乙二胺固化的固化反应方程式；（3分）⑵（2分）欲使1500g环氧树脂(环氧值为0.2)，用乙二胺为固化剂进行固化，试计算固化剂的用量。五、（10分，每错一个方程式扣1分）以氯甲烷为溶剂、AlCl3为引发剂、水为共引发剂，写出异丁烯阳离子聚合有关的基元反应方程式。链引发反应：链增长反应：50

38链转移终止反应：《高分子化学》课程试题试卷及答案总分班级学号姓名得分一、基本概念（共10分,每小题2分）⒈链增长反应⒉.相对分子质量分布曲线⒊向单体转移常数⒋本体聚合⒌聚合度相似的化学反应50

39得分二、填充题（根据题意，在下列各题的横线处，填上正确的答案，本大题共6小题，每空1分，总计20分）⒈..按橡胶的成本、产量和性能可将其分为橡胶和橡胶。⒉引发剂引发的自由基聚合体系中，影响聚合速率的因素是、、和。⒊阴离子聚合体系中活性中心离子对可能以、和等三种形态存在。⒋烯类单体自由基聚合时,终止方式与和有关，最后由决定。⒌线型缩聚的单体有、、、和等。⒍聚合物的平均聚合度变大的化学反应有、和等。得分三、简答题（共3小题，共20分）⒈（5分）何谓解散聚？与聚合物的结构有何关系？写出PMMA解聚的化学反应方程式。50

40⒉（5分）何谓缩聚，缩聚反应中“官能团等活性理论的假定”内容是什么？根据其假定写出聚酯化反应的方程式。⑴⑵⒊(共10分,每小题2分)下列单体适合何种机理聚合？并写出有关聚合反应简式。⑶与⑸50

41四、计算题（共40分,根据题目要求，计算下列各题）1.（本题20分）已知：甲基丙烯酸甲酯（M1）和丙烯腈（M2）在60℃时进行自由基共聚合，实验数据如下：共聚物组成与原料组成的关系实验号原料单体组成/mol·L-1瞬时共聚物组成中含N量×100MMA（M1）AN（M2）1230.05360.03250.01290.01490.03640.05902.535.7511.08提示：纯聚丙烯腈(PAN)中含N量为26.4%；；试根据上述数据用截距-斜率法求共聚体系的竞聚率r1和r2值？曲线⒉（本题10分）用ABIN作引发剂（浓度为0。1mol/L），使苯乙烯在40℃下于膨胀计中进行聚合，用N,N-二苯基-N-2,4,6-三硝基苯肼自由基（DPPH）作阻聚剂，实验结果表明，阻聚剂的用量与诱导期成直线关系，当DPPH用量分别为0和8×10-5mol·L-1时，诱导期分别为0和15min。已知：ABIN在40℃时的半衰期t1/2=150h，试求ABIN的引发效率f。50

423.(10分)某一耐热性芳族聚酰胺其数均相对分子质量为24116。聚合物经水解后，得39.31%(质量百分数)对苯二胺，59.81%(质量百分数)对苯二甲酸，0.88%苯甲酸(质量百分数)。对苯二胺的相对分子质量为108，对苯二甲酸的相对分子质量为166，苯甲酸的相对分子质量为122。试写出聚合物结构式和其水解反应式？计算聚合物的数均相对分子质量？提示：取100g水解物为计算的标准。得分五、（共10分，每错一个方程式扣一分）以TiCl3和Al(C2H5)3为引发剂,H2为相对分子质量调节剂,写出丙烯配位阴离子聚合有关的基元反应方程式（不考虑活性中心形式）。《高分子化学》课程试题试卷及答案答案一、基本概念（共10分,每小题2分）⒈链增长反应：活性单体(或单体自由基)与更多的单体加成,形成含有更多结构单元的活性增长链的反应。⒉.相对分子质量分布曲线：把一个聚合物试样按相对分子质量大小分成若干级分,测定每一级分的相对分子质量和质量,并且计算出其质量分数。以相对分子质量M为横坐标,质量分数w(x)为纵坐标作图,得一曲线.该曲线为相对分子质量分布曲线。⒊向单体转移常数：链自由基向单体转移反应的速率常数与链增长反应速率常数的比值，谓之。，表征链自由基向单体转移的难易程度。50

43⒋本体聚合：单体在少量引发剂（甚至不加引发剂，而是在光或热的作用下）作用下，生成高聚物的过程。⒌聚合度相似的化学反应：如果聚合物的化学反应是发生在侧基官能团上,很显然这种化学反应不涉及聚合物大分子的聚合度,反应前后聚合度不变,把这种聚合物的化学反应称为聚合度相似的化学反应。二、计算题（共40分,根据题目要求，计算下列各题）1.（本题20分）已知：甲基丙烯酸甲酯（M1）和丙烯腈（M2）在60℃时进行自由基共聚合，实验数据如下：共聚物组成与原料组成的关系实验号原料单体组成/mol·L-1瞬时共聚物组成中含N量×100MMA（M1）AN（M2）1230.05360.03250.01290.01490.03640.05902.535.7511.08提示：纯聚丙烯腈(PAN)中含N量为26.4%；；试根据上述数据用截距-斜率法求共聚体系的竞聚率r1和r2值？解：序号共聚物组成123含N量2.53含N量5.75含N量11.0890.4878.2258.030.90480.78220.58039.5821.7841.970.1810.4110.792序号1233.6464.9992.6592.9170.8931.9030.4190.4240.2190.7330.065-0.07950

44曲线⒉（本题10分）用ABIN作引发剂（浓度为0。1mol/L），使苯乙烯在40℃下于膨胀计中进行聚合，用N,N-二苯基-N-2,4,6-三硝基苯肼自由基（DPPH）作阻聚剂，实验结果表明，阻聚剂的用量与诱导期成直线关系，当DPPH用量分别为0和8×10-5mol·L-1时，诱导期分别为0和15min。已知：ABIN在40℃时的半衰期t1/2=150h，试求ABIN的引发效率f。3.(10分)某一耐热性芳族聚酰胺其数均相对分子质量为24116。聚合物经水解后，得39.31%(质量百分数)对苯二胺，59.81%(质量百分数)对苯二甲酸，0.88%苯甲酸(质量百分数)。试写出聚合物结构式和其水解反应式？计算聚合物的数均相对分子质量？解答：取100g水解物为计算的标准50

45其中含对苯二胺的mol数为39.31/108=0.364；含对苯二甲酸的mol数为59.81/166=0.360；含苯甲酸的mol数为0.88/122=0.0072；对苯二胺：对苯二甲酸：苯甲酸=0.364：0.360：0.0072=101：100：2通过计算说明对苯二胺和对苯二甲酸非等摩尔比投料，同时还用苯甲酸作官能团封锁剂控制聚酰胺的相对分子质量。因此，该聚酰胺的结构式及水解反应式为验证：对苯二胺在水解产物中占质量百分数为：对苯二甲酸在水解产物中占的质量百分数为：苯甲酸在水解产物中占的质量百分数为：三、填充题（根据题意，在下列各题的横线处，填上正确的答案，本大题共6小题，每空1分，总计20分）⒈..按橡胶的成本、产量和性能可将其分为通用橡胶和地特种橡胶。⒉引发剂引发的自由基聚合体系中，影响聚合速率的因素是单体浓度、引发剂浓度、聚合温度和引发剂分解活化能。⒊阴离子聚合体系中活性中心离子对可能以紧密离子对、被溶剂隔开的离子对和自由离子等三种形态存在。⒋烯类单体自由基聚合时,终止方式与单体结构和聚合温度有关，最后由50

46实验决定。⒌线型缩聚的单体有乙二醇、对苯二甲酸、己二胺、己二酸和双酚A等。⒍聚合物的平均聚合度变大的化学反应有嵌段、扩链和接枝等。四、简答题（共3小题，共20分）⒈（5分）何谓解散聚？与聚合物的结构有何关系？写出PMMA解聚的化学反应方程式。聚合物在热的作用下发生热降解,但降解反应是从链的末端开始,降解结果变为单体,单体收率可达90%~100%,这种热降解叫解聚。聚甲基丙烯酸甲酯解聚反应可表示为：⒉（5分）何谓缩聚，缩聚反应中“官能团等活性理论的假定”内容是什么？根据其假定写出聚酯化反应的方程式。假定任何反应阶段,反应物两端官能团具有相同的反应能力和参与反应的机会。即反应物两端官能团的反应能力和参与反应的机会与链长无关。根据官能团等活性理论的假定,可以用和一个正反应的速率常数k1、一个逆反应的速率常数k-1和一个平衡常数K来描述缩聚反应平衡的特征.，用官能团的反应来描述缩聚反应。聚酯化反应：50

47⒊(共10分,每小题2分)下列单体适合何种机理聚合？并写出有关聚合反应简式。⑴⑵⑶与⑸⑴苯乙烯可进行自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合，聚合反应简式：⑵醋酸乙烯可进行自由基聚合，聚合反应简式：。⑶双酚A和光气可进行缩聚，聚合反应简式：⑷己二胺和癸二酸可进行缩聚，聚合反应简式：⑸环氧丙烷可进行开环聚合，聚合反应简式：50

48五、（共10分，每错一个方程式扣一分）以TiCl3和Al(C2H5)3为引发剂,H2为相对分子质量调节剂,写出丙烯配位阴离子聚合有关的基元反应方程式（不考虑活性中心形式）。⑴链引发反应：⑵链增长反应：⑶链终止和转移反应：①自发终止：②向单体转移终止③向烷基铝转移终止后者可以发生自发终止④向相对分子质量调节剂转移终止50

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