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2017年西安科技大学材料科学与工程学院812高分子化学与物理考研题库

  摘要

一、名词解释

1. 重复单元、结构单元、单体单元、单体和聚合度

【答案】(1)重复单元(又称重复结构单元或链节)是指聚合物中化学组成相同的最小单位。(2)结构单元是指构成高分子链并决定高分子性质的最小结构单位。

(3)单体单元是指聚合物中具有与单体的化学组成相同而键合的电子状态不同的单元。 (4)单体是指带有某种官能团、并具聚合能力的低分子化合物,或能形成高分子化合物中结构单元的低分子化合物。

(5)聚合度是高分子链中重复单元的重复次数。

2. 引发剂的引发效率f

【答案】引发剂的引发效率f 是指分解的引发剂用于引发单体占分解的引发剂的百分率。

3. 引发剂

【答案】引发剂是含有弱键的化合物,在热的作用下共价键均裂或异裂,产生自由基或离子。

4. 反应程度和转化率

【答案】反应程度指反应了的官能团数与起始官能团数之比。转化率指反应了的单体分子数与起始单体分子数之比。

5. 阻聚作用

【答案】阻聚作用是指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的作用。

6. 自由基寿命

【答案】自由基寿命是指自由基从产生到引发单体聚合形成聚合物的这段时间。

7. 平均官能度与摩尔系数

【答案】平均官能度指反应体系中平均每一分子上带有的能参加反应的官能团(活性中心)的数目。当量系数是指起始两种官能团总数之比,其值小于或等于1。

8. 反应程度

【答案】反应程度是参与反应的基团数与起始基团数之比,是高分子缩聚反应中用以表征高分子聚合反应反应深度的量。要注意反应程度和转化率的区别,转化率是指反应了的单体分子数与起始单体分子数之比,在缩聚反应中常用反应程度来描述反应过程,因为缩聚反应本质是官能

团之间的反应,只有官能团之间充分反应才能生成大分子,故用反应程度描述其反应过程。

9. 高性能聚合物

【答案】高性能聚合物是指一般具有强氢键和芳杂环,结构规整对称,分子堆砌紧密的聚合物,为半梯形和梯形聚合物。高性能聚合物热稳定性好,熔点高,能在

10.向溶剂转移常数

【答案】

向溶剂转移常数

数的比值:

是链自由基向溶剂转移反应的速率常数

表征链中自由基溶剂转移的难易程度。

以上长期使用。

与链增长反应速率常

二、问答题

11.平均聚合度和数均相对分子质量间有什么关系?计算中对不同聚合反应类型的聚合物应注意什么?试举例加以说明。

【答案】(1)数均相对分子质量与平均聚合度的关系,即

式中:均聚合度;

为聚合物的数均相对分子质量;

为结构单元的相对分子质量的平均值;

为平

为重复结构单元的相对分子质量;n 为重复结构单元的数目。

即结构单元数与重复结构单元相同,

(2)计算时应注意以下几点:

结构单元和重复结构单元相同的聚合物

结构单元的相对分子质量与重复结构单元的相对分子质量相等;若重复结构单元由两个或两个以上的结构单元组成,M 则是结构单元的相对分子质量的平均值。例如,聚氯乙烯(PVC )其结构单元和重复结构单元相同,即

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET )其一个重复结构单元包括两个结构单元,即

12.在只有单体和引发剂参与反应的自由基本体聚合中试问:(1)在什么条件下生成聚合物的平均聚合度仅受引发剂浓度和单体浓度的影响而与反应温度基本无关;(2)在什么情况下生成聚合物的平均聚合度主要受温度影响,而与引发剂浓度无关。

【答案】苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的本体聚合符合条件(1); 氯乙烯的悬浮聚合,由于聚合物的又; 主要由CM 决定,此时聚合物的平均聚合度仅受温度影响,而与引发剂浓度基本无关,符合条件(2)。

13.氯乙烯自由基聚合时,聚氯乙烯的相对分子质量(或平均聚合度基本无关而仅决定聚合温度?

【答案】氯乙烯自由基聚合时,聚氯乙烯链自由基向氯乙烯单体的转移速率很大,以致超过

为什么与引发剂的浓度

正常的偶合终止和歧化终止速率,成为聚氯乙烯大分子生成的主要方式。

根据平均聚合度的定义,有

因为

所以

式中

速率

为聚合速率

为向单体转移常数。

为终止速率

为链自由基向单体转移

为链自由基向单体转移速率常数

是温度的函数。因此,聚氯乙烯的相对分子质量与引

为链增长速率常数

发剂的浓度基本无关,仅决定聚合温度。

14.活泼单体苯乙烯和不活泼单体醋酸乙烯酯分别在苯和异丙苯中进行其他条件完全相同的自由基溶液聚合,试从单体、溶剂和自由基的活性比较所合成的四种聚合物的相对分子质量大小,并简要解释原因。

【答案】

综上所述:分子量大小排布:

15.什么是自动加速现象?产生的原因是什么?对聚合反应及聚合物会产生什么影响?

【答案】(1)当自由基聚合进入中期后,随着转化率増加,聚合速率自动加快,这一现象称为自动加速现象。

(2)聚合反应体系黏度随转化率的升高而升高是产生自动加速过程的根本原因。

(3)其产生和发展的过程如下:黏度升高导致大分子链端自由基被非活性的分子链包围甚至包裹,自由基之间的双基终止变得困难,体系中自由基的消耗速率减小而产生速率却变化不大,最终导致自由基浓度迅速升高。其结果是聚合反应速率迅速增大,体系温度升高。这一结果又反馈回来使引发剂分解速率加快,导致自由基浓度进一步升高,从而使聚合速率不可控制地加快。自动加速过程产生的结果:①导致相对分子质量和分散度都升高,有可能严重影响产品质量。②导致聚合反应速率迅速增加,体系温度迅速升高,甚至产生局部过热,并最终导致爆聚和喷料等