2017年杭州师范大学有机硅化学及材料技术教育部重点实验室730高分子化学考研题库
● 摘要
一、名词解释
1. 立构规整性聚合物
【答案】立构规整性聚合物是大分子主链上结构单元上的取代基在空间有规排列的聚合物,也称为有规聚合物。
2. 合成高聚物
【答案】合成高聚物是指单体经聚合反应合成的高分子化合物。
3. 正常聚合速率
【答案】正常聚合速率是指在低转化率()条件下,聚合速率遵循速率方程所表现的速率,随聚合时间的延长单体浓度和引发剂浓度降低,聚合速率降低。
4. 半衰期
【答案】半衰期是指引发剂分解至起始浓度一半时所需的时间。引发剂的半衰期越短,则引发剂的活性越高。
5. 环缩醛
【答案】环缩醛是在环中含有
6. 向单体转移常数
的比值,即
与链增长反应速率常数,表征链自由基向单体转移的难易程度。 基团的环状化合物。 【答案】
向单体转移常数是链自由基向单体转移反应的速率常数
二、问答题
7. 何谓聚合物官能团的化学转化?在聚合物官能团的化学转化中,影响官能团转化的因素是什么?官能团的转化率一般为多少?
【答案】(1)由于高分子的化学反应是通过官能团的化学转化而实现的,所以又可以将聚合物的化学反应称为聚合物官能团的化学转化。
(2)官能团转化的影响因素:扩散因素的影响、邻近基团的影响和相邻官能团成对反应的限制。
(3)因为聚合物的化学反应的复杂性,官能团的转化率一般为
8. 何谓聚合物的序列结构?写出聚氯乙烯可能的序列结构。
【答案】聚合物序列结构是指聚合物分子链中结构单元的键接顺序。聚氯乙烯可能的序列结
构有
9. 写出开环聚合反应简式、聚合机理,并写出环氧丙烷开环聚合的聚合反应简式。
【答案】开环聚合反应简式可表示如下:
在环状单体中,为烷基,为杂原子:是按水解聚合机理进行的。
环氧丙烷进行开环聚合的聚合反应简式为
10.什么是链转移反应?有几种形式?对聚合速率和相对分子质量有何影响?什么是链转移常数?与链转移速率常数有什么关系?
【答案】链自由基夺取体系中某些分子的氢或其他原子,使原来的自由基链增长反应终止,形成新的自由基。这种反应称为链转移反应。
链转移反应主要有四种形式:向单体转移、向引发剂转移、向溶剂转移和向大分子链转移。对聚合速率的影响可分为两种情况:再引发速率大时,对聚合速率没有影响;再引发速率小时,聚合速率变小。前三种链转移的结果是聚合度和相对分子质量降低,向大分子链转移结果是聚合度分散度増加。
链转移常数是链转移速率常数与链增长速率常数之比,代表着两种反应的竞争能力。
11.工业生产的顺丁橡胶有几种?它们分别是用何种引发剂体系生产的?依据什么标准来划分顺丁橡胶种类?
【答案】有高顺式的高顺式顺丁橡胶,
用
生产的顺
产的顺用含量为的高顺丁,相应的称作含量为
含量或所用的主催化剂生产的顺式如用含量为
系、催化剂生产的顺式
催化剂生产的高顺丁
的高顺丁和用系、稀土和系高顺式含量为用稀土
生而划分的标准是依或基团等。绝大多数环状单体的开环聚合是按离子型聚合机理进行的,有少数环状单体的开环聚合的顺丁橡胶,则称为低顺式的种类。 据顺丁橡胶的顺式
12.在离子聚合反应过程中,能否出现自动加速效应?为什么?
【答案】在离子聚合反应过程中不会出现自动加速(效应)现象。自由基聚合反应过程中出现自动加速现象的原因是:随着聚合反应的进行,体系的黏度不断増大,当体系黏度增大到一定程度时,双基终止受阻碍,因而k t 明显变小,链终止速度下降;但单体扩散速度几乎不受影响,k p 下降很小,链增长速度变化不大,因此相对提高了聚合反应速度,出现了自动加速现象。在离子聚合反应过程中由于相同电荷互相排斥不存在双基终止,因此不会出现自动加速效应。
13.为什么聚甲醛容易解聚?工业上如何使聚甲醛稳定化?
【答案】聚甲醛分子链端为不稳定的半缩醛结构,使得聚甲醛在光热作用下容易发生从分子链端开始的“拉链”式脱除甲醛的解聚反应,但反应不是自由基机理。
因此,只要使羟端基酯化或醚化,将端基封锁,就可以起到稳定作用。但端基封锁后的聚甲醛受热时,则可能先无规断链而后连锁解聚脱甲醛。所以需要进一步通过共聚,在大分子链中引入
链以单元,则可防止连锁解聚。 工业上在螺杆挤出机中通过三聚甲醛和五氧六环本体连续共聚合制备,生成的共聚甲醛的主单体单元为主,其间杂以少量的单元。聚合结束后经过碱液处理,除去引发剂和共聚甲醛不稳定的链端部分,最终得到端基为羟乙基结构的聚合物。由于羟乙基的碳-碳键能够有效阻止解聚反应的发生,因此得到的聚甲醛具有良好的热稳定性。
14.氯乙烯的悬浮聚合,常需不断搅拌并加入悬浮剂。试分析它们对悬浮液稳定性的贡献;曾用过的悬浮分散剂有哪几种?它们的作用机理有何不同?如何防止聚合物粘壁?如何观测聚合反应的进程和终点?
【答案】搅拌的剪切力可使油状单体在水中分散成小液滴。当液漓分散到一定程度后,剧烈
,特别是当聚合反应发生后,由于液滴中含有一定量搅拌反而有利于细小液滴的并合(成大液滴)
的聚合物,此时搅拌增大了这些液滴的碰撞黏结概率,最后导致聚合物结块,所以单靠搅拌不能得到稳定的悬浮体系,因而体系中必须加入悬浮剂,以降低表面张力,使分散的小液滴表面形成一层保护膜,防止彼此并合和相互黏结,从而使聚合在稳定的悬浮液中的液滴中进仃。如果只加悬浮剂,而不进行搅拌,则单体就不会自动分散成小液滴;同样不能形成稳定的悬浮体系。
可作悬浮剂的物质有:水溶性聚合物如聚乙烯醇、明胶和苯乙烯-马来酸酐共聚物等,水不溶性无机物如碳酸镁、碳酸钡和硫酸钡等。它们的作用都是使液滴表面形成保护层,防止液滴的并合或黏结。但二者的作用机理不同,水溶性聚合物如聚乙烯醇的水溶液,可降低液滴的表面张力,有利于单体分散成小液滴。并能吸附在液滴表面形成保护层。同时,又能增加介质的黏度,阻碍液滴的碰撞黏结;明胶的作用类似,但使用时必须把介质的pH 控制在等电点以下,以防止明胶析出;不溶于水的无机盐如碳酸镁的作用,则是吸附在小液滴的表面起机械隔离,阻止其相互黏结。