2017年首都师范大学高分子化学与物理专业之高分子化学复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、问答题
1． 聚合物化学反应的重要应用之一是用以合成功能高分子材料。试以适当的聚合物或单体为原料合成如下几种功能高分子，并说明其主要用途。
（1）碱性（强和弱）离子交换树脂；
（2）高分子催化剂；
（3）超强吸水剂。
【答案】（1）强、弱碱性离子交换树脂的合成：
弱碱性离子交换树脂
主要用于有机或无机盐的阴离子交换，可除去水中的苦咸味，或进行含阴离子样品的定性、定量分析；用作醛与氰乙酸缩合的催化剂和阴离子絮凝剂等。
（2）高分子催化剂的合成：
可用作烯烃加氢催化剂、烯烃羰基化反应的加氢催化剂，其优点是降低了腐蚀性和对氧的敏感性，提高了选择性，并可重复使用多次。
（3）超强吸水剂的合成超强吸水剂可分为以天然高分子（如淀粉和纤维素）改性方法和全合成方法（以丙烯酸或聚乙烯醇为原料）两类。以淀粉接枝丙烯腈为例，其合成反应为：
主要用作妇女卫生巾、儿童尿布、止水建筑材料和水坝、植物或植树时的保水保墒等。
2． 自由基聚合的特点是什么？实现活性聚合的难点在什么地方？
【答案】（1）传统自由基聚合的优点是条件温和，耐水，适用于各种聚合方法，可聚合的单体种类多；缺点是聚合物的微结构、聚合度和多分散性无法控制，其根本原因与慢引发、快增长、速终止的机理特征有关。
（2）自由基聚合的链增长对自由基浓度呈一级反应，而链终止则呈二级反应。实现活性聚合的难点就在于降低自由基的浓度或活性，来减弱双基终止。
3． 为什么说平均相对分子质量、高分子微结构、热转变温度是表征聚合物的最重要的三个指标？
【答案】（1）很大的相对分子质量是聚合物的性质不同于小分子的根本原因。相对分子质量
的大小影响聚合物的强度、硬度、黏度、抗化学性等许多重要性质。
（2）小分子的性质只由化学组成决定，而高分子的性质除化学组成外，还在很大程度上受四个不同结构层次因素的影响，几乎每个结构层次都有影响。
（3）热转变温度决定了聚合物的加工温度和使用温度范围，这是聚合物得以应用的最关键的性质。
4． 简述乳液聚合中单体、引发剂和乳化剂的所在场所，引发、增长和终止的场所和特征，胶束、乳胶粒、单体液滴和速率的变化规律。
【答案】（1）大部分单体分散成液滴，胶束内增溶有单体，形成增溶胶束，极少量的单体溶于溶剂中；引发剂溶于溶剂中；大部分乳化剂形成胶束，单体液滴表面吸附少量乳化剂，极少量乳化剂溶于溶剂水，大部分引发剂溶于溶剂中。
（2）单体难溶于水并选用水溶性引发剂的经典体系属于胶束成核，引发剂在水中分解成初级自由基后，引发溶于水中微量单体，增长成短链自由基，胶束捕捉水相中的初级自由基和短链自由基。自由基一旦进入胶束，就引发其中单体聚合，形成活性种。初期的单体-聚合物乳胶粒体积较小，只能容纳一个自由基。由于胶束表面乳化剂的保护作用，乳胶粒内的自由基寿命较长，允许较长时间的增长，等水相中另一自由基扩散入乳胶粒内，双基终止，第三个自由基进入胶粒后，又引发聚合。第四个自由基进入，再终止。如此反复进行下去。但当乳胶粒足够大时，也可能容纳几个自由基，同时引发增长。
（3）乳液聚合过程一般分为三个阶段：第一阶段为增速期，胶束不断减少，乳胶粒不断增加，速率相应増加。单体液滴数不变，体积不断缩小。第二阶段为恒速期，胶束消失，乳胶粒数恒定，乳胶粒不断长大，聚合速率恒定，单体液滴数不断减少。第三阶段为降速期，体系中无单体液滴，聚合速率随胶粒内单体浓度降低而降低。
5． 界面缩聚体系的基本组分有哪些？对单体有何要求？水相通常为碱性，原因何在？聚合速率是化学控制还是扩散控制？试举出几种利用界面缩聚法进行工业生产的聚合物品种。
【答案】界面缩聚体系的基本组分有：
互不相溶的两种溶剂例如水和两种带活泼官能
，分别溶于溶剂中，有时还加入表面活性剂（如季铵盐）团的单体（通常为二元胺和二酰氯）。
所用单体必须是高活性的含活泼反应基团的双官能化合物，例如含活泼氢的二元胺或双酚A 与含活泼氯的己二酰氯或光气（C1-C0C1）等。
水相为碱性是为了中和缩聚生成的HC1。从这个意义上说，碱性可提高缩聚速率，使缩聚成为不可逆反应。
由于含活泼H 官能团和酰氯之间的反应极快，故聚合速度主要取决于二胺和二酰氯扩散至两
，为了促进单体在溶剂中的扩散，缩聚反应相界面的扩散速率，因而界面缩聚属扩散控制（物理）
常在搅拌下进行；如果要边缩聚边成膜，则缩聚也可在“静止”的界面上进行。
利用界面缩聚进行生产的品种有聚碳酸酯、聚酰胺、聚苯酯和新型的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维等。