华理高分子科学教程答案高分子化学部分

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CH2H无规立构 CH2CHHHHCH2CHHCH2CHHHHCHHCHHCH2HHHHCHHCH2HHHHCHCH2

1,4加成有二种 反式

顺式

⑶ 聚异戊二烯有八种异构体,分别是1,2加成的间规、等规、无规立构体和3,4加成的间规、等规、无规立构体,以及1,4加成的顺式还有反式立构体。

CH2CH3反式聚异戊二烯1,4

顺式聚异戊二烯1,4 12.

HCH2CH2CH2HHHCH2CH2CH2CH2

CH3CH2HCH3HCH3CH3CH2CH2CH2CH2CH2解:聚合物的立构规整性含义:可得到聚合物的立构规整程度。

评价聚合物的立构规整性:可用立构规整程度表示。其定义为:立构规整聚合物占聚合物总量的比例。其值越大,规整性越好。

光学异构:分子中含有手性原子(如手性C*),使物体与其镜像不能迭合,从而使之有不同的旋光性,这种空间排布不同的对映体称为光学异构体。

几何异构:分子中存在双键或环,使某些原子在空间的位置不同,从而导致立体结构不同例如聚丁二烯中丁二烯单元的顺式和反式构型。

光学异构和几何异构均为构型异构,除非化学键断裂,这两种构型是不能相互转化的。 13. 14.

解: 聚丙烯的全同指数IIP=90/98×100%=91.8

丙烯配位聚合所得全同聚合物的分子量远远高于无规聚合物,并且分子的结晶性和规整性直接影响其在溶剂中的溶解度。故利用溶解度差别来分离有规立构和无规立构的聚丙烯是可行的,至于其他的聚合物,要视具体情况而定。 15.

第五章、共聚合、习题与思考题

1. 按大分子的微结构,共聚物可分为哪几种类型?它们的结构有何差异?在这些共聚物名 称中,对前后单体的位置有何规定。

2. 试用动力学和统计理论两种方法推导二元共聚物组成微分方程,并用比例法导出F1-f1关系式。

试用动力学和几率两种方法推导二元共聚物组成微分方程,并用比例法导出F1-f1关系式。

3. 当r1 = r2 = 1; r1 = r2 = 0; r1 ? 0, r2 = 0及r1 r2 = 1等特殊情况下,d[M1]/d[M2]=f([M1]/[M2])及F1 = f(f1)的函数关系如何?

4. 试讨论二元共聚物组成微分方程的适用范围。

5. 试举例说明两种单体进行理想共聚、恒比共聚和交替共聚的必要条件。并画出相应的共聚物组成示意图。

6. 示例画出下列各对竞聚率的共聚物组成曲线,并说明其特征。f1= 0.5时,低转化率阶段的F1约为多少?

r1 r2

7. 苯乙烯(M1)与丁二烯(M2)在5℃进行自由基乳液共聚合,其r1= 0.64, r2= 1.38。已知两单体的均聚链增长速率常数分别49和25.1 L/mol.s。

(1) 计算共聚时的增长反应速度常数

(2) 比较两单体及两链自由基的反应活性的大小。 (3) 作出此体系的F1-f1曲线。

(4) 要制备组成较均一的共聚物,需采取什么措施?

0.01 0.01

0.01 0

0 0

1 1

0.2 5

8. 两单体的竞聚率r1 = 2.0,r2 = 0.5, 如f1=0.50,转化率c = 50%,求共聚物的平均组成。

9. 分子量为 72 、53 的两单体进行共聚,实验数据为: 单体中M1,Wt % 共聚物中M1,Wt %

20 25.5

25 30.5

50 59.3

60 69.5

70 78.6

80 86.4

0试用线性化法求竞聚率r1、r2 。

10.为什么要对共聚物的组成进行控制?控制共聚物组成的方法有哪几种?各适用于什么情 况?

11.在生产AS树脂(丙烯腈和苯乙烯共聚物)时,丙烯腈(M1)和苯乙烯(M2)的投料重量比为 24:76。该体系的r1 = 0.04, r2 = 0.40。若采取混合单体一次投料法,并在高转化率下 停止反应,请讨论所得共聚物组成的均匀性。

12.在自由基共聚反应中,苯乙烯单体的相对活性远大于醋酸乙烯酯。若在醋酸乙烯酯均聚 时加入少量苯乙烯,将会如何?为什么?

13.试述Q、e 概念,如何根据Q、e值来判断单体间的共聚倾向?

14.由Q、e值计算苯乙烯-丁二烯和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯的竞聚率。 (丁二烯的Q=2.39, e = -1.05; 甲基丙烯酸甲酯的Q=0.74,e =0.40)。

15.甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、马来酸酐、醋酸乙烯酯、丙烯腈等单体与丁二 烯共聚,试以交替倾向的次序排列,并说明原因。

16.分别用自由基、正离子和负离子型引发体系使苯乙烯(M1)和甲基丙烯酸甲酯(M2)共聚。 起始原料组成(f1)0=0.5,共聚物中F1的实测值列于下表,相应的曲线如图(5-11)所示

引发体系 光 SnCl4 BPO

K (液氨中) 热

Na(液氨中) BF3 (Et2O)

反应温度(℃) 60 30 60 -30 130 -30 30

F1( mol % ) 51 > 99 51 < 1 51 < 1 > 99

请回答下列问题

(1) 指出每种引发体系所对应的反应机理。

(2) 图中三根组成曲线分别对应于哪几种引发体系。 (3) 从单体结构及引发体系解释表中F1的数值,及F1-f1曲线形状产生的原因。

17.某理想共聚体系,r1 = 4.0,r2 = 0.25, 原料组成[M1]/[M2]= 1,试求

(1) 1 M1、2 M1 及4 M1序列各占XM1序列的百分数[(PM1)x];

(2) 1 M1、2 M1 及4 M1序列的重量百分率[(WM1)x]; (3) 数均链段长度NM1及NM2

18.试讨论离子型共聚反应的特征。

1.

解:根据大分子的微结构,共聚物有下列四种:无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物,它们的结构差异表现在单体的排列上。 无规共聚物:两种单体单元M1和M2是无规排列的 交替共聚物:两种单体单元M1和M2严格交替排列 嵌段共聚物:由较长的M1和另一较长的M2链段构成

接枝共聚物:主链由单元M1(A)组成,而另一单元M2(B)作为支链 2. 解: 3. 解:(1)r1=r2=1: d?M1??M1, F1=f1, 恒比共聚

d?M2?M2 (2)r1=r2=0: d?M1??1, F1=0.5, 交替共聚

d?M2? (3)r1>0,r2=0: d?M1?d?M2??1?r1M1M2

当[M2]>>[M1] 时d?M1??1交替共聚

d?M2? 或r1[M1]/[M2]<<1时,F1=1/2,M1耗尽后,共聚合即停止

F?r1f1?f2, 当f2>>f1时,F1≈1/2

1r1f1?2f2r1f1 (4)r1·r2=1: d?M1??rM1, F? ,理想共聚

11?r1?1?f1?1d?M2?M2

4.

解: 二元共聚组成的微分方程是在以下假设条件下推导出来的:①活性链的活性与链长无关;②活性链的活性仅仅取决于末端单元结构;③聚合反应为不可逆;④共聚物的聚合度很大,引发和终止对于共聚物组成无影响;⑤两种活性链端互相转变的速率相等。

除自由基聚合外,如果阴离子或阳离子共聚合反应也按照推导方程时所假设的反应机理进行,即体系中只有两种活性种(不是多活性种),则共聚物组成微分方程亦适用。但是,对于有解聚的二元共聚、有前末端效应的二元共聚以及多活性种的二元共聚不适用。另外还需要指出一点:即方程仅反映了单体组成与瞬间形成的共聚物之间的关系。

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