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新型有机高分子材料
学习目的】常识性了解新型有机高分子材料 重点：功能高分子材料和复合材料 难点：功能高分子材料和复合材料 教学过程：
一：功能高分子材料
1．功能高分子材料是指既有 ，又有某些 的高分子材料。 2．高分子分离膜和医用高分子材料。 ⑴高分子分离膜
①高分子分离膜是用 的高分子材料制成的薄膜。 ②功能： 。 ③用途： 。 ④发展前景：
______________________________________________________________________这将为缓解能源和资源的不足,解决环境污染问题带来希望。 ⑵医用高分子材料 ①选材： 。 ②功能： 。 ③用途： 。 二、复合材料
1．复合材料是 的材料。其中一种材料为基体，另一种材料为增强剂。 2．性能： 。 3．用途： 。
三、有机高分子材料的发展趋势
1．对重要的通用的有机高分子材料继续进行改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大。如 。
2．与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强，并取得了一定的进展。如： 、 等。 【巩固练习】
1．角膜接触镜，俗称隐形眼镜。目前大量使用的软质隐形眼镜，它常用以下哪种材料制成的（ ）
A 有机玻璃 B 硅氧烷和丙烯酸酯的共聚物 C 聚氯乙烯 D 聚甲基丙烯酸羟乙酯
2．随着医用高分子材料的发展，人们用人工器官代替不能治愈的器官，人们目前已经制成的人工器官有 （ ）
①心脏 ②皮肤 ③骨骼 ④肝 ⑤肾 ⑥眼 ⑦喉 A 仅①②③ B 仅①②⑥ C 仅②③⑥ D全部 3．下列说法中，不正确的是 （ ）
A 传感膜和热电膜均是功能高分子材料的产品 B 传感膜能将化学能转换成电能C 热电膜能将热能转换成化学能 D 热电膜能将热能转换成电能
4．复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高，其主要原因是 （ ）
A 复合材料的使用可以使导弹能经受超高温的变化 B 复合材料的使用可以使导弹的质量减轻 C 复合材料的使用可以使超高强度的改变 D 复合材料的使用可以使导弹承受温度的剧烈变化
5．随着有机高分子材料的研究不断的加强和深入，使一些重要的通用高分子材料的应用范围不断扩大，下列应用范围是通用高分子材料的最新研究成果的是 （ ） A 新型导电材料 B 仿生高分子材料 C 高分子智能材料 D 电磁屏蔽材料 6．合成人工心脏的高分子材料主要成分是 （ ）
A 烯烃共聚物 B 酚醛树脂 C 硅聚合物 D 聚氨酯类聚合物
7．随着社会的发展，复合材料是一类新型的有前途的发展材料，目前，复合材料最主要的应用领域是A 高分子分离膜 B 人类的人工器官 C 宇宙航空工业 D 新型药物 第三章 自由基共聚合 1. 解释下列名词:
(1)均聚合与共聚合,均聚物与共聚物 (2) 共聚组成与序列结构
2. 无规,交替,嵌段,接枝共聚物的结构有何差异 对下列共聚反应的产物进行命名: (1)丁二烯(75%)与苯乙烯(25%)进行无规共聚 (2)马来酸酐与乙酸2-氯烯丙基酯进行交替共聚 (3)苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯依次进行嵌段共聚 (4)苯乙烯在聚丁二烯上进行接枝共聚
3. 试用动力学和统计两种方法来推导二元共聚物组成微分方程(式7-10).在推导过程中各做了哪些假定
4. 对r1 = r2 = 1;r1 = r2 = 0;r1 >0,r2 = 0;r1 r2 = 1等特殊体系属于哪种共聚反应 此时d[M1]/d[M2] = f([M1]/[M2]),F1 = f(f1)的函数关系如何
5. 示意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=
实 例1 2 3 4 5 6
r1 0 0.1 0.2 0.5 0.8 r2 0 0.1 0.2 0.5 0.8 实 例 7 8 9 10 11 12 r1 0.1 0.2 0.2 0.1 0.2 0.8 r2 10 10 5 1 0.8 0.2
6. 试作氯乙烯-醋酸乙烯酯(r1 = 1.68,r2 = 0.23),甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯(r1 = 0.46,r2 = 0.52)两组单体进行自由基共聚的共聚物组成曲线.若醋酸乙烯酯和苯乙烯在两体系中的浓度均为15%(重量),试求起始时的共聚物组成.
7. 两单体的竞聚率r1 = 2.0,r2 = 0.5,如f1O = 0.5,转化率为50%,试求共聚物的平均组成.
8.单体M1和M2进行共聚,r1 = 0,r2 = 0.5,计算并回答: ⑴合成组成为M2〈M1的共聚物是否可能
⑵起始单体组成为f1O = 0.5共聚物组成F1为多少
⑶如要维持⑵中算得的F1,变化不超过5%,则需控制转化率为多少
9. 甲基丙烯酸甲酯(M1)和丁二烯(M2)在60OC进行自由基共聚,r1 = 0.25,r2 = 0.91,试问以何种配比投料才能得到组成基本均匀的共聚物 并计算所得共聚物中M1和M2的摩尔比.若起始配料比是35/65(重量比),问是否可以得到组成基本均匀的共聚物 若不能,试问采用何种措施可以得到共聚组成与配料比基本相当的组成基本均匀的共聚物
10. 什么是前末端效应,解聚效应,络合效应 简述它们对共聚组成方程的影响. 11. 什么是\竞聚率\它有何意义和用途
12. 影响竞聚率的内因是共聚单体对的结构,试讨论自由基共聚中,共轭效应,极性效应,位阻效应分别起主导作用时,单体对的结构,并各举一实例加以说明.反应温度,介质,压力等外因对单体自由基共聚的竞聚率有何影响
13. 相对分子质量为72，53的两种单体进行自由基共聚,实验数据列于下表,试用截距斜率法,求竞聚率r1 ,r2 .
单体中M1,wt% 共聚物中M1,wt%
20 25 50 60 70 80 25.5 30.5 59.3 69.5 78.6 86.4
14. 苯乙烯(M1)和丁二烯(M2)在5OC进行自由基乳液共聚时,r1 = 0.64,r2 = 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和25.1 L/mol·s.求: (1)两种单体共聚时的反应速率常数.
(2)比较两种单体和两种链自由基活性的大小. (3)作出此共聚反应的F1-f1图.
(4)要制备组成均一的共聚物需要采取什么措施
15. 苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯是常用的共聚单体,它们与某些单体共聚的竞聚率r1 列于下表.根据这些结果排列这些单体的活性次序,并简述影响这些单体活性的原因.
M2 丙烯腈 醋酸烯丙基酯 2,3-二氯-1-丙烯 甲基丙烯腈 氯乙烯 偏氯乙烯 2-乙烯基吡啶 苯乙烯作为r1 0.41 90 5 0.30 17 1.85 0.55
甲基丙烯酸甲酯作为r1 1.35 2.3 5.5 0.67 12.5 2.53 0.395
16. 试判断下列各单体对能否发生自由基共聚 如可以,粗略画出共聚组成曲线图(F1-f1图).
(1)对二甲基氨基苯乙烯(Q1=1.51, e1=-1.37) - 对硝基苯乙烯(Q2=1.63, e2=-0.39) (2)偏氯乙烯(Q1=0.22, e1=0.36)–丙烯酸酯(Q2=0.42, e2=0.69) (3)丁二烯(Q1=2.39, e1=-1.05)–氯乙烯(Q2=0.044, e2=0.2) (4)四氟乙烯(r1=1.0)–三氟氯乙烯(r2=1.0)
(5)α-甲基苯乙烯(r1=0.038)–马来酸酐(r2=0.08)
17. 利用表7-13中Q,e值数据,试计算苯乙烯-丁二烯和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯自由基共聚时的竞聚率,并与表7-6中的数据进行比较,简述产生误差的主要原因. 18. 丁二烯分别与下列单体进行共聚:
a.叔丁基乙烯基醚 b.甲基丙烯酸甲酯 c.丙烯酸甲酯 d.苯乙烯 e.顺丁烯二酸酐 f.醋酸乙烯酯 g.丙烯腈
(1)哪些单体能与丁二烯进行自由基共聚,将它们按交替共聚倾向性增加的顺序排列,并说明理由.
(2)哪些单体能与丁二烯进行阳离子共聚,将它们按共聚由易到难的顺序排列.并说明理由. (3)哪些单体能与丁二烯进行阴离子共聚,将它们按共聚由易到难的顺序排列,并说明理由. 19.分别用不同的引发体系使苯乙烯(M1)- 甲基丙烯酸甲酯共聚(M2),起始单体配比(f1)0=0.5,共聚物中F1的实测值列于下表: 编 号 1 2 3
引发体系 BF3(Et2O) BPO K(液氨中) 反应温度(℃) 30 60 -30 F1(mol%) >99 51 <1 (1)指出每种引发体系的聚合机理.
(2)定性画出三种共聚体系的F1～f1曲线图.
(3)从单体结构及引发体系解释表中F1的数值及相应F1～f1曲线形状产生的原因. 20. 什么是高分子合金,有几种制备方法 第四章 聚合方法 1,解释下列名词:
(1)聚合反应与聚合方法
(2)本体聚合,溶液聚合,悬浮聚合,乳液聚合
2,比较本体聚合,溶液聚合,悬浮聚合和乳液聚合的配方,基本组份和优缺点. 3,悬浮聚合与乳液聚合的根本差别是什么 悬浮剂与乳化剂有何差别
4,简述乳液聚合机理.单体,乳化剂和引发剂所在场所.引发,增长和终止的情况和场所.在聚合过程中胶束,乳胶粒和单体液滴的变化情况.
5,采用乳液聚合,为什么可以同时提高聚合反应速率和聚合物相对分子质量
6, 苯乙烯本体聚合的工业生产分两个阶段.首先于80-85℃使苯乙烯预聚至转化率33-35%.然后流入聚合塔,塔内温度从100℃递升至200℃.最后熔体挤出造粒.试解释采取上述步骤的原因.
7,乳液聚合理想配方如下:苯乙烯100克,水200克,过硫酸钾0.3克,硬酯酸钠5克.试计算: (1)溶于水中的苯乙烯分子数(分子/ml).(20OC苯乙烯溶解度0.02g/100g水.NA=6.023×1023mol-1).
(2)单体液滴数(个/ml水).条件:液滴直径1000nm,苯乙烯溶解和增溶量共2克.苯乙烯密度为0.9g/cm3.
(3)水中溶解的钠皂分子数(mol/ml).条件:硬酯酸钠的CMC为0.13克/L,相对分子质量为306.5.
(4)水中胶束数(个/ml水).条件:每个胶束由100个钠皂分子组成. (5)过硫酸钾在水中分子数(分子/ml水).相对分子质量=270.
(6)初级自由基形成速率r1(分子/ml·s).条件:50 OC,过硫酸钾的kd=9.5×10-7s-1. (7)乳胶粒数(个/ml).条件:乳胶粒直径100nm,无单体液滴存在.苯乙烯相对密度0.9,聚苯乙烯相对密度1.05.转化率为50%计.
8,计算苯乙烯乳液聚合速率和聚合度.60 OC ,kp=176L/mol·s,[M]=5mol/L,N=3.2×1014个/ml,r1 =1.1×1012个/ml·s.
9,定量比较苯乙烯在先60 OC下本体聚合和乳液聚合的速率和聚合度.假设[M]=5.0mol/L,Ri=5.O×1012个自由基/ml·s,乳胶粒数为1.0×1015个/ml,两体系的速率常数相同(kp=176L/mol·s,kt=3.6×107L/mol·s). 10,苯乙烯用三种方法 在80℃下聚合,条件如下: 一 二 三 苯乙烯
50g (0.5mol,60ml) BPO (mol) 1.6×10-3 1.0×10-4 1.0×10-4 稀释剂 苯,940ml -
水,940ml 添加剂 - -
硫酸镁,4g