2025年大学（高分子材料与工程）高分子化学综合试题及解析.doc

2025年大学（高分子材料与工程）高分子化学综合试题及解析

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)
1. 下列哪种单体不能进行自由基聚合反应？（ ）
A. 乙烯
B. 氯乙烯
C. 丙烯
D. 苯乙烯
2. 自由基聚合反应中，引发剂的分解速率常数与下列哪个因素无关？（ ）
A. 温度
B. 引发剂浓度
C. 溶剂性质
D. 单体种类
3. 在缩聚反应中，平衡常数K值越大，表明（ ）。
A. 反应越容易进行
B. 反应越难进行
C. 产物分子量越大
D. 产物分子量越小
4. 下列哪种聚合方法不属于逐步聚合反应的实施方法？（ ）
A. 熔融缩聚
B. 溶液缩聚
C. 悬浮聚合
D. 界面缩聚
5. 自由基聚合反应中，链终止方式主要有（ ）。
A. 偶合终止和歧化终止
B. 单基终止和双基终止
C. 活性终止和非活性终止
D. 以上都不对
6. 对于体型缩聚反应，当反应程度P达到（ ）时，体系开始出现凝胶化现象。
A. 0.5
B. 0.7
C. 0.8
D. 0.9
7. 下列哪种引发剂属于油溶性引发剂？（ ）
A. 过硫酸钾
B. 过氧化氢
C. 过氧化苯甲酰
D. 偶氮二异丁腈
8. 在自由基聚合反应中，若想提高聚合物的分子量，可采取的措施是（ ）。
A. 升高温度
B. 增加引发剂用量
C. 降低单体浓度
D. 延长反应时间
9. 缩聚反应中，官能团等活性理论的主要内容是（ ）。
A. 不同大小的官能团具有相同的反应活性
B. 官能团的反应活性随反应程度的增加而降低
C. 官能团的反应活性只与温度有关
D. 官能团的反应活性只与反应物浓度有关
10. 下列哪种聚合物是由加聚反应制得的？（ ）
A. 聚酰胺
B. 聚酯
C. 聚乙烯
D. 酚醛树脂

第II卷（非选择题 共70分）
二、填空题（每题2分，共20分）
1. 高分子化合物的分子量具有________性，其分子量分布可用________来表示。
2. 自由基聚合反应的特征是________、________、________。
3. 缩聚反应中，根据参加反应的单体种类不同，可分为________缩聚和________缩聚。
4. 引发剂的分解半衰期是指引发剂分解至起始浓度一半时所需的时间，它与引发剂的分解速率常数k的关系为________。
5. 在自由基聚合反应中，链转移反应包括向________、向________、向________的链转移。
6. 体型缩聚反应中，当反应程度达到________时，体系的粘度急剧增加，形成具有一定强度的三维网状结构，此时的反应程度称为________。
7. 逐步聚合反应中，反应速率与聚合物分子量随时间的变化规律是________。
8. 自由基聚合反应中，单体的活性大小可通过________来衡量。
9. 缩聚反应中，若两种单体的摩尔比与它们在聚合物分子链中的结构单元的摩尔比相等，则称为________聚合；若不相等，则称为________聚合。
10. 聚合物的化学反应主要包括________、________、________等类型。

三、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述自由基聚合反应的机理，并说明链引发、链增长、链终止反应的特点。
2. 什么是缩聚反应？缩聚反应有哪些特点？
3. 比较本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合四种聚合方法的优缺点。

四、计算题（共10分）
材料：已知某自由基聚合反应的引发剂分解速率常数k = 1.0×10^(-5) s^(-1)，单体浓度[M] = 5.0 mol/L，引发剂浓度[I] = 0.01 mol/L，链增长速率常数kp = 1.0×10^3 L/(mol·s)，链终止速率常数kt = 5.0×10^7 L/(mol·s)。
问题：计算该聚合反应的聚合速率Rp。

五、论述题（共10分）
材料：随着高分子材料的广泛应用，其性能的改进和优化成为研究的重要方向。
问题：请论述高分子材料改性的主要方法及其原理，并举例说明其在实际应用中的效果。

答案：
一、选择题：1.C 2.D 3.A 4.C 5.A 6.C 7.C 8.D 9.A 10.C
二、填空题：1.多分散；分子量分布指数 2.慢引发；快增长；速终止 3.均相；非均相 4.t1/2 = ln2/k 5.单体；引发剂；聚合物 6.凝胶点；凝胶点 7.反应速率逐渐降低，聚合物分子量逐渐增加 8.单体的活性顺序 9.等摩尔；非等摩尔 10.聚合度变大的反应；聚合度变小的反应；聚合度不变的反应
三、简答题：1.自由基聚合反应机理包括链引发、链增长、链终止。链引发：引发剂分解产生初级自由基，初级自由基与单体加成形成单体自由基，反应速率慢。链增长：单体自由基不断与单体加成，使链自由基迅速增长，反应速率快。链终止：链自由基相互作用而终止，反应速率快。2.缩聚反应是具有两个或两个以上官能团的单体间连续、重复进行的缩合反应，生成大分子的同时伴随有小分子生成。特点：反应是逐步进行的；反应体系中存在多种不同聚合度的中间产物；反应过程中有小分子生成；聚合物的分子量随反应时间增加而增加。3.本体聚合优点：产品纯净，无需后处理；聚合设备简单。缺点：体系粘度大，散热困难，易产生爆聚。溶液聚合优点：体系粘度低，散热容易；可连续生产。缺点：聚合物溶液分离困难；聚合速率慢。悬浮聚合优点：体系粘度低，散热容易；产品粒度均匀。缺点：需加分散剂；产品纯度稍低。乳液聚合优点：聚合速率快，产物分子量高；以水为介质，安全环保。缺点：需加乳化剂；产品后处理复杂。
四、计算题：根据聚合速率公式Rp = kp[M](fkd[I])^0.5，其中f为引发效率，假设f = 1，kd为引发剂分解速率常数，[M]为单体浓度，[I]为引发剂浓度。则Rp = 1.0×10^3×5.0×(1.0×10^(-5)×0.01)^0.5 = 5.0×10^(-2) mol/(L·s)。
五、论述题：高分子材料改性方法主要有物理改性、化学改性和共混改性。物理改性原理是通过改变高分子材料的物理形态或添加物理助剂来改善性能。化学改性原理是通过化学反应引入新的官能团或结构单元。共混改性原理是将不同高分子材料混合以综合性能。例如物理改性中添加填料增强塑料强度；化学改性中对聚合物进行接枝反应改善性能；共混改性中如将聚烯烃与橡胶共混提高韧性。