高分子化学试卷测试题及答案.doc

《高分子化学》课程试题
总分
班级 学号 姓名
得分

一、基本概念（共10分,每小题2分）
1. 平衡缩聚
2. 无定型聚合物
3. 反应程度P
4. 杂链聚合物
5. 交替共聚物
得分

二、填空题（将正确的答案填在下列各题的横线处）( 每空1 分，总计20分)
⒈ 高分子科学包括 、 、 和
等四部分。
⒉ 高分子化合物有 和 两大类。
⒊ 合成高分子化合物有 、 、 和 等。
⒋ 改性天然高分子化合物如 和 等。
⒌ 碳链聚合物有 、 、 和 等。
⒍ 杂链聚合物有 、 、 和 等。

得分

三、问答题（共3小题,共20分）
⒈ （5分）按照大分子链的微观结构分类，共聚物分几类？它们在结构上有何区别？各如何制备？

⒉ （5分）什么叫热塑性塑料？什么叫热固性塑料？试各举2~3例说明。

⒊ （10分）简述理想乳液聚合体系的组分、聚合前体系中的“三相”和聚合的“三个阶段”的标志？

得分

四、(共5小题，总计40分)计算题（根据题目要求，计算下列各题）
⒈（14分）苯乙烯(M1)和丁二烯(M2)60℃进行自由基共聚合。
已知：r1=0。73 ，r2=1。39，，
欲得到共聚物中单体单元苯乙烯 ：丁二烯 = 3 0 ：70（质量比），的共聚物
问：⑴（12分）做曲线,
⑵ 从曲线中得出两种单体的起始配比？（质量比）
请将计算结果列入表中：
计算结果（8分）

0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0

0

1.0

曲线（自备坐标纸）
⑵ （2分）为了合成组成比较均一的共聚物，应采用何种措施？

⒉ (6分)计算苯乙烯乳液聚合的聚合速率和聚苯乙烯的平均聚合度。
聚合温度为60℃，kp＝176 L/mol·s, c(M)＝5.0mol/L, N＝3.2×1014个/mL水,
ρ＝1.1×1012个分子/ mL·s。

⒊ ⑴(5分)氯乙烯的相对分子质量为什么与引发剂的浓度基本无关而仅决定聚合温度？

⑵ (2分)氯乙烯链自由基向单体的链转移常数与温度的关系如下
(R ＝8.31 J /mol·K)
试求：聚合温度为45℃时聚氯乙烯的平均聚合度？

⒋ (5分)等摩尔的二元酸和二元醇经外加酸催化缩聚，试证明P从0.98到0.99所需的时间与从开始到P＝0.98所需的时间相近。

⒌ ⑴ ( 6分)写出合成双酚A型环氧树脂预聚体及用乙二胺固化的化学反应方程式；
⑵（2分）欲使1500g环氧树脂(环氧值为0.2)，用乙二胺为固化剂进行固化，试计算固化剂的用量。

五、（10分，每错一个方程式扣1分）以氯甲烷为溶剂、AlCl3为引发剂、水为共引发剂，写出异丁烯阳离子聚合有关的基元反应方程式。
《高分子化学》课程试题答案
一、基本概念（共10分,每小题2分）
1. 平衡缩聚：缩聚反应进行一段时间后，正反应的速率与逆反应的速率相等，反应达到平衡，平衡时生成物的浓度的乘积与反应物浓度的乘积之比是个常数（称为平稳常数）,用K表示。该种缩聚反应谓之。
2. 无定型聚合物：如果聚合物的一次结构是复杂的，二次结构则为无规线团，无规线团聚集在一起形成的聚合物谓之。
3. 反应程度P：已参加反应的官能团的物质的量（单位为mol）占起始官能团的物质的量的百分比，称为反应程度，记作P。

4. 杂链聚合物：大分子主链中除碳原子外，还有O、S、N、P、S i和苯环等杂原子的聚合物。
5. 交替共聚物：共聚物大分子链中两种单体单元严格相间排列的共聚物。
二、填空题（将正确的答案填在下列各题的横线处。 每空1 分，总计20分)
⒈ 高分子科学包括 高分子化学 、 高分子物理 、 聚合反应工程 和 高聚物成型加工 等四部分。
⒉ 高分子化合物有 天然高聚物 和 合成高聚物 两大类。
⒊ 合成高分子化合物有 PE 、 PP 、 PVC 和 PMMA 等。
⒋ 改性天然高分子化合物如 硝化纤维素 和 粘胶纤维 等。
⒌ 碳链聚合物有 PE 、 PP 、 PIP 和 PB 等。
⒍ 杂链聚合物有 PET 、 PA 、 PC 和 PU 等。
三、问答题（共3小题，共20分）
⒈ （5分）按照大分子链的微观结构分类，共聚物分几类？它们在结构上有何区别？各如何制备？
共聚物分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物四种。
无规共聚物中两种单体单元无规排列，M1、M2连续的单元数不多；交替共聚物中M1、M2两种单体单元严格相间排列；嵌段共聚物由较长的M1链段和另一较长的M2链段构成的大分子；接枝共聚物主链由一种(或两种)单体单元构成，支链由另一种(或另两种)单体单元构成。
无规共聚物、交替共聚物可由自由基共聚合制备；嵌段共聚物可由阴离子聚合制备；接枝共聚物可由聚合物的化学反应制备。
⒉ （5分）什么叫热塑性塑料？什么叫热固性塑料？试各举两例说明。
热塑性塑料是指可反复进行加热软化或熔化而再成型加工的塑料，其一般由线型或支链型聚合物作为基材。如以聚乙烯，聚丙烯、聚氯乙烯，聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物为基材的塑料。
热固性塑料是指只能进行一次成型加工的塑料，其一般由具有反应活性的低聚物作基材，在成型加工过程中加固化剂经交联而变为体型交联聚合物。一次成型后加热不能再软化或熔化，因而不能再进行成型加工。其基材为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂和脲醛树脂等。
⒊ （10分）简述理想乳液聚合体系的组分、聚合前体系中的三相和聚合的三个阶段的标志？
理想乳液聚合体系是由难溶于水的单体、介质水、水溶性引发剂和阴离子型乳化剂四部分组成。
聚合前体系中有三相：水相、油相和胶束相。
乳液聚合三个阶段的标志：
乳胶粒生成期(增速期)：水溶性引发剂，在水相中分解成初级自由基，可使溶于水中的单体迅速引发，形成单体自由基或短链自由基，并进入增溶单体的胶束中继续进行链增长。未增溶单体的胶束消失，乳胶粒数目固定（1014~15），聚合转化率从0达15%。
恒速期：聚合反应在乳胶粒中继续进行链增长，乳胶粒中的单体不断消耗，由单体液滴经水相不断扩散而加以补充。单体液滴仍然起供应单体的仓库的作用，至单体液滴消失。由于乳胶粒数目固定，其中单体浓度恒定，聚合速率恒定。此时，乳胶粒中单体和聚合物各点一半，称为单体-聚合物乳胶粒，聚合转化率从15% 达50%。
降速期：当转化率达50%左右时，单体液滴全部消失，单体液滴中单体全部进入乳胶粒，形成单体-聚合物乳胶粒。单体液滴的消失标志着聚合的第二阶段的结束和第三阶段的开始，此时再无单体补充，聚合只能消耗单体-聚合物乳胶粒中的单体，随聚合反应的进行，单体浓度的降低，聚合速率降低，直至单体耗尽，聚合结束，最后形成聚合物乳胶粒。
四、(共5小题，总计40分)计算题（根据题目要求，计算下列各题）
⒈（14分）苯乙烯(M1)和丁二烯(M2)60℃进行自由基共聚合。
已知：r1=0。73 ，r2=1。39，，
欲得到共聚物中单体单元苯乙烯 ：丁二烯 = 3 0 ：70（质量比），的共聚物
问：⑴（12分）做曲线,
⑵ 从曲线中（或计算）得出两种单体的起始配比？（质量比）
解：⑴ 请将计算结果列入表中：
计算结果（8分）

0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0

0
0.153
0.325
0.520
0.744
1.0

x1

。

。

。

。

曲线（2分）

解⑵：

（2分）

或从曲线上求解。
⑵ （2分）为了合成组成比较均一的共聚物，应采用何种措施？
答：连续补加活泼单体丁二烯，使原料混合物组成基本不变,控制一定的转化率结束反应。
⒉ (6分)计算苯乙烯乳液聚合的聚合速率和聚苯乙烯的平均聚合度。
聚合温度为60℃，kp＝176 L/mol·s, c(M)＝5.0mol/L, N＝3.2×1014个/mL水,
ρ＝1.1×1012个分子/ mL·s。
（3分）

（3分）

⒊ ⑴(5分)氯乙烯自由基聚合时，聚氯乙烯的相对分子质量为什么与引发剂的浓度基本无关而仅决定聚合温度？
（2分）
解：氯乙烯自由基聚合时，聚氯乙烯链自由基向单体氯乙烯的转移速度很大，以致超过正常的终止速率，成为生成聚氯乙烯大分子的主要方式。
即
（3分）
CM是温度的函数。因此，聚氯乙烯的相对分子质量与引发剂的浓度基本无关而仅决定聚合温度。
⑵ (2分)氯乙烯链自由基向单体的链转移常数与温度的关系如下
(R ＝8.31 J /mol·K)
（2分）
试求：聚合温度为45℃时聚氯乙烯的平均聚合度？

⒋ (5分)等摩尔的二元酸和二元醇经外加酸催化缩聚，试证明P从0.98到0.99所需的时间与从开始到P＝0.98所需的时间相近。
等物质量的二元酸和二元醇，经外加酸催化缩聚的聚酯化反应中

时，，所需反应时间
时，，所需反应时间
所以 ，故P由0.98到0.99所需时间与从开始至P=0.98所需的时间相近。
⒌ ⑴ (6分)写出合成双酚A型环氧树脂预聚体及用乙二胺固化的化学反应方程式；
合成双酚A型环氧树脂预聚体反应式：
（3分）

双酚A型环氧树脂预聚体用乙二胺固化的固化反应方程式；

（3分）

⑵（2分）欲使1500g环氧树脂(环氧值为0.2)，用乙二胺为固化剂进行固化，试计算固化剂的用量。

五、（10分，每错一个方程式扣1分）以氯甲烷为溶剂、AlCl3为引发剂、水为共引发剂，写出异丁烯阳离子聚合有关的基元反应方程式。
链引发反应：
链增长反应：

链转移终止反应：

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