高分子簡答題

1、第一章 緒論 1、與低分子化合物相比，高分子化合物有什么特點？能否用蒸餾的方法提純高分子化合物？ 答：與低分子化合物相比，高分子化合物主要特點有：（1）相對分子質(zhì)量很大，通常在104106之間；（2）合成高分子化合物的化學(xué)組成比較簡單，分子結(jié)構(gòu)有規(guī)律性；（3）各種合成聚合物的分子形態(tài)是多種多樣的；（4）一般高分子化合物實際上是由相對分子質(zhì)量大小不等的同系物組成的混合物，其相對分子質(zhì)量只具有統(tǒng)計平均的意義及多分散性；（5）由于高分子化合物相對分子質(zhì)量很大，因而具有與低分子化合物完全不同的物理性質(zhì)。 不能。由于高分子化合物分子間作用力往往超過高分子主鏈內(nèi)的鍵合力，當(dāng)溫度升高到汽化溫度以前，就發(fā)生主

2、鏈的斷裂和分解，從而破壞了高分子化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，因而不能用蒸餾的方法提純高分子化合物。 2、何謂相對分子質(zhì)量的多分散性? 如何表示聚合物相對分子質(zhì)量的多分散性? 答: 聚合物是相對分子質(zhì)量不等的同系物的混合物,其相對分子質(zhì)量或聚合度是一平均值.這種相對分子質(zhì)量的不均一性稱為相對分子質(zhì)量的多分散性.相對分子質(zhì)量多分散性可以用重均分子量和數(shù)均分子量的比值來表示.這一比值稱為多分散指數(shù), 其符號為D. 即D =Mw/Mn.分子量均一的聚合物其D為1.D越大則 聚合物相對分子質(zhì)量的多分散程度越大. 相對分子質(zhì)量多分散性更確切的表示方法可用相對分子質(zhì)量分布曲線表示.以相對分子質(zhì)量為橫坐標(biāo), 以所含各種

3、分子的質(zhì)量或數(shù)量百分數(shù)為縱坐標(biāo), 即得相對分子質(zhì)量的質(zhì)量或數(shù)量分布曲線.相對分子質(zhì)量分布的寬窄將直接影響聚 合物的加工和物理性能. 聚合物相對分子質(zhì)量多分散性產(chǎn)生的原因注意由聚合物形成過程的統(tǒng)計特性所決定.3、各舉三例說明下列聚合物 (1)天然無機高分子，天然有機高分子，生物高分子。 (2)碳鏈聚合物，雜鏈聚合物。 (3)塑料，橡膠，化學(xué)纖維，功能高分子。 答：(1)天然無機高分子:石棉、金剛石、云母；天然有機高分子:纖維素、土漆、天然橡膠； 生物高分子：蛋白質(zhì)、核酸 (2)碳鏈聚合物:聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯；雜鏈聚合物:聚甲醛、聚酰胺、聚酯 (3)塑料：PE、PP、PVC、PS；橡膠：丁苯

4、橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠 化學(xué)纖維:尼龍、聚酯、腈綸、丙綸;功能高分子:離子交換樹脂、光敏高分子、高分子催化劑 4、什么叫熱塑性塑料？什么叫熱固性塑料？試各舉兩例說明。 熱塑性塑料是指可反復(fù)進行加熱軟化或熔化而再成型加工的塑料，其一般由線型或支鏈型聚合物作為基材。如以PE、PP、PVC，PS和PMMA等聚合物為基材的塑料。 熱固性塑料是指只能進行一次成型加工的塑料，其一般由具有反應(yīng)活性的低聚物作基材，在成型加工過程中加固化劑經(jīng)交聯(lián)而變?yōu)轶w型交聯(lián)聚合物。一次成型后加熱不能再軟化或熔化，因而不能再進行成型加工。其基材為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂和脲醛樹脂等。 5、高分子鏈的結(jié)構(gòu)形

5、狀有幾種? 它們的物理、化學(xué)性質(zhì)有何不同? 答: 高分子鏈的形狀主要有直線形、支鏈形和網(wǎng)狀體形三種,其次有星形、梳形、梯形等(它們可以視為支鏈或體形的特例). 直線性和支鏈形高分子靠范德華力聚集在一起, 分子間力較弱.宏觀物理性質(zhì)表現(xiàn)為密度小、強度低.聚合物具有熱塑性, 加熱可融化, 在溶劑中可溶解. 其中支鏈形高分子由于支鏈的存在使分子間距離較直線形的大, 故各項指標(biāo)如結(jié)晶度、密度、強度等比直線形的低,而溶解性能更好, 其中對結(jié)晶度的影響最為顯著. 網(wǎng)狀體形高分子分子鏈間形成化學(xué)鍵, 其硬度、力學(xué)強度大為提高. 其中交聯(lián)程度低的具有韌性和彈性, 加熱可軟化但不熔融, 在溶劑中可溶脹但不溶解.

6、 交聯(lián)程度高的, 加熱不軟化, 在溶劑中不溶解.第二章 逐步聚合反應(yīng) 1、連鎖聚合與逐步聚合的三個主要區(qū)別是什么？ 增長方式：連鎖聚合總是單體與活性種反應(yīng)，逐步聚合是官能團之間的反應(yīng)，官能團可以來自于單體、低聚體、多聚體、大分子 單體轉(zhuǎn)化率：連鎖聚合的單體轉(zhuǎn)化率隨著反應(yīng)的進行不斷提高，逐步聚合的單體轉(zhuǎn)化率在反應(yīng)的一開始就接近100% 聚合物的分子量：連鎖聚合的分子量一般不隨時間而變，逐步聚合分子量隨時間的增加而增加 2、從時間轉(zhuǎn)化率、相對分子質(zhì)量轉(zhuǎn)化率關(guān)系討論連鎖聚合與逐步聚合間的相互關(guān)系與差別。 答：從轉(zhuǎn)化率和時間的關(guān)系看：連鎖聚合，單體轉(zhuǎn)化率隨時間延長而逐漸增加；逐步聚合，反應(yīng)初期單體消耗

7、大部分，隨后單體轉(zhuǎn)化率隨時間延長增加緩慢。 從相對分子質(zhì)量與轉(zhuǎn)化率關(guān)系看：連鎖聚合，在任何時刻均生成高分子量的聚合物；逐步聚合，反應(yīng)初期只生成低聚物，隨轉(zhuǎn)化率增加，聚合物相對分子質(zhì)量逐漸增加，高分子量的聚合物需數(shù)十小時才能生成。 3、如何用實驗測定一未知單體的聚合反應(yīng)是以逐步聚合還是以連鎖聚合機理進行的. 答: 一般可以通過測定聚合物分子質(zhì)量或單體轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)時間的關(guān)系來鑒別. 隨反應(yīng)時間的延長, 相對分子質(zhì)量逐漸增大的聚合反應(yīng)屬逐步聚合反應(yīng). 聚合很短時間后相對分子質(zhì)量就不隨反應(yīng)時間延長而增大的聚合反應(yīng)屬連鎖聚合. 單體迅速轉(zhuǎn)化, 而轉(zhuǎn)化率基本與聚合時間無關(guān)的聚合反應(yīng)屬逐步聚合. 4、舉例說

8、明鏈?zhǔn)骄酆吓c加聚反應(yīng)、逐步聚合與縮聚反應(yīng)間的關(guān)系與區(qū)別。 答：絕大多數(shù)烯類單體的加聚反應(yīng)屬于連鎖聚合，如聚甲基丙烯酸甲酯的合成、聚苯乙烯的合成，都屬于加聚和連鎖聚合。但反過來，并不是所有的連鎖聚合都是加聚反應(yīng)，如3-甲基-1-丁烯的聚合，反應(yīng)是連鎖聚合，但由于發(fā)生氫轉(zhuǎn)移，其最終產(chǎn)物不是加聚物，不屬于加聚反應(yīng)。 絕大多數(shù)縮聚反應(yīng)屬于逐步聚合反應(yīng)。如尼龍-6,6的合成，反過來，不是所有逐步聚合都屬縮聚反應(yīng)，如聚氨酯的合成，屬逐步聚合，但產(chǎn)物卻是加聚產(chǎn)物。 5、常用的逐步聚合方法有幾種？各自的主要特點是什么？ 熔融縮聚： 優(yōu)點：生產(chǎn)工藝過程簡單，生產(chǎn)成本較低?？蛇B續(xù)法生產(chǎn)直接紡絲。聚合設(shè)備的生產(chǎn)能力

9、高。 缺點：反應(yīng)溫度高，要求單體和縮聚物在反應(yīng)溫度下不分解，單體配比要求嚴(yán)格；反應(yīng)物料粘度高，小分子不易脫除。局部過熱可能產(chǎn)生副反應(yīng)，對聚合設(shè)備密封性要求高。 適用范圍：廣泛用于大品種縮聚物，如聚酯、聚酰胺的生產(chǎn)。 溶液縮聚： 優(yōu)點：溶劑存在下可降低反應(yīng)溫度,避免單體和產(chǎn)物分解，反應(yīng)平穩(wěn)易控制。 可與產(chǎn)生的小分子共沸或與之反應(yīng)而脫除。聚合物溶液可直接用作產(chǎn)品 缺點：溶劑可能有毒，易燃，提高了成本。增加了縮聚物分離、精制、溶劑回收等工序。 生產(chǎn)高分子量產(chǎn)品時須將溶劑蒸出后進行熔融縮聚。 適用范圍：適用于單體或縮聚物熔融后易分解的產(chǎn)品生產(chǎn)，主要是芳香族聚合物，芳雜環(huán)聚合物等的生產(chǎn)。 界面縮聚： 優(yōu)

10、點：反應(yīng)聚條件緩和，反應(yīng)是不可逆的。對兩種單體的配比要求不嚴(yán)格。 缺點：必須使用高活性單體，如酰氯。需要大量溶劑。產(chǎn)品不易精制。 適用范圍：適用于氣液相、液液相界面縮聚和芳香族酰氯生產(chǎn)芳酰胺等特種性能聚合物。 6、界面聚合體系的基本組成有哪些?對單體有何要求?水相通常為堿性, 原因何在?聚合速率是化學(xué)控制還是擴散控制?試舉出幾種利用界面聚合法進行工業(yè)生產(chǎn)的聚合物品種. 答：界面縮聚體系的基本組分有：互不相溶的兩種溶劑例如水和CCl4；兩種帶活潑基團的單體（通常為二元胺和二酰氯），分別溶于溶劑中，有時還加入表面活性劑（如季銨鹽）。 所用單體必須是高活性的含活潑反應(yīng)基團的雙官能團化合物，例如含活潑

11、氫的二元胺或雙酚A與含活潑氯的己二酰氯或光氣（Cl-COCl）等。水相為堿性是為了中和縮聚生成的HCl。從這個意義上說，堿性可提高縮聚率，使縮聚成為不可逆反應(yīng)。 由于含活潑氫官能團和酰氯之間的反應(yīng)極快，故聚合速率主要取決與二胺和二酰氯擴散至兩相界面的擴散速率，因而界面縮聚屬擴散控制（物理），為了促進單體在溶劑中的擴散，縮聚反應(yīng)常在攪拌下進行。 利用界面縮聚進行生產(chǎn)的品種有聚碳酸酯，聚酰胺，聚苯酯和新型聚間苯二甲酰間苯二胺纖維等。 7、界面縮聚的特點是什么? 界面縮聚是不平衡縮聚,需采用高反應(yīng)活性的單體，反應(yīng)可在低溫下進行,逆反應(yīng)的速率很低,甚至為0。屬于不平衡縮聚。縮聚中產(chǎn)生的小分子副產(chǎn)物容易

12、除去,不需要熔融縮聚中的真空設(shè)備。同時,由于溫度較低避免了高溫下產(chǎn)物氧化變色降解等不利問題。 反應(yīng)溫度低,相對分子質(zhì)量高。 反應(yīng)總速率與體系中單體的總濃度無關(guān),而僅決定于界面處的反應(yīng)物濃度.只要及時更換界面,就不會影響反應(yīng)速率。聚合物的相對分子質(zhì)量與反應(yīng)程度、本體中官能團物質(zhì)的量之比關(guān)系不大, 但與界面處官能團物質(zhì)的量有關(guān). 界面縮聚由于需要高反應(yīng)活性單體,大量溶劑的消耗,使設(shè)備體積寵大,利用率低。因此,其應(yīng)用受到限制。 8、試解釋為什么聚氯乙烯在200oC以上加工會使產(chǎn)品顏色變深？為什么聚丙烯腈不能采用熔融紡絲而只能采用溶液紡絲？ 答：聚氯乙烯加入到200以上會發(fā)生分子內(nèi)和分子間脫去HCl反應(yīng)，使主鏈部分帶有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)而使顏色變深。聚丙烯腈在高溫條件下會發(fā)生環(huán)化反應(yīng)而不會熔融，所以只能采用溶液紡絲。 9、要控制線形縮聚反應(yīng)的分子量，可以采取什么措施？ 調(diào)整兩種官能團的配比加入單官能團化合物 10、聚酯化反應(yīng)制備線形縮聚物，什么情況下是二級反應(yīng)？什么情況下是三級反應(yīng)？工業(yè)生產(chǎn)中屬于幾級反應(yīng)？ 外加酸是二級反應(yīng)，自催化是三級反應(yīng)，工業(yè)生產(chǎn)中屬于二級反應(yīng) 11、歸納體型縮聚反應(yīng)的特點及必要而充分的條件；比較pc、pcf、ps三種凝膠點的大小并解釋原因。 答：體型縮聚反應(yīng)的特點有三：(1)可分階段進行