1、第十章計(jì)算題參考答案9. 在滌綸樹(shù)脂生產(chǎn)中，縮聚溫度為280 C此溫度下的酯化平衡常數(shù)K=4.9，欲制得數(shù)均分子量為20000的滌綸樹(shù)脂，試求反響釜內(nèi)所允許的乙二醇的最大蒸氣壓280C，乙二醇的飽和蒸氣壓 P= 5.776mmHg。和-20000/96 = 208nw = 1.13 x 10-4 mol/L答案：滌綸樹(shù)脂即聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，其結(jié)構(gòu)單元的分子量為：192/2=96故由公式:得巳=5 776x 0.000113 = 0x 133322=86 66購(gòu)即釜內(nèi)允許的乙二醇最大蒸氣壓為 Ps=0.65mmHg = 86.66Pa10. 聚酯化反響280C時(shí)的平衡常數(shù) K = 4.9,聚

2、酰胺化反響260C時(shí)平衡常數(shù) K = 305,試作 出水含量摩爾分?jǐn)?shù)表示與數(shù)均聚合度的關(guān)系圖，并討論分析其結(jié)果。答案：根據(jù)聯(lián)立求解得:岳二1負(fù)值已經(jīng)舍去所以對(duì)聚酯化反響有對(duì)聚酰胺反響有二:對(duì)水含量賦值作圖得:o o- o O o -I- Ollj從圖上可知，縮聚反響中水含量對(duì)數(shù)均分子量影響很大，特別是當(dāng)平衡常 數(shù)較小時(shí)，水含量對(duì)聚合度影響非常嚴(yán)重。要想獲得較高的聚合度，例如200左右，就必須使殘存的小分子副產(chǎn)物極低。 而對(duì)于平衡常數(shù)較大的縮聚反響， 要 到達(dá)同樣的聚合度，小分子副產(chǎn)物含量可適當(dāng)高一些，亦即，對(duì)小分子副產(chǎn)物的 排除可適當(dāng)放寬。11. 制造尼龍-66時(shí)，為了保持己二酸和己二胺的等摩

3、爾比，通常先使二者成鹽，然后于254 C(K=300)進(jìn)行縮聚。假設(shè)反響在密閉容器中進(jìn)行，當(dāng)反響進(jìn)行t小時(shí)后，測(cè)得體系中殘留水為0.25mol/L。試寫(xiě)出成鹽方程式，并計(jì)算所得縮聚物的平均聚合度。答案：尼龍-66鹽的形成:H3 NtCHr)eNHjH I OOC5, MOO亠假設(shè)起始氨基、羧基的摩爾濃度均為1mol/L，成鹽后在密閉谷器中縮聚，達(dá)平衡時(shí),氨基及羧基的量為C mol/L那么生成聚合物為(1 - c) mol/L，與殘留水的量 n相同，均為0.25mol/L，那么依照平衡反響式得到：，(1 C) 2/c2依據(jù)平均聚合度丄1-P 和 P =1 - c代入得:故，縮聚物得平均聚合度為6

4、912. 從對(duì)苯二甲酸(1mol)和乙二醇(1mol)聚酯化反響體系中，共分出水18克，求產(chǎn)物的平均分子量和反響程度，設(shè)平衡常數(shù)K = 4。答案：設(shè)別離出18g水后，反響到達(dá)平衡的反響程度為 p,此時(shí)分子量為-* CO + H?O起始官能團(tuán)數(shù)：NoNo00t 時(shí)刻官能團(tuán)數(shù)：M(1 P) No(1 P)PNoNw殘留水分子數(shù)二生成的水分子數(shù)一排出的水分子數(shù)：根據(jù):1818x2代入數(shù)據(jù):解得:戸=0 771192數(shù)均分子量:胚=4.4 x=422 4 213. 生產(chǎn)尼龍-66，想獲得數(shù)均分子量為13500的產(chǎn)品，采用己二酸過(guò)量的方法，假設(shè)使反響程度P到達(dá)0.994,試求己二胺和己二酸的配料比。答案

5、：解：當(dāng)己二酸過(guò)量時(shí)，尼龍-66的分子結(jié)構(gòu)為:HOfCO(CHJ4CONH(CH2)6NH;CO(CH2COOH那么結(jié)構(gòu)單元的平均分子量 M= (112 + 114)/2=11313500-H6_11qJ, 0113當(dāng)反響程度P = 0.994時(shí)，求r值:118 =1+廠(chǎng)1 + r- 2x0 994r己二胺和己二酸的配料比14. 在合成尼龍-66時(shí)，在464kg66鹽中參加了 1kg醋酸，最終所得尼龍-66的聚合度為150, 請(qǐng)解釋造成這種情況的可能原因。答案：66鹽結(jié)構(gòu)NHafCHsJeNHs OOC(CH2)uCOO_IAr2G2366鹽的摩爾數(shù)二464X 10/262 = 1771.0m

6、ol，那么起始氨基及羧基得量為:Na= Nb=2X 1771.0 mol醋酸中羧基的量為：Ng 1000/60=16.67 mol2x1771 .0一 N廿=0 99072x1771 .Q+2KLfi.67如果氨基反響程度可達(dá)p= 1,由于醋酸分子的封鎖作用，其數(shù)均聚合度:宅 1+r1+0.9907 =Pr= 1-UJP07現(xiàn)在所得縮聚物的聚合度為150,說(shuō)明除了醋酸封鎖鏈造成大分子停止增長(zhǎng) 外，還有其他因素，如脫羧使端基死亡，分子量不能增加。還有p1的原因，且這一可能性更大，分析如下:由1 ，代入數(shù)據(jù):1+尸-旳1十旳口 1 + 0.9907-2x0.9907可求得：P= 0.9980，此時(shí)

7、相應(yīng)的聚合度為150。15. 尼龍1010是根據(jù)1010鹽中過(guò)量的癸二酸控制分子量的。如果要求合成尼龍1010的分子量為2X104，問(wèn)尼龍1010鹽的酸值(以 mg KOH/g 1010鹽計(jì)算)應(yīng)是多少？答案：解：1010鹽結(jié)構(gòu)式為：NHa+(CH0 1oNHOOC(CH8COQ 分子量 M1= 374尼龍 1010 的結(jié)構(gòu)為：一I- - : - -!-：-丄 1其結(jié)構(gòu)單元平均分子量 M = 338/2=169JK=2xlO*/169= 118.34假設(shè)對(duì)癸二胺的反響程度P= 1，一-i - | ； -1 -尸1.-尸所謂酸值是指中和1g樹(shù)脂中游離酸所需要KOH勺毫克數(shù)。而1010鹽的酸 值是

8、指中和1g1010鹽中游離酸所需要的KOHt克數(shù)。在1g1010鹽中，胺基摩爾數(shù)：一 :一A/ioijc M ioijo羧基的摩爾數(shù)：_2_ r rM 1010故游離的羧基摩爾數(shù)為.,-， 也等于KOH勺摩爾數(shù) M wit V2191丄酸心歸霄滋皿八訂扇T gw匸叫曲磯咖鹽16. 由已二胺和已二酸合成聚酰胺K=365 。 1 如果已二胺和已二酸等mol反響，估算封閉體系的Xn最大可達(dá)多少？ 2如果已二胺和已二酸等 mol 已二胺和已二酸均為 2mol反響，要到達(dá) Xn=100的聚合物，體系中水應(yīng)控制在多少？ 3如果已二胺和已二酸非等mol反響，要求當(dāng)反響程度為0.995時(shí)分子量Mn控制為160

9、00,試計(jì)算兩單體的當(dāng)量系數(shù)r和過(guò)量分率q o答案：(1) .- - -(2)=|Z9lA = 2x2 = 4設(shè) P=1 貝U：、13丿(3)= (16000/226)x2=141.6P=0.995r 二 0.夕96衛(wèi)二 0.00417. 工業(yè)上為了合成具有一定分子量的聚酰胺-1010，一般先將癸二胺M1 =172 和癸二酸M2 =202制備成“101鹽，然后再進(jìn)行縮聚?，F(xiàn)該“101鹽為中性，因此另加1.0%以 單體總數(shù)計(jì)mol的苯甲酸M =122作為官能團(tuán)封鎖劑控制聚酰胺 -1010的分子量，假設(shè)反響 程度P= 0.998。寫(xiě)出合成聚酰胺-1010有關(guān)的聚合反響方程式。計(jì)算該聚酰胺-1010的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量。答案：(1合成聚酰胺-1010有關(guān)的聚合反響方程式:H2N(CH2)ioNH2 + HOOC(CH2)aCOOH%aC(CHisGO“ 1010鹽為中性，意味著-NH2=-COOH,那么參加單官能團(tuán)化合物苯甲 酸做分子量穩(wěn)定劑，控制尼龍1010的分子量：月H址譏陽(yáng)為1角H3 %OC(CH2)gCO =*H HO0H+N(CH2)