千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦高分子科學教程課后答案韓哲文主編《高分子化學》習題與解答

第一章、緒論習題與思量題

習題與思量題１.解：

(1)加聚反應(yīng)

Cl

nCH2CHCl[CH2CH]n

結(jié)構(gòu)單元和重復(fù)單元都是：CH2CH

Cl

(2)加聚反應(yīng)

CH3

nCH2C(CH3)CH3

[CH2CH]n

結(jié)構(gòu)單元和重復(fù)單元都是：

CH2CH

CH3

CH3

(3)縮聚反應(yīng)

O

[O(CH2)5C]nnHO(CH2)5

結(jié)構(gòu)單元和重復(fù)單元都是O

O(CH2)5C

(4)開環(huán)聚合反應(yīng)[CH2CH2CH2O]nnCH2CH2CH2O

結(jié)構(gòu)單元和重復(fù)單元都是：CH2CH2CH2O

（5）縮聚反應(yīng)

O

O

[HN(CH2)10NHC(CH2)8C]

HOOC(CH2)8COOH

nH2N(CH2)10NH2+

結(jié)構(gòu)單元：HN(CH2)10NH

和

O

OC(CH2)8C

(6)加聚反應(yīng)

O

O

[CNH(CH2)6NHCO(CH2)2O]nnOCN(CH2)6NCO+HO(CH2)2OH

結(jié)構(gòu)單元：

CNH(CH2)6NHC

OO

和

O(CH2)2O]n

重復(fù)單元：

CNH(CH2)6NHCO

O

O(CH2)2O]n

２.

解:（1）聚甲基丙烯酸甲酯單體為甲基丙烯酸甲酯

(2)聚丙烯酸甲酯單體為丙烯酸甲酯

nCH2CH(COOCH3)[CH2CH]n

3

(3)聚己二酸乙二酯（尼龍66）單體為乙二胺和乙二酸

H2N(CH2)6NH2nHOOC(CH2)4COOH+H[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]nOH+(2n-1)H2O

(4)聚己內(nèi)酰胺單體為己內(nèi)酰胺或氨基己酸

NH(CH2)5CO[NH(CH2)5CO]n

n

或nH2N(CH2)6COOHH[NH(CH2)5CO]nOH+(n-1)H2O

(5)聚異戊二烯單體為異戊二烯

nCH2C(CH3)CHCH[CH2C(CH3)CHCH2]

n

(6)聚碳酸酯單體為雙酚Ａ和光氣

CnHO

OHCH3

3

+nCOCl2

CH3

CH

3

CH[O

OC]ClO

n+(2n-1)HCl

nCH2C(CH3)(COOCH3)[CH2C]n

CH3

3

3.

解：(1)單體為丙烯腈

CHCHCN

CHCHCN[]nn

(2)單體為丁二烯和苯乙烯

CH2CHCHCH

2

CHCH2

CH2CHCHCH2CHCH2

+

CH2CHCHCH2CHCH2[]n

n

n

(3)單體為對苯二甲酸和乙二醇

CH3OCCOCH3+HOCH2

CH2OH

HOCH2CH2OC

COCH2CH2OH

O

O

O

O

[OCHCHC

C]n

O

O

(4)單體為甲醛

[CH2O]n

nCH2

(5)單體為環(huán)氧乙烷

或單體為乙二醇

或單體為氯乙醇

(6)單體為

４.解：

（1）高分子化合物，高分子材料；

高分子化合物指的是由多種原子以相同的，多次重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵銜接起來

的，分子量是104~106

的大分子所組成的化合物。高分子材料

（2）結(jié)構(gòu)單元，重復(fù)單元，聚合度；

構(gòu)成高分子鏈并打算高分子結(jié)構(gòu)以一定方式銜接起來的原子組合稱為結(jié)構(gòu)單元。聚合物中化學組成相同的最小單位稱為重復(fù)單元。

高分子鏈中重復(fù)單元的重復(fù)次數(shù)稱為聚合度。

（3）分子量的多簇擁性，分子量分布，分子量分布指數(shù)；

聚合物是分子量不等的同系物的混合物，其分子量或聚合度是一平均值。這種分子量的不均一性稱為分子量的多簇擁性

分子量多簇擁性可用分子量分布曲線表示。以分子量為橫坐標，以所含各種分子的分量或數(shù)量百分數(shù)為縱坐標，即得分子量的分量或數(shù)量分布曲線。分布指數(shù)用來表示分子量分布寬度，定義為：

D=

MwMn

。

（4）線型結(jié)構(gòu)大分子，體型結(jié)構(gòu)大分子；

線型高分子是由長的骨架原子組成的，也可以有取代側(cè)基。通?？梢匀芙庠谌軇┲?，固態(tài)時可以是玻璃態(tài)的熱塑性塑料，有的聚合物在常溫下呈柔順性材料，也有的是彈性體。

高分子鏈間產(chǎn)生化學結(jié)合可以生成交聯(lián)或網(wǎng)狀高分子。（5）均聚物，共聚物，共混物；

由一種單體聚合而成的聚合物叫做均聚物

由兩種或兩種以上的單體聚合而成的聚合物叫做共聚物

兩種或更多聚合物機械混合在一起叫做高分子共混物，能將兩種或多種聚合物性質(zhì)綜合在一起。

（6）碳鏈聚合物，雜鏈聚合物。

骨架原子都是碳原子的高分子又稱碳鏈高分子主鏈骨架中還含有非碳原子又稱雜鏈高分子。5．

解：wM=分子量×分量分數(shù)

=1×104

×0.5＋1×105

×0.2＋5×105

×0.2＋1×106

×0.1

=2.25×105

nM=46

5

54109.11011

.01052.01012.01015.01

?=?+?+?+?=

N

W

D=84.11=nwMM

６.

７.

解：由小分子化合物單體制備聚合物的反應(yīng)主要分成三類，它們是縮合反應(yīng)、加成反應(yīng)和開環(huán)反應(yīng)。還有另一種是由高分子化合物，經(jīng)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成另外一種結(jié)構(gòu)和性能不同的新高分子化合物下面舉例說明：

⑴縮合反應(yīng)：己二胺和己二酸縮合反應(yīng)生成尼龍－66

H2O

H

NH

CH26NH

CO

CH2

4

OH

C

On

H2NCH2NH26+HOCOCH24CO

OH

⑵加聚反應(yīng)：苯乙烯聚合

n

CH2=CH

CH2CH

n

⑶開環(huán)聚合：三氧六環(huán)開環(huán)聚合生成聚甲醛

CH2O

OCH2OCH2

′??ˉ?áCH2O

n

⑷高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)：維尼綸的工業(yè)制備

CH2CH~~~

~~~OH

OCHCH2

O

CH2

CH

CH2~~~~~~3

CH2=CH

nCH2CH~~~

~~~OCOCH3

８.

解：高分子化學是討論高分子化合物合成和反應(yīng)的一門科學，就其廣義來說。還包括聚合物的結(jié)構(gòu)和性能。

其次章、逐步聚合的習題與思量題

解答：

１.解：(1)

n

[ORCO]

(2)

[OCRCOORO],

n其所得產(chǎn)物數(shù)均聚合度與兩官能團摩爾數(shù)之比r(r≤1)和反應(yīng)程度P之間有

Xn=

1+r1+r-2rp

的關(guān)系。

(3)設(shè)反應(yīng)物二酸和三醇的相對摩爾比為x

①當x≤3/2時，r=2x/3(r≤1)。由公式

Po=

[r+rp(f-2)]1/21

得

x

2

3Po=

令Po≥1，則X≤3/4時，所得產(chǎn)物是端基主要為羥基的非交聯(lián)支化分子。

②當x≥3/2時，r=3/2x(r≤1)。同理得

x3

Po=

令Po≥1,則x≥3。即當x≥3時，所得產(chǎn)物是端基主要為羧基的非交聯(lián)支化分子。

③綜合①和②得3/4＜x＜3時，所得產(chǎn)物是交聯(lián)體型分子。

(4)設(shè)二酸∶二醇∶三醇（摩爾比）=x∶y∶1，則

①2x3+2y

1

時⑴

f=

4x

x+y+1

由Carothers方程得Po=

x+y+1

2x

令Po≥1,則

1

2x

x+y+1

⑵

聯(lián)立⑴、⑵得x–y≤1⑶即當x–y≤1時，所得產(chǎn)物端基主要為羥基的支化分子。

②1

3+2y

2x時⑷

f=

x+y+1

2(2x+3)同理

2y+3

x+y+1Po=

令Po≥1，則2y+3

1

x+y+1

⑸

聯(lián)立⑷、⑸得x–y≥2⑹

即當x–y≥2時，所得產(chǎn)物是端基主要為羧基的支化分子。

④聯(lián)立⑶、⑹得知，當1＜x-y＜2時，所得產(chǎn)物為交聯(lián)的體型分子。

３.解：Xn=

1

1-PMn=113Xn+18

４.

解：COOH+OHOCO+H2O

其中：N0——起始羥基和羧基的數(shù)目

Ｐ——平衡時反應(yīng)程度NW——平衡時H2O分子數(shù)故：K=

PNw

No(1-P)2

又：

Xn=

11-P

所以：①30294.9Xn(Xn-1)KN0Nw

nw====0.00563

②nw====0.00049

Nw

N0KXn(Xn-1)4.910099

５.

解：由于：

2

(1-P)PK=

2

所以：1-P

P

K=K(K+1)P=

得到：

1-P1Xn=

=2.3

６.1mol的己二酸和1mol的乙二醇縮聚生成2mol的水，即2×18＝36g

36

20P=

所以：

=2.25

Xn=

11-P

７.

解：外加酸催化，有：=kCot+1

Xn=

11-P

由于P1=0.98時，Xn=50；P２=0.99時，Xn=100

由kCot1+1=50，kCot2+1=100得：因此：t2=2t1

8.

解:結(jié)構(gòu)單元平均分子量＝226/2=113

(1)若分子量為15000，P＝0.995時

Xn=

15000133=123.7又由于：

Xn=

1+r

1+r-2rp

因此：r1=0.995

(2)若分子量為19000，P＝0.995時

Xn=

19000133=168.14

又由于：

Xn=1+r

1+r-2rp

因此：r1=0.998

９.解：

(1)若加入1.5%乙酸(以二元酸計)

r1=

Na

Na+2Nc1212+1.5%2==0.985

當P=0.995,

1+r1

1+r1-2r1pXn=

1+0.9851+0.985-20.9850.995==100

當P=0.999,1+r1

1+r1-2r1pXn=

1+0.9851+0.985-20.9850.998==117

(2)若加入1%乙酸(以二元酸計)

=0.99

=1212+1%2Na

Na+2Ncr1=

當P=0.995,

=100=

1+0.991+0.99-20.990.995Xn=

1+r1

1+r1-2r1p

當P=0.999,=166=

1+0.991+0.99-20.990.999Xn=

1+r1

1+r1-2r1p

kCot2

kCot1=99

49

１０.

解：1010鹽，結(jié)構(gòu)為

NH3(CH2)10NH3OOC(CH2)8COO

+-分子量是374。

尼龍1010結(jié)構(gòu)單元平均分子量M0=169

Xn=210

169

4

=118.34

假設(shè)對癸二胺P=1，按照

Xn=1+r1-r

得：r=0.983。

設(shè)Na(癸二胺)=1,Nb=1.0/0.983=1.0173，則酸值為：

(Na-Nb)MKOH2

NaM1010

=5.18

單位為mgKOH/g1010鹽

１１.

解：已知r=1,P=0.99或0.995

按照Flory分布函數(shù)，聚合度為x的聚合物的數(shù)均分布函數(shù)是：

NxN=P(1-P)

(x-1)

聚合度為x的聚合物的分量分布函數(shù)是：

(x-1)

Wx=xP(1-P)2

１２.

解：

Nx

N

=P(1-P)

(x-1)

(1)P=0.5時，二聚體的含量為：

(2-1)

=0.5(1-0.5)100%=0.5100%=25%N2

N

2

四聚體的含量為：

(4-1)

=0.5(1-0.5)100%=0.5100%=6.25%N4

N

4

(2)P=1時，二聚體和四聚體的含量都為0。

１３.

解：首先，與其平衡特征有關(guān)，在非封閉體系中

K

Pnw

Xn=

普通的反應(yīng)中，K都不夠大。而nw都不夠小

第二，與其逐步特征有關(guān)，外加酸催化體系有

Xn=1

1-P

=k2[COOH]ot+1

當t不是很大時，分子量也不大

１４.

解：(1)由一種單體舉行的縮聚為均縮聚。由兩種皆不能獨自縮聚的單體舉行的縮聚稱為混縮聚。由兩種或兩種以上單體舉行的能形成兩種或兩種以上重復(fù)單元的縮聚反應(yīng)稱為共縮聚。

(2)平均縮聚通常指平衡常數(shù)小于103的縮聚反應(yīng)。非平衡縮聚通常則指平衡常數(shù)大于103的縮聚反應(yīng)或根本不行逆的縮聚反應(yīng)。

(3)反應(yīng)程度Ｐ就是已經(jīng)反應(yīng)的官能團數(shù)與起始官能團數(shù)之比。而轉(zhuǎn)化率指反應(yīng)了的單體分子與起始單體分子數(shù)之比。

(4)摩爾系數(shù)即當量系數(shù)，指起始兩種官能團總數(shù)之比，其值小于或等于1。過量百分數(shù)

(5)假如反應(yīng)的單體中有一種或幾種三官能團或多官能團單體時，縮聚反應(yīng)生成的聚合物則是有支鏈的，甚至交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，這類縮聚反應(yīng)又稱為體型縮聚。體型縮聚舉行到某一程度時，開頭交聯(lián)，粘度驟然驟增，氣泡也難以升高，浮現(xiàn)了所謂凝膠，這時的反應(yīng)程度叫做凝膠點。(6)無規(guī)預(yù)聚體結(jié)構(gòu)預(yù)聚體

１５.

解：由于解離度α=[H+

]/[COOH]，所以

t=0時，PH=2，[H+]=10-2，[COOH]0=[H+]/α=10-2

/α。

t=t時，PH=3，[H+]=10-3，[COOH]0=[H+]/α=10-3

/α。此時反應(yīng)程度為：

P=

[COOH]o-[COOH]t[COOH]o=10-1010-2-3

-2=0.99

１６.

解：按照[COOH]0=3.1(mol/dm3

)t(h)

00.51.01.52.02.53.0

[COOH](mol/dm3

)3.11.30.830.610.480.400.34

nX1.02.383.735.086.467.759.122

nX

1.05.6913.925.841.760.183.0

以nX即(

P-11)對t,2nX即(P

-11)2

對t作圖Xn=[COOH]o

[COOH]

可知：nX～t的關(guān)系是線性關(guān)系，表明為外加酸體系由圖可知：反應(yīng)1小時，nX為3.73，即P＝0.731

反應(yīng)5小時，nX為14.62，即P＝0.932

１７.

解：體型縮聚中產(chǎn)生凝膠的充要條件：

(1)有f>2的單體參與反應(yīng)；

(2)

f>2；

(3)滿足前兩個條件下：cPP→時才干產(chǎn)生凝膠

１８.解:

(1)鄰苯二甲酸酐與等mol官能團的甘油f=3

22332+?+?=2.4

(Pc)卡=

f

2=

4

.22

=0.833Flory方程：Pc=

()[]

2

1

21

-+frrρ=0.703

(r=1,ρ=1,f=3)

鄰苯二甲酸酐與等mol官能團的季戊四醇

f=

1

24

122+?+?=2.67

(Pc)卡=67

.22

=0.749(Pc)F=

()[]

2

1

21

-+frrρ=0.577

(r=1,ρ=1,f=4)

(2)鄰苯二甲酸酐與甘油的mol比為1.50:0.98

f=98.05.13

98.022+??=++cBAAANNNfN=2.37

(Pc)卡=

37.22

2=

f=0.844(Pc)F=

()[]2

121

-+frrρ=

4

.11

=0.714

(r=