自考本科高分子材料與工程2025年高分子化學(xué)測試試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。在每小題列出的四個選項中，只有一個是符合題目要求的，請將正確選項字母填在題后的括號內(nèi)。)1.下列單體中，通常不發(fā)生加成聚合的是（）。A.乙烯B.苯乙烯C.乙酸乙烯酯D.苯酚2.在自由基聚合中，引發(fā)劑I2在熱引發(fā)條件下主要產(chǎn)生的活性中心是（）。A.I·B.I2*C.I2D.I2-3.對于一級連鎖聚合反應(yīng)，影響聚合速率的主要因素是（）。A.轉(zhuǎn)移反應(yīng)B.終止反應(yīng)C.引發(fā)反應(yīng)D.增長反應(yīng)4.下列聚合物中，屬于熱塑性聚合物的是（）。A.聚碳酸酯B.聚氨酯C.天然橡膠D.聚碳酸酯和聚氨酯5.縮合聚合反應(yīng)的單體，通常應(yīng)具備（）結(jié)構(gòu)特征。A.含有雙鍵B.含有至少兩個可參與反應(yīng)的官能團C.為芳香族化合物D.分子量較大6.聚合物鏈的立體規(guī)整性主要影響其（）。A.分子量大小B.溶解性能C.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度D.晶態(tài)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能7.在二元共聚物中，若兩種單體的reactivityratio(r1,r2)均小于1，則形成的共聚物類型最可能是（）。A.無規(guī)共聚物B.交替共聚物C.嵌段共聚物D.接枝共聚物8.聚合物主鏈中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，且主鏈碳原子之間以單鍵連接，這種聚合物屬于（）。A.脂環(huán)族聚合物B.芳香族聚合物C.含雜鏈聚合物D.無規(guī)聚合物9.下列說法中，正確的是（）。A.所有聚合物都能結(jié)晶B.晶態(tài)聚合物的密度一定大于無定形態(tài)聚合物的密度C.聚合物鏈的柔順性僅與其分子量有關(guān)D.聚合物降解一定會導(dǎo)致其分子量降低10.聚合物發(fā)生交聯(lián)后，其最主要的物理變化是（）。A.密度增加B.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高C.溶解性變好D.揮發(fā)性增加二、填空題（每空2分，共20分。請將答案寫在橫線上。)1.自由基聚合的鏈引發(fā)階段，通常由______和______兩個基元反應(yīng)構(gòu)成。2.在影響聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）的諸多因素中，分子量越大，Tg______。3.聚合物大分子鏈的構(gòu)象有多種，其中______是指聚合物鏈在空間中存在的各種卷曲、折疊狀態(tài)。4.縮聚反應(yīng)的副產(chǎn)物通常是______、水或醇。5.若聚合物分子鏈上存在大量不規(guī)則的支鏈或交聯(lián)點，則其柔順性______。6.開環(huán)聚合的單體通常是______或______。7.聚合物降解按反應(yīng)機理可分為______降解和______降解。8.用二元共聚物組成（w1）和序列分布指數(shù)（Δ1）可以表征共聚物的______和______。9.聚合物分子量分布的常用表示方法有______分布和______分布。10.聚合物溶液粘度的大小與溶液中聚合物的______、______和______等因素有關(guān)。三、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題。)1.簡述影響自由基聚合反應(yīng)速率的主要因素。2.簡述聚合物結(jié)晶過程的基本步驟。3.簡述共聚物無規(guī)共聚、交替共聚和嵌段共聚的主要區(qū)別。4.簡述聚合物熱降解的主要類型及其一般機理。四、計算題（每小題10分，共20分。請列出計算步驟，寫出結(jié)果。）1.某自由基聚合反應(yīng)，引發(fā)劑濃度為0.1mol/L，引發(fā)效率為0.8，初級自由基反應(yīng)速率常數(shù)k_p=10^5L·mol?1·s?1。試計算該聚合反應(yīng)的引發(fā)速率（r_i）和鏈增長速率（r_p）。（假設(shè)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)可忽略不計）2.某二元共聚物由A、B兩種單體組成，實驗測得該共聚物在298K時的平衡組成w_A=0.6。已知該共聚物在298K時的序列分布指數(shù)Δ1=0.3，且A的reactivityratior_A=0.5。試計算B的reactivityratior_B，并說明該共聚物屬于哪一種類型？（提示：Δ1=1+(1-2w_A)Δ/(1-Δ)，Δ=(1-r_A)/(1+r_A)）五、論述題（每小題10分，共20分。請結(jié)合所學(xué)知識，闡述下列問題。）1.試論述聚合物主鏈結(jié)構(gòu)、側(cè)基結(jié)構(gòu)和交聯(lián)密度對其力學(xué)性能（如強度、彈性、韌性）的影響。2.試論述聚合物化學(xué)改性的目的、常用方法及其對聚合物性能可能產(chǎn)生的影響。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.A5.B6.D7.A8.B9.B10.B二、填空題1.引發(fā)；鏈增長2.越高3.構(gòu)象4.小分子5.降低6.內(nèi)酯；環(huán)醚7.化學(xué)鍵；物理8.組成；結(jié)構(gòu)9.數(shù)均；重均10.分子量；濃度；粘度計常數(shù)三、簡答題1.解析：影響自由基聚合速率的主要因素包括引發(fā)劑濃度和種類、溫度、單體活性、抑制劑、鏈轉(zhuǎn)移劑等。其中，引發(fā)劑濃度直接影響引發(fā)速率；溫度升高，分子運動加劇，碰撞頻率和能量增加，引發(fā)和鏈增長速率均加快；單體活性不同，鏈增長速率常數(shù)k_p不同；抑制劑能與自由基反應(yīng)消耗自由基，使聚合速率降低；鏈轉(zhuǎn)移劑能將活性中心轉(zhuǎn)移給其他分子或自身，改變聚合度，也影響表觀速率。2.解析：聚合物結(jié)晶過程通常包括鏈段運動到位、形成晶核、晶核長大三個基本步驟。首先，聚合物鏈段需要通過運動到達(dá)有序排列的位置；然后，形成微小的晶核；最后，鏈段從晶核表面繼續(xù)排列進(jìn)入晶體，使晶體尺寸增大。3.解析：無規(guī)共聚物中兩種單體單元在鏈中的排列是無規(guī)的，序列長度短且無序；交替共聚物中兩種單體單元嚴(yán)格交替排列，序列長度理論上為1；嵌段共聚物由若干個結(jié)構(gòu)單元組成，每個嵌段為均聚物，不同嵌段之間以相界面隔開。4.解析：聚合物熱降解主要類型包括鏈?zhǔn)浇到夂妥杂苫到?。鏈?zhǔn)浇到馔ǔＶ妇酆衔锓肿渔溤跓嶙饔孟掳l(fā)生斷裂，形成小分子，并產(chǎn)生新的活性中心，這些活性中心可以繼續(xù)引發(fā)進(jìn)一步的鏈?zhǔn)綌嗔?，如熱裂解、氧化降解等。一般機理通常涉及引發(fā)（如鏈端基團異裂或熱作用產(chǎn)生活性中心）、傳播（活性中心引發(fā)鏈斷裂）和終止（活性中心相遇或被消耗）等步驟。四、計算題1.解析：引發(fā)速率r_i=Iα=k_i[M]_0=0.8*k_i*[M]_0鏈增長速率r_p=k_p[M][P]=k_p[M](k_i[M]_0/(2k_t))=k_pk_i[M]_0/(2k_t)其中k_i為引發(fā)速率常數(shù)，[M]_0為單體初始濃度，[M]為單體濃度，[P]為活性中心濃度，k_t為鏈轉(zhuǎn)移速率常數(shù)，α為引發(fā)效率。由于引發(fā)劑濃度為0.1mol/L，引發(fā)效率為0.8，初級自由基反應(yīng)速率常數(shù)k_p=10^5L·mol?1·s?1，假設(shè)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)可忽略不計（即k_t≈0），引發(fā)速率r_i=0.8*k_i*0.1mol/L。鏈增長速率r_p=k_p*0.1mol/L*(0.8*k_i*0.1mol/L/(2*0))。由于k_t通常不為零，此假設(shè)下鏈增長速率無法準(zhǔn)確計算，但通常題目會隱含k_t足夠小或給出k_t值。若按標(biāo)準(zhǔn)題意，需補充k_t值才能計算。若假設(shè)k_t不為零且題目意在考查速率常數(shù)的比值關(guān)系，則r_i/r_p=(0.8*k_i)/(k_p*0.8*k_i/2k_t)=2k_t/k_p。若無k_t值，無法得具體數(shù)值，但可表示為2k_t/10^5。若題目本身不嚴(yán)謹(jǐn)，可按r_i=0.8*k_i*0.1mol/L計算。假設(shè)k_i具體值未知，無法計算具體數(shù)值。（注：此題按原題設(shè)置存在歧義，標(biāo)準(zhǔn)計算需k_t值。此處解析側(cè)重于思路，若需精確數(shù)值需補充條件。通常此類題會給出k_t值或要求相對速率。）正確解題思路應(yīng)為：給出k_t值，如k_t=5*10^3L·mol?1·s?1，則r_i=0.8*0.1*k_i=0.08k_imol/L·s，r_p=10^5*0.1*0.08k_i/(2*5*10^3)=0.16k_imol/L·s。r_i/r_p=0.08k_i/0.16k_i=0.5。答案：r_i=0.08k_imol/L·s(假設(shè)k_i為引發(fā)速率常數(shù)),r_p=0.16k_imol/L·s(假設(shè)k_i為引發(fā)速率常數(shù))。若k_t=5*10^3L·mol?1·s?1，則r_i=0.08k_imol/L·s,r_p=0.16k_imol/L·s,r_i/r_p=0.5。2.解析：根據(jù)序列分布指數(shù)公式Δ1=1+(1-2w_A)Δ/(1-Δ)，其中Δ=(1-r_A)/(1+r_A)。已知Δ1=0.3，w_A=0.6。0.3=1+(1-2*0.6)Δ/(1-Δ)=1-0.8Δ/(1-Δ)0.3-1=-0.8Δ/(1-Δ)-0.7=-0.8Δ/(1-Δ)0.7(1-Δ)=0.8Δ0.7-0.7Δ=0.8Δ0.7=1.5ΔΔ=0.7/1.5=0.4667r_A=(1-Δ)/(1+Δ)=(1-0.4667)/(1+0.4667)=0.5333/1.4667≈0.3647r_B=1-r_A=1-0.3647=0.6353判斷共聚物類型：Δ1=0.3<1，且Δ=0.4667>0，說明共聚物為非理想共聚物。Δ1<1通常對應(yīng)無規(guī)共聚物。答案：r_B≈0.6353。該共聚物屬于非理想共聚物，更接近無規(guī)共聚物類型。五、論述題1.解析：聚合物主鏈結(jié)構(gòu)對其力學(xué)性能影響顯著。含有剛性環(huán)（如苯環(huán)）或雜原子（如氧、氮、硫）的主鏈通常導(dǎo)致鏈剛性增加，結(jié)晶度可能提高，宏觀表現(xiàn)為強度和硬度較高，但韌性、柔順性可能下降。例如，聚碳酸酯（主鏈含苯環(huán)和酯基）具有較高強度和韌性。主鏈碳鏈較長則柔順性好，但強度、硬度較低，如聚乙烯。側(cè)基結(jié)構(gòu)也重要，體積龐大、極性或不對稱的側(cè)基會增大鏈間距，限制鏈段運動，提高熔點、強度和硬度，但可能降低柔順性，甚至導(dǎo)致相分離（如聚丙烯腈）。支鏈的存在會阻礙鏈間緊密堆積，降低結(jié)晶度，使材料變軟，強度下降，但可以提高沖擊韌性。交聯(lián)是形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，交聯(lián)密度越高，聚合物越硬，強度和彈性模量越大，但韌性降低，熱塑性消失，變?yōu)闊峁绦圆牧?。交?lián)點分布不均或密度過高可能導(dǎo)致材料脆性斷裂。2.解析：聚合物化學(xué)改性的目的是為了克服純聚合物的某些不足，或賦予其特定的、優(yōu)異的性能，以滿足不同的應(yīng)用需求。常用方法包括：改變聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)，如引入新的官能團（如磺化、氯化、接枝反應(yīng)），改變單體組成或共聚組成，進(jìn)行