2025年聚合工藝考試及答案一、單項(xiàng)選擇題（共15題，每題2分，共30分）1.自由基聚合中，引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基的過程屬于（）。A.鏈引發(fā)階段B.鏈增長(zhǎng)階段C.鏈終止階段D.鏈轉(zhuǎn)移階段2.懸浮聚合中，分散劑的主要作用是（）。A.提供反應(yīng)場(chǎng)所B.穩(wěn)定單體液滴，防止團(tuán)聚C.調(diào)節(jié)聚合速率D.提高產(chǎn)物分子量3.縮聚反應(yīng)中，若兩種單體的官能度均為2且等物質(zhì)的量投料，反應(yīng)程度p=0.95時(shí)，平均聚合度Xn為（）。A.10B.20C.30D.404.乳液聚合的主要反應(yīng)場(chǎng)所是（）。A.單體液滴B.水相C.膠束D.聚合物顆粒5.本體聚合的主要缺點(diǎn)是（）。A.產(chǎn)物純度低B.傳熱困難，易局部過熱C.需大量溶劑，成本高D.分子量分布過窄6.陰離子聚合中，活性中心通常為（）。A.自由基B.碳正離子C.碳負(fù)離子D.配位中心7.聚合反應(yīng)中，引發(fā)劑的半衰期t1/2與分解速率常數(shù)kd的關(guān)系為（）。A.t1/2=ln2/kdB.t1/2=kd/ln2C.t1/2=1/kdD.t1/2=kd8.生產(chǎn)高密度聚乙烯（HDPE）時(shí)，通常采用的聚合工藝是（）。A.自由基聚合（高壓法）B.配位聚合（低壓法）C.溶液聚合D.乳液聚合9.以下不屬于縮聚反應(yīng)特征的是（）。A.逐步反應(yīng)B.有小分子副產(chǎn)物C.分子量隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而增大D.反應(yīng)初期轉(zhuǎn)化率即達(dá)90%以上10.懸浮聚合與乳液聚合的主要區(qū)別在于（）。A.是否使用引發(fā)劑B.分散介質(zhì)的種類C.單體在介質(zhì)中的分散狀態(tài)D.產(chǎn)物的分子量11.自由基聚合中，自動(dòng)加速現(xiàn)象（凝膠效應(yīng)）的主要原因是（）。A.引發(fā)劑濃度增加B.單體濃度降低C.鏈終止速率因粘度增大而顯著下降D.鏈增長(zhǎng)速率常數(shù)增大12.生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）時(shí)，工業(yè)上常用的聚合方法是（）。A.本體聚合B.溶液聚合C.懸浮聚合D.乳液聚合13.配位聚合中，ZieglerNatta催化劑的主催化劑通常是（）。A.過渡金屬鹵化物（如TiCl4）B.烷基鋁（如AlEt3）C.路易斯酸D.過氧化物14.聚合反應(yīng)中，若溫度升高，自由基聚合的聚合度通常會(huì)（）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小15.以下哪種聚合物通常通過縮聚反應(yīng)制備？（）A.聚乙烯B.聚苯乙烯C.尼龍66D.聚氯乙烯二、多項(xiàng)選擇題（共5題，每題3分，共15分。每題至少有2個(gè)正確選項(xiàng)，錯(cuò)選、漏選均不得分）1.乳液聚合的基本組成包括（）。A.單體B.乳化劑C.引發(fā)劑D.分散劑2.影響自由基聚合速率的主要因素有（）。A.單體濃度B.引發(fā)劑濃度C.溫度D.分子量調(diào)節(jié)劑3.本體聚合的優(yōu)點(diǎn)包括（）。A.產(chǎn)物純度高B.工藝簡(jiǎn)單，無需分離介質(zhì)C.傳熱容易控制D.分子量分布寬4.縮聚反應(yīng)中，提高產(chǎn)物分子量的措施有（）。A.提高反應(yīng)程度pB.保持單體等物質(zhì)的量比C.降低反應(yīng)溫度D.及時(shí)移除小分子副產(chǎn)物5.配位聚合的特點(diǎn)包括（）。A.可制備立構(gòu)規(guī)整聚合物B.活性中心為離子型C.需使用ZieglerNatta等催化劑D.反應(yīng)機(jī)理為自由基聚合三、填空題（共10空，每空2分，共20分）1.自由基聚合的三個(gè)基元反應(yīng)是鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)和__________。2.懸浮聚合中，分散介質(zhì)通常為__________，單體以液滴形式分散其中。3.乳液聚合中，乳化劑的作用是降低表面張力、形成膠束和__________。4.縮聚反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征是__________（填“逐步”或“連鎖”）進(jìn)行。5.配位聚合中，聚合物的立構(gòu)規(guī)整度主要由__________決定。6.自由基聚合中，聚合度公式為Xn=kp[M]/(2kt^0.5(fkd)^0.5[I]^0.5)，其中kp代表__________。7.生產(chǎn)丁苯橡膠時(shí)，工業(yè)上常用的聚合方法是__________。8.本體聚合的關(guān)鍵控制參數(shù)是__________，否則易因散熱不良導(dǎo)致爆聚。9.縮聚反應(yīng)中，若單體官能度f>2，可能發(fā)生__________反應(yīng)，形成體型聚合物。10.離子聚合中，活性中心易受__________（如水、醇）影響而失活，因此需嚴(yán)格控制體系純度。四、簡(jiǎn)答題（共4題，每題6分，共24分）1.比較懸浮聚合與乳液聚合的異同點(diǎn)（從分散介質(zhì)、分散狀態(tài)、產(chǎn)物特征、反應(yīng)場(chǎng)所等方面分析）。2.解釋自由基聚合中“自動(dòng)加速現(xiàn)象”的產(chǎn)生原因及對(duì)聚合反應(yīng)的影響。3.簡(jiǎn)述縮聚反應(yīng)中“官能度”的定義，并說明官能度對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響（舉例說明）。4.配位聚合與自由基聚合的主要區(qū)別有哪些？（從催化劑、活性中心、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)等方面回答）五、計(jì)算題（共2題，每題8分，共16分）1.某自由基聚合體系中，單體濃度[M]=5mol/L，引發(fā)劑濃度[I]=0.01mol/L，引發(fā)劑分解速率常數(shù)kd=2×10^6s^1，鏈增長(zhǎng)速率常數(shù)kp=1×10^3L/(mol·s)，鏈終止速率常數(shù)kt=1×10^7L/(mol·s)，引發(fā)劑效率f=0.8。（1）計(jì)算聚合速率Rp（單位：mol/(L·s)）；（2）計(jì)算動(dòng)力學(xué)鏈長(zhǎng)ν。2.己二酸與己二胺縮聚制備尼龍66，若兩種單體的物質(zhì)的量比為1:1，反應(yīng)程度p=0.995。（1）計(jì)算數(shù)均聚合度Xn；（2）若己二胺過量1%（物質(zhì)的量比為1:1.01），求反應(yīng)程度p=0.995時(shí)的Xn。（提示：Carothers方程：Xn=(1+r)/(1+r2rp)，r為官能團(tuán)物質(zhì)的量比）六、綜合分析題（共1題，15分）某企業(yè)采用懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC），生產(chǎn)過程中出現(xiàn)以下問題：（1）聚合后期反應(yīng)釜內(nèi)溫度波動(dòng)大，局部溫度過高；（2）產(chǎn)物顆粒粒徑分布寬，大顆粒比例超標(biāo)。請(qǐng)結(jié)合懸浮聚合工藝原理，分析可能的原因及解決措施。2025年聚合工藝考試答案一、單項(xiàng)選擇題1.A2.B3.B（Xn=1/(1p)=20）4.C5.B6.C7.A8.B9.D10.C11.C12.C13.A14.B（溫度升高，鏈終止速率增加更快）15.C二、多項(xiàng)選擇題1.ABC（分散劑是懸浮聚合的組分）2.ABCD（分子量調(diào)節(jié)劑影響鏈轉(zhuǎn)移，間接影響速率）3.AB4.ABD（降低溫度可能減緩反應(yīng)速率，但對(duì)分子量的影響需結(jié)合平衡）5.ABC（配位聚合機(jī)理為插入聚合，非自由基）三、填空題1.鏈終止2.水3.穩(wěn)定乳膠粒4.逐步5.催化劑結(jié)構(gòu)6.鏈增長(zhǎng)速率常數(shù)7.乳液聚合8.溫度（或傳熱）9.交聯(lián)10.雜質(zhì)（或極性物質(zhì)）四、簡(jiǎn)答題1.相同點(diǎn)：均以水為分散介質(zhì)，需添加分散劑或乳化劑穩(wěn)定體系，產(chǎn)物為固體顆粒。不同點(diǎn)：分散狀態(tài)：懸浮聚合中單體以較大液滴（0.1~1mm）分散，乳液聚合中單體以膠束（10~100nm）分散；反應(yīng)場(chǎng)所：懸浮聚合在單體液滴內(nèi)，乳液聚合在膠束/乳膠粒內(nèi)；產(chǎn)物特征：懸浮聚合產(chǎn)物顆粒較大（如PVC樹脂），乳液聚合產(chǎn)物為膠乳（需凝聚后得到細(xì)顆粒）；分散劑類型：懸浮聚合用無機(jī)或高分子分散劑（如聚乙烯醇），乳液聚合用乳化劑（如十二烷基磺酸鈉）。2.原因：自由基聚合后期，體系粘度增大，鏈自由基擴(kuò)散受阻，鏈終止速率常數(shù)kt顯著下降；而單體仍可擴(kuò)散至活性中心，鏈增長(zhǎng)速率常數(shù)kp變化不大，導(dǎo)致Rp=kp[M](fkd/kt)^0.5[I]^0.5增大，出現(xiàn)自動(dòng)加速。影響：有利方面是提高聚合速率；不利方面是放熱集中，易導(dǎo)致局部過熱，使分子量分布變寬，甚至爆聚。3.官能度定義：?jiǎn)误w分子中能參與聚合反應(yīng)的官能團(tuán)數(shù)目（如乙二醇官能度f=2，甘油f=3）。對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響：f=2時(shí)，線性縮聚（如尼龍66）；f≥3時(shí)，支化或交聯(lián)（如甘油與鄰苯二甲酸酐縮聚生成體型樹脂）；若兩種單體官能度均為2且等物質(zhì)的量，得線性高聚物；若不等或含f>2單體，可能生成支化或交聯(lián)結(jié)構(gòu)。4.主要區(qū)別：催化劑：配位聚合用ZieglerNatta等絡(luò)合催化劑，自由基聚合用引發(fā)劑（如過氧化物）；活性中心：配位聚合為金屬碳鍵活性中心（插入機(jī)理），自由基聚合為自由基；產(chǎn)物結(jié)構(gòu)：配位聚合可制備立構(gòu)規(guī)整聚合物（如等規(guī)聚丙烯），自由基聚合產(chǎn)物通常無規(guī)；反應(yīng)條件：配位聚合需嚴(yán)格無氧、無水，自由基聚合對(duì)雜質(zhì)容忍度較高。五、計(jì)算題1.（1）聚合速率公式：Rp=kp[M](fkd/kt)^0.5[I]^0.5代入數(shù)據(jù)：Rp=1×10^3×5×(0.8×2×10^6/1×10^7)^0.5×(0.01)^0.5=5×10^3×(1.6×10^13)^0.5×0.1=5×10^3×(4×10^7)×0.1=2×10^4mol/(L·s)（2）動(dòng)力學(xué)鏈長(zhǎng)ν=Rp/(2fkd[I])（注：或ν=kp[M]/(2(ktfkd)^0.5[I]^0.5)）ν=(1×10^3×5)/(2×(1×10^7×0.8×2×10^6)^0.5×(0.01)^0.5)=5×10^3/(2×(1.6×10^1)^0.5×0.1)=5×10^3/(2×4×0.1)=5×10^3/0.8=62502.（1）等物質(zhì)的量時(shí)，r=1，Xn=1/(1p)=1/(10.995)=200（2）己二胺過量1%，r=1/1.01≈0.9901Xn=(1+r)/(1+r2rp)=(1+0.9901)/(1+0.99012×0.9901×0.995)=1.9901/(1.99011.9703)=1.9901/0.0198≈100.5六、綜合分析題問題（1）溫度波動(dòng)大、局部過熱的原因及措施：原因：懸浮聚合后期單體轉(zhuǎn)化率升高，體系粘度增大，傳熱效率下降；攪拌槳設(shè)計(jì)不合理或轉(zhuǎn)速不足，導(dǎo)致物料混合不均，熱量無法及時(shí)導(dǎo)出。措施：優(yōu)化攪拌槳類型（如采用推進(jìn)式或框式槳），提高攪拌轉(zhuǎn)速；增加夾套或內(nèi)冷管的換熱面積，采用低溫水或冷凍鹽水強(qiáng)化冷卻