1、 1 高分子化学 复习题答案 一 .名词解释 1. 热塑性高聚物 在熔融状态下塑化 , 冷却后定型 , 再加热又形成一个新的形状 , 如此反复若干次 , 从结构上看 , 没有大分子链的严重断裂 ,其性质也不会发生显著变化 , 这样的高聚物成为热塑性高聚物 . 2. 聚合度 聚合物中重复结构单元重复次数称为聚合度 . 3. 单体 带有某种官能团、并具有聚合能力的低分子化合物 , 或能形成高分子化合物中结构单元的原低分子化合物称为该聚合物的单体 . 4. 重复结构单元 重复组成高分子分子结构的最小的结构单元。 5. 阻聚剂和缓聚剂 有些物质能与初级自由基及增长 自由基反应 ,生成非自由基或活性过低
2、而不能增长的自由基 ,使聚合反应受到抑制。 . 根据抑制程度可将这些物质分为 : 阻聚剂 : 能终止所有自由基并使聚合反应完全停止到这些物质耗尽为止。 缓聚剂 : 只能终止一部分自由基而使聚合速率降低。 这两类物质的作用 ,只有程度不同而非本质区别。 6. 高分子化合物 也叫聚合物分子或大分子，具有高的相对分子量，其结构必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元实际上或概念上是由相应的小分子衍生而来。高分子化合物或称聚合物，是由许多单个高分子（聚合物分子）组成的物质 . 2 7. 结构单元 构成高分 子链并决定高分子结构以一定方式链接起来的原子组合称为结构单元。 8. 单体单元 聚合物中具有
3、与单体相同化学组成而不同电子结构的单元称为单体单元 . 9. 通用塑料 通用塑料指产量大 , 成本低和应用广泛的一类塑料 . 10. 工程塑料 广义地说 , 工程塑料是作为工程材料或结构材料的塑料 ; 狭义地说 , 一般是指具有某些金属性能 , 能承受一定外力作用 , 并有良好的机械性能和尺寸稳定性 , 以及在较高或较低温度下仍能保持其优良性能的塑料 . 11. 均聚物 由一中单体进行的缩聚反应称为均缩聚 12. 混聚物 由两种带不同官能团的单体进行的缩聚反应称为混缩聚 . 13. 共聚物 由两种或两种以上单体进行的 , 并能形成两种或两种以上重复单元的缩聚反应称为共缩聚 14. 平衡缩聚和非
4、平衡缩聚 平衡缩聚通常指平衡常数小于 103 的缩聚反应 .非平衡缩聚通常则指平衡常数大于 103 从缩聚反应或基本不可逆的缩聚反应 . 15. 反应程度和转化率 反应程度指反应了的官能团数与起始官能团数之比 .转化率指反应了的单体分子数与起始单体分子数之比 . 16 聚合物的多分散性 聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高分子组成这些同系物3 高分子之间的分子量差为重复结构单元分子量的倍数，这种同种聚合物分子长短不一的 特征称为聚合物的多分散性 . 17 本体聚合 是单体本身在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或直接由光热等作用下 (无引发剂 )引发的聚合反应 18溶液聚合
5、溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂中，在溶液状态下进行的聚合反应。 19 悬浮聚合 悬浮聚合 是通过强力搅拌并在分散剂的作用下，把单体分散成无数的小液珠悬浮于水中由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。 20 乳液聚合 乳液聚合是在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌，使单体在水中分散成乳状液，由水溶性引发剂引发而进行的聚合反应。 21碳链 聚合物 聚合物主链完全由碳原子构成的聚合物。 22杂链聚合物 主链除碳 外 还含有氧、氮、 硫 等杂原子的聚合物 。 23元素有机聚合物 主链不含碳，而侧基由有机基团组成的聚合物。 24无机高分子 主链和侧基均无碳原子的高分子。 25主链，侧链，侧基，端基 主链
6、：贯穿于整个高分子的链称为主链。 侧链： 主链两侧的链称为侧链。 侧基 ：主链两侧的基团称为侧基。 端基 ：主链两端的基团称为端基。 26 加聚反应，缩聚反应，连锁聚合，逐步聚合 加聚反应 ：单体通过相互加成而形成聚合物的反应。 缩聚反应 ：带有多个可相互 反应的官能团的单体通过有机化学中各种缩合反应消去某些小分子而形成聚合物的反应。 连锁聚合 ：在链引发形成的活性中心的作用下，通过链增长、链终止、链转移等基元反应在极短时间内形成高分子的反应。 逐步聚合 ：通过单体上所带的能相互反应的官能团逐步反应形成二聚体、三聚体、四聚体等，直到最终在数小时内形成聚合物的反应。 27 加聚物，缩聚物，低聚物
7、 ， 加聚物 ：通过加成聚合获得的聚合物，其重复单元与单体分子式结构相同、仅电子结构不同，同时聚合物相对分子质量是单体相对分子质量的整数倍。 4 缩聚物 ：通过缩聚反应得到的聚合物。 低聚物 ：相对分子质量在 102-104的分子。 28 高分子效应： 聚合物本身的结构对其化学反应性能的影响，称为高分子效应，这种效应是由高分子链节之间的不可忽略的相互作用引起的。 29 聚合物的老化：是 指聚合物在加工、贮存及使用过程中，其物理化学性能及力学性能发生不可逆坏变的现象。 30解聚反应： 在这类降解反应中，高分子链的断裂总是发生在末端单体单元，导致单体单元逐个脱落生成单体，是聚合反应的逆反应。 二
8、. 写出下列单体形成聚合物的反应式 . 1 指出形成聚合物的重复单元、结构单元、单体单元和单体 , 并说明属于何类聚 合反应 . ( 1 ) C H 2 C H C O O Hn C H 2 C H C O O H C H 2 C H n C H 2 C H重 复 单 元结 构 单 元单 体 单 元自 由 基 聚 合聚 丙 烯 酸单 体 C O O H C O O H( 1 )( 2 ) H O ( C H 2 ) 5 C O O Hn H O ( C H 2 ) 5 C O O H O ( C H 2 ) 5 CO n+ n H 2 O单 体 缩 聚 反 应 聚 己 内 酯O ( C H 2
9、 ) 5 CO重 复 单 元结 构 单 元单 体 单 元( 2 )( 3 ) H2N ( C H2)6N H2+ H O O C ( C H2)8C O O H( 3 ) n H2 N ( C H 2 ) 1 0 N H 2 + n H O O C ( C H 2 ) 8 C O O HH N H ( C H2 ) 1 0 N H C ( C H 2 ) 8 COOO H n + ( 2 n - 1 ) H 2 O缩 聚 反 应聚 癸 二 酰 癸 二 胺单 体 : H 2 N ( C H 2 ) 1 0 N H 2 和 H O O C ( C H 2 ) 8 C O O H重 复 单 元 :
10、N H ( C H 2 ) 1 0 N H C ( C H 2 ) 8 COO结 构 单 元 : H N ( C H2 ) 1 0 N H和 C ( C H2)8CO O5 2. 写出下列单体的聚合反应式和单体、聚合物的名称 (1) CH2=CHF (2) CH2=CH(CH3)2 CH3 | (3) CH2=C | COO CH3 (4) HO-( CH2)5-COOH (5) CH2CH2CH2O |_| 答： ( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )C HC H2Fn C H 2 C HFn氟 乙 烯 聚 氟 乙 烯C H2CC H3C H3n C H2CC H3C H3n异
11、丁 烯 聚 异 丁 烯C H2CC O O C H3C H3n C H 2 CC H3C O O C H3n甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯H O ( C H2) 5C O O Hn H ( C H 2 ) 5 C O O Hnw - 羟 基 己 酸 聚 w - 羟 基 己 酸C H2C H2C H2On O C H2C H2C H2 n环 氧 丙 烷 聚 环 氧 丙 烷 3. 写出下列聚合物的一般名称、单体、聚合反应式，并指明这些聚合反应属于加聚反应还是缩聚反应，链式聚合还是逐步聚合？ (1) - CH2- CH-n- | COO CH3 (2) - CH2- CH
12、-n- | OCOCH3 (3) - CH2- C = CH- CH2-n- | CH3 (4) -NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO-n- (5) -NH(CH2)5CO-n- 6 答： H2C C HC O O C H3n C H 2 C HC O O C H3n丙 烯 酸 甲 酯 聚 丙 烯 酸 甲 酯加 聚 反 应 、 连 锁 聚 合（ 1 ）（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ）（ 5 ）C H2C HO C O C H3n C H2C HO C O C H3n醋 酸 乙 烯 聚 醋 酸 乙 烯加 聚 反 应 、 连 锁 聚 合C H2CC H3HC C H2nC H2CC H3C H
13、 C H2 n异 戊 二 烯 聚 异 戊 二 烯加 聚 、 连 锁 聚 合N H2( C H2)6N H2n + C O O H ( C H2)4C O O Hn己 二 胺 己 二 酸 尼 龙 - 6 6 ( 聚 己 二 酰 己 二 胺 )逐 步 、 聚 合 缩 聚N H ( C H2)5C OnH+O H-N H ( C H2)5C OnN H ( C H2)5C On逐 步 聚 合 开 环 聚 合连 锁 聚 合 开 环 聚 合己 内 酰 胺 尼 龙 - 6N H ( C H2)6N H O C ( C H2)4C On4. 写出合成下列聚合物的单体和反应式： (1) 聚苯乙烯 (2) 聚丙
14、烯 (3) 聚四氟乙烯 (4) 丁苯橡胶 (5) 顺丁橡胶 (6) 聚丙烯腈 (7) 涤纶 (8) 尼龙 6,10 (9) 聚碳酸酯 (10) 聚氨酯 解 ： 7 ( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )C H2C HnC H2C HC H2C HC H3n C H 2 C HC H3nC CFFFFn CFFCFFnC H2C H C H C H2n C H 2 C H C H C H 2 nC H2C H C H C H2n C CC H2HC H2Hn+ C H2C HmmC H2C Hn( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 1 0 )C H 2 C HC Nn C H
15、2 C HC NnH O O C C O O Hn + H O C H2 C H 2 O Hn C O C O C H2 C H 2 O nH 2 N ( C H 2 ) 6 N H 2n + H O O C ( C H2 ) 8 C O O Hn N H ( C H2 ) 6 N H O C ( C H 2 ) 8 C OC O C l 2 +n H O CC H 3C H 3O Hn O CC H 3C H 3O COnO C N R N C O +n n H O R O H C O N H R N H C O O R Onn三 .简答题 : 1. 与低分子化合物相比 , 高分子化合物有什
16、么特征 ? 答 : (1).相对分子质量大，通常在 104 106 之间 (2).高分子化合物的结构通常由许多简单的结构单元重复连接而成，并且这些重复单元实际上或概念上是由相应的小分子衍生而来 . (3).高分子化合物由同一化学组成 ,聚合度不同的混合物组成 , 即高聚物具有的相8 对分子质量具有多分散性 . 因此 ,高聚物的相对分子质量 , 聚合度或分子链的长短都用平均数值来表示 . 2. 如何用实验测定一未知单体的聚合反应是以逐步聚合还是以连锁聚合机理进行的 . 答 : 一般可以通过测定聚合物分子质量或单体转化率与反应 时间的关系来鉴别 . 随反应时间的延长 , 相对分子质量逐渐增大的聚合
17、反应属逐步聚合反应 . 聚合很短时间后相对分子质量就不随反应时间延长而增大的聚合反应属连锁聚合 . 单体迅速转化 , 而转化率基本与聚合时间无关的聚合反应属逐步聚合 . 3. 与线形缩聚反应相比较 , 体形缩聚反应有哪些特点 ? 答 :体形缩聚有以下特点 : (1).缩聚的单体。体形缩聚反应中至少有一种单体是具有三个或三个以上官能度的 , 而线形缩聚反应的单体则是两个官能度。 (2). 体形缩聚的过程。体形缩聚过程是随反应程度提高反应分为甲、乙、丙三个阶段。 甲、乙 两个阶段均在凝胶点 Pc 之前 . 在体形缩聚反应中凝胶点的预测十分重要 , 因为化学合成必须控制在 Pc 之前 , 以后的反应
18、需在加工中进行 . 而线形缩聚反应如所需产品是高聚物 , 反应必须进行到很高的反应程度。 (3). 产物结构。前者生成可溶可熔的线形高分子 , 后者生成不溶不熔的体形高分子。 4. 聚合反应有哪两种基本类型 ? 答 : (1) 侧基上的反应 :即相对分子质量基本不变的反应 , 通常称为相似转变 . 高相对分子质量的母体聚合物 , 在缓和条件下 , 使基团转化为另一种基团 , 或把另一种基团引到分子链上 , 这种反应往往 仅适用于分子链不含弱键的聚合物 . (2). 相对分子质量变大变小的反应 , 如交联、接枝、嵌段、扩链、降解、老化等 . 5. 什么是功能高分子材料 ? 试举出 5 种以上的按
19、功能不同划分的功能高分子材料 . 答 : 功能高分子材料主要指那些能对物质、能量和信息具有传递转换或贮存作用的高分子材料。它分为两大类，即结构型功能高分子和复合型功能高分子 . （ 1） 具有化学活性的功能高分子，如高分子试剂、高分子催化剂、固定酶、离9 子交换树脂等； （ 2） 具有光学性能的功能高分子，如感光树脂、光刻胶、液晶高分子等 （ 3） 具有电学性能的功 能高分子，如导电高分子、热电高分子、光电高分子等；（ 4） 具有导磁性能的高分子，如磁性塑料、磁性橡胶等； （ 5） 具有声学性能的功能高分子，如声电换能高分子，吸噪声防震高分子等；（ 6）具有热响应性能的功能高分子，如形状记忆高
20、分子等； （ 7）具有医疗作用的功能高分子，如高分子医药、高分子人工脏器等 6. 何谓相对分子质量的多分散性 ? 如何表示聚合物相对分子质量的多分散性 ? 答 : 聚合物是相对分子质量不等的同系物的混合物 ,其相对分子质量或聚合度是一平均值 .这种相对分子质量的不均一性称为相对分子质量的多分散性 .相对分 子质量多分散性可以用重均分子量和数均分子量的比值来表示 .这一比值称为多分散指数 , 其符号为 D. 即 D = nwMM .分子量均一的聚合物其 D 为 1.D 越大则 聚合物相对分子质量的多分散程度越大 . 相对分子质量多分散性更确切的表示方法可用相对分子质量分布曲线表示 .以相对分子质
21、量为横坐标 , 以所含各种分子的质量或数量百分数为纵坐标 , 即得相对分子质量的质量或数量分布曲线 .相对分子质量分布的宽窄将直接影响聚 合物的加工和物理性能 . 聚合物相对分子质量多分散性产生的原因注意由聚合物 形成过程的统计特性所决定 . 7. 简述聚合物老化的原因 答 : 聚合物或其制品在使用或贮存过程中 , 由于环境的影响 ,其性能逐渐变坏 (变软发黏或变硬变脆 )的现象统称为聚合物的老化 . 导致老化的原因主要是力、光、热、氧、潮气、霉及化学试剂的侵蚀等许多因素的综合作用 . 8. 高分子链的结构形状有几种 ? 它们的物理、化学性质有何不同 ? 答 : 高分子链的形状主要有直线形、支
22、链形和网状体形三种 ,其次有星形、梳形、梯形等 (它们可以视为支链或体形的特例 ). 直线性和支链形高分子靠范德华力聚集在一起 , 分子间力较弱 .宏观物理性质表现为密度 小、强度低 .聚合物具有热塑性 , 加热可融化 , 在溶剂中可溶解 . 其中10 支链形高分子由于支链的存在使分子间距离较直线形的大 , 故各项指标如结晶度、密度、强度等比直线形的低 ,而溶解性能更好 , 其中对结晶度的影响最为显著 . 网状体形高分子分子链间形成化学键 , 其硬度、力学强度大为提高 . 其中交联程度低的具有韧性和弹性 , 加热可软化但不熔融 , 在溶剂中可溶胀但不溶解 . 交联程度高的 , 加热不软化 ,
23、在溶剂中不溶解 . 9. 聚合物降解有几种类型 ?热降解有几种情况 ? 答 :聚合物的降解有热降解、机械降解、超声波降解、水解、化学降 解、生化降解、光氧化降解、氧化降解等 . 热降解有解聚、无规断链和取代基的消除反应等 . 10. 从醋酸乙烯酯单体到维尼纶纤维 , 需经哪些反应 ?每一反应的要点和关键是什么 ? 写出反应式 . 答 : (1)须经自由基聚合反应、醇解反应及缩醛化反应 . (2)各步反应要点和关键如下 : (a) 自由基聚合反应 n C H 2 C HO C O C H 3A I B N C H 2 C HO C O C H 3n 要点 : 用甲醇为溶剂进行溶液聚合以制取适当相对分子质量的聚醋酸乙烯酯溶液 . 关键 : 选择适宜的反应温度 , 控制转化率 , 用甲醇调节分子量以制得适当相对分子质量 ,且基本不存在 不能被醇解的醋酸乙烯酯侧基 . (b).醇解反应 : C H 2 C HO C O C H 3nC H 2 C H nO HC H 3 O H要点 : 用醇、碱或甲醇钠作催化剂 , 在甲醇溶液中醇解 . 关键 : 控制醇解度在 98 %以上 . (c). 缩醛化反应 (包括分子内和分子间 )
