潘祖仁《高分子化学》第5版笔记和课后习题含考研真题详解修订版.docx
- 文档编号:30535316
- 上传时间:2023-08-16
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:31.17KB
潘祖仁《高分子化学》第5版笔记和课后习题含考研真题详解修订版.docx
《潘祖仁《高分子化学》第5版笔记和课后习题含考研真题详解修订版.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《潘祖仁《高分子化学》第5版笔记和课后习题含考研真题详解修订版.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
潘祖仁《高分子化学》第5版笔记和课后习题含考研真题详解修订版
潘祖仁《高分子化学》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(修订版)
目录内容简介目录第1章绪论1.1复习笔记1.2课后习题详解1.3名校考研真题详解第2章缩聚和逐步聚合2.1复习笔记2.2课后习题详解2.3名校考研真题详解第3章自由基聚合3.1复习笔记3.2课后习题详解3.3名校考研真题详解第4章自由基共聚合4.1复习笔记4.2课后习题详解4.3名校考研真题详解第5章聚合方法5.1复习笔记5.2课后习题详解5.3名校考研真题详解第6章离子聚合6.1复习笔记6.2课后习题详解6.3名校考研真题详解第7章配位聚合7.1复习笔记7.2课后习题详解7.3名校考研真题详解
第8章开环聚合8.1复习笔记8.2课后习题详解8.3名校考研真题详解第9章聚合物的化学反应9.1复习笔记9.2课后习题详解9.3名校考研真题详解
第第1章绪论1.1复习笔记
【通关提要】通过本章的学习,了解聚合反应的机理特征,掌握聚合度、数均分子量、重均分子量和分子量分布指数的计算。
【知识框架】
【重点难点归纳】
一、高分子的基本概念1聚合度(见表1-1-1)
表1-1-1聚合度的基本知识
2三大合成材料
(1)合成树脂和塑料。
(2)合成纤维。
(3)合成橡胶。
二、聚合物的分类和命名1分类(见表1-1-2)
表1-1-2聚合物的分类
2命名(见表1-1-3)
表1-1-3聚合物的命名
三、聚合反应1按单体-聚合物结构变化分类分为缩聚反应、加聚反应和开环聚合。
2按聚合机理和动力学分类分为:
逐步聚合和连锁聚合。
四、分子量及其分布1平均分子量(见表1-1-4)
表1-1-4平均分子量
2分子量分布分子量分布有两种表示方法:
(1)分子量分布指数
(2)分子量分布曲线如图1-1-1所示,、、依次增大。
数均分子量接近于最可几分子量。
平均分子量相同,其分布可能不同,因为同分子量部分所占百分比不一定相等。
分子量分布也是影响聚合物性能的重要因素。
图1-1-1分子量分布曲线五、大分子微结构1大分子和结构单元关系大分子具有多层次微结构,由结构单元及其键接方式引起,包括结构单元的本身结构、结构单元相互键接的序列结构、结构单元在空间排布的立体构型等。
结构单元由共价键重复键接成大分子。
2大分子的立体构型(见表1-1-5)
表1-1-5大分子的立体构型
六、线形、支链形和交联形聚合物(见表1-1-6)
表1-1-6线形、支链形和交联形聚合物
七、凝聚态和热转变1凝聚态聚合物凝聚态可以粗分成非晶态(无定形态)和晶态两类。
聚合物的结晶能力与大分子主链、侧基的微结构有关,涉及规整性、链柔性、分子间力等。
结晶程度还受拉力、温度等条件的影响。
2玻璃化温度和熔点
非晶态热塑性聚合物低温时呈玻璃态,受热至某一温度范围,则转变成高弹态,这一转变温度特称作玻璃化温度Tg,代表链段解冻开始运动的温度。
晶态聚合物继续受热,则出现另一转变温度——熔点Tm,这代表整个大分子容易分离而运动的温度。
在大分子中引入芳杂环、极性基团和交联是提高玻璃化温度和耐热性的三大重要措施。
八、高分子材料和力学性能1拉伸试验的应力-应变曲线(图1-1-2)
聚合物的力学性能可以用拉伸试验的应力-应变曲线中3个重要参数来表征
(1)弹性模量代表物质的刚性或对变形的阻力;以起始应力除以相对伸长率来表示,即应力-应变曲线的起始斜率。
(2)抗张强度使试样破坏的应力()。
(3)(最终)断裂伸长率(%)。
图1-1-2聚合物的应力-应变曲线
2橡胶、纤维、软硬塑料的结构和性能(见表1-1-7)
表1-1-7橡胶、纤维、塑料的结构和性能特征
1.2课后习题详解
一、思考题1举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义,以及它们之间的相互关系和区别。
答:
(1)单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义见表1-2-1。
表1-2-1名词的含义
(2)它们之间的相互关系和区别烯类加聚物中,单体单元、结构单元、重复单元、链节相同,如聚氯乙烯。
缩聚物中不采用单体单元术语,因为在缩合聚合中部分原子缩合成低分子副产物析出,单体与结构单元的元素组成不再相同。
由两种单体缩聚而成的聚合物中,两种结构单元构成重复单元。
如聚己二酰己二胺。
2举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的含义,以及它们之间的关系和区别。
答:
(1)低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子等名词的含义见表1-2-2。
表1-2-2名词的含义
(2)它们之间的相互关系和区别高分子是指由千百个原子彼此以共价键结合形成的相对分子质量特别大、具有重复结构单元的化合物。
合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物,故聚合物可以看作是高分子的同义词。
但有时高分子可指一个大分子,而聚合物则指许多大分子的聚集体。
3写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式(重复单元)。
选择其常用分子量,计算聚合度。
答:
聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式(重复单元)、常用分子量()、聚合度()的计算如表1-2-3所示。
表1-2-3
4举例说明和区别:
缩聚、聚加成和逐步聚合,加聚、开环聚合和连锁聚合。
答:
(1)缩聚、聚加成和逐步聚合的示例和区别①缩聚、聚加成和逐步聚合的示例缩聚即缩合聚合反应,是指带有两个或两个以上官能团的单体之间连续、重复进行的缩合反应。
缩聚、逐步聚合的示例,如己二胺和己二酸反应生成聚己二酰己二胺(尼龙-66)。
聚加成是指通过加成反应的反复进行,使分子间形成共价键,逐步生成高聚物的聚合。
聚加成的示例,如丁二醇和二异氰酸己酯生成聚氨酯。
②缩聚、聚加成和逐步聚合的区别缩聚和聚加成都属于逐步机理,无一定的活性中心,每步反应的速率和活化能大致相同。
缩聚是逐步缩合聚合,反应常伴随着小分子的生成。
聚加成是逐步加成聚合,聚合物形成的同时没有小分子析出。
大部分缩聚属于逐步聚合机理,但两者不是同义词。
(2)加聚、开环聚合和连锁聚合的示例和区别①加聚、开环聚合和连锁聚合的示例加聚是指烯类单体π键断裂而后加成聚合起来的反应,产物称作加聚物,加聚物结构单元的元素组成与其单体相同,只是电子结构有所变化。
加聚、连锁聚合的示例,如氯乙烯加聚生成聚氯乙烯。
开环聚合是指环状单体σ键断裂而后聚合成线形聚合物的反应。
开环聚合物与单体组成相同,无副产物产生,类似加聚。
多数开环聚合物是杂链聚合物,类似缩聚物,如己内酰胺开环聚合成聚己内酰胺(尼龙-6)。
②加聚、开环聚合和连锁聚合的区别大多数烯类加聚和杂环开环聚合属连锁机理,过程由链引发、链增长、链终止等基元反应组成,各基元反应的速率和活化能差别很大。
加聚是烯类单体π键断裂而后的连锁聚合,开环聚合是环状单体σ键断裂而后的连锁聚合。
多数烯类单体的加聚反应属于连锁聚合机理。
5写出下列单体的聚合反应式,以及单体、聚合物的名称。
a.CH2=CHFb.CH2=C(CH3)
2
c.HO(CH2)
5COOHd.
e.NH2(CH2)
6NH2+HOOC(CH2)
4COOH答:
a.
b.
c.
d.
e.
6按分子式写出聚合物和单体名称以及聚合反应式,说明属于加聚、缩聚还是开环聚合,连锁聚合还是逐步聚合。
答:
a.
b.
c.
d.
7写出下列聚合物的单体分子式和常用的聚合反应式:
聚丙烯腈、天然橡胶、丁苯橡胶、聚甲醛、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷。
答:
(1)聚丙烯腈的单体分子式和常用的聚合反应式
(2)天然橡胶的单体分子式和常用的聚合反应式
(3)丁苯橡胶的单体分子式和常用的聚合反应式
(4)聚甲醛的单体分子式和常用的聚合反应式
(5)聚苯醚的单体分子式和常用的聚合反应式
(6)聚四氟乙烯的单体分子式和常用的聚合反应式
(7)聚二甲基硅氧烷的单体分子式和常用的聚合反应式
8举例说明和区别线形结构和体形结构、热塑性聚合物和热固性聚合物、非晶态聚合物和结晶聚合物。
答:
(1)线形结构和体形结构的示例和区别(见表1-2-4)
表1-2-4线形结构和体形结构
(2)热塑性聚合物和热固性聚合物的示例和区别(见表1-2-5)
表1-2-5热塑性聚合物和热固性聚合物
(3)非晶态聚合物和结晶聚合物的示例和区别(见表1-2-6)
表1-2-6非晶态聚合物和结晶聚合物
9举例说明橡胶、纤维、塑料的结构-性能特征和主要差别。
答:
表1-2-7为几种常见的橡胶、纤维、塑料的结构与性能(聚合度、热转变温度、分子特性、聚集态、机械性能)。
表1-2-7
从表1-2-7可以看出,橡胶、纤维、塑料的主要差别体现在聚合度、热转变温度、分子特性、聚集态、机械性能等方面。
其各自的结构-性能特征见表1-2-8。
表1-2-8橡胶、纤维、塑料的结构和性能特征
10什么叫玻璃化温度?
橡胶和塑料的玻璃化温度有何区别?
聚合物的熔点有什么特征?
答:
(1)玻璃化温度是指高聚物由高弹态转变为玻璃态的温度,即无定型聚合物(包括结晶型聚合物中的非结晶部分)由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度,是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度,外力作用下,玻璃态时的形变较小,而高弹态
时的形变较大,其转折点就是玻璃化温度,通常用Tg表示。
可用膨胀计或热机械曲线仪进行测定。
(2)橡胶和塑料玻璃化温度的区别①玻璃化温度是非晶态塑料(如聚氯乙烯、聚苯乙烯等)的使用上限温度,所以塑料的玻璃化温度高于使用温度(如室温)。
②玻璃化温度是橡胶(如天然橡胶、丁苯橡胶等)的使用下限温度,所以橡胶的玻璃化温度低于使用温度(如室温)。
③塑料的玻璃化温度高于橡胶的玻璃化温度。
(3)熔点是指晶态转变成熔体的热转变温度。
聚合物的熔点的特征为:
聚合物结构复杂,一般很难结晶完全,因此往往有一熔融范围,聚合物的熔点随分子量而变。
熔点是晶态聚合物的使用上限温度。
二、计算题1求下列混合物的数均分子量、重均分子量和分子量分布指数。
a.组分A:
质量=10g,分子量=30000b.组分B:
质量=5g,分子量=70000c.组分C:
质量=1g,分子量=100000解:
(1)数均分子量
(2)重均分子量
(3)分子量分布指数
2等质量的聚合物A和聚合物B共混,计算共混物的和
聚合物A:
,
聚合物B:
,
解:
假设聚合物A、聚合物B质量均为1g,则
1.3名校考研真题详解
一、填空题聚合反应按聚合机理分为______和______,按单体和聚合物的组成和结构的差异分为______和______。
[北京理工大学2007研]【答案】逐步聚合;连锁聚合;缩聚反应;加聚反应【解析】根据单体和聚合物的组成和结构上发生的变化,可将聚合反应分为加聚反应和缩聚反应两大类。
根据聚合反应机理和动力学,将聚合反应分成连锁反应和逐步聚合两大类。
单体加成而聚合起来的反应称做加聚反应,根据反应活性中心不同,又可分为自由基加聚反应和离子型加聚反应两种。
二、名词解释1重复单元[浙江理工大学2022、杭州师范大学2022研]答:
聚合物中化学组成相同的最小单位称为重复单元,是构成高分子链并决定高分子以一定方式连接起来的原子组合。
如聚氯乙烯的重复单元为—CH2CHCl—。
2结构单元[浙江理工大学2022研]答:
结构单元是指构成高分子链并决定高分子性质的以一定方式连接起来的原子组合。
有时也称为单体单元、重复单元和链节。
如聚己二酰己二胺(尼龙-66),其结构单元是—NH(CH2)
6NH—和—CO(CH2)
4CO—两种。
3高性能聚合物[中科院研究生院2022研]答:
高性能聚合物是指具有强氢键和芳杂环,结构规整对称,分子堆砌紧密的聚合物,一般为半梯形和梯形聚合物。
高性能聚合物热稳定性好,熔点高,能在300℃以上长期使用。
高性能聚合物是以耐热性为特点的一类高分子化合物。
由于其主链主要是由芳环和杂环构成,因此也称为芳杂环聚合物。
三、问答题1可制备聚合物的单体可分为哪几大类?
[南开大学2022研]答:
可制备聚合物的单体可分为三类:
(1)含有不饱和键,大部分是碳碳双键,也可能是碳碳三键或者是碳氮三键,如氯乙烯、苯乙烯等。
(2)含有两个或多个有特殊功能的原子团,如己二酸和己二胺、乙二醇和对苯二甲酸等。
(3)不同原子组成的环状分子,比如碳氧环、氧硫环、碳氮环等。
2写出PET和有机玻璃的结构式,并用系统命名法命名它们。
[中国科学技术大学2022研]答:
(1)PET的结构式
用系统命名法可将其命名为:
聚氧亚乙基氧对苯二甲酰。
(2)有机玻璃的结构式
用系统命名法可将其命名为:
聚1-甲基-1-甲氧羰基亚乙基。
3写出合成下列聚合物的反应式。
[杭州师范大学2022研]
(1)聚丙烯;
(2)聚四氟乙烯;(3)丁苯橡胶;(4)涤纶;(5)尼龙。
解:
(1)聚丙烯的反应式
(2)聚四氟乙烯的反应式
(3)丁苯橡胶的反应式
(4)涤纶的反应式
(5)尼龙的反应式
第第2章缩聚和逐步聚合2.1复习笔记
【通关提要】本章主要介绍了缩聚反应的机理及相关表征参数的计算,和重要缩聚物的制备合成。
应该重点掌握反应程度、平均官能度等的计算。
【知识框架】
【重点难点归纳】
一、概述按单体-聚合物组成结构变化,聚合反应可分成缩聚、加聚、开环聚合三类;按机理,又可分成逐步聚合和连锁聚合两类。
几乎全部缩聚都属于逐步聚合机理,而且逐步聚合的绝大部分也属于缩聚。
二、缩聚反应1分类(见表2-1-1)
表2-1-1缩聚反应的分类
2实施方法分为熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚和固相缩聚4种。
3实施原则
(1)原料尽可能纯净。
(2)单体按化学计量配制,通过加入微量单官能团物质或某双官能团单体微过量的方法来控制分子量。
(3)尽可能提高反应程度。
(4)采用减压或其他手段去除副产物,使反应向聚合物方向移动。
三、线形缩聚反应1线形缩聚机理(见表2-1-2)
表2-1-2线形缩聚机理
2反应程度和聚合度反应程度P
聚合度
线形平衡缩聚物的数均聚合度与反应程度的关系
3线形缩聚和成环倾向
单体浓度对线形缩聚或成环倾向的影响:
成环是单分子反应,低浓度有利于成环;缩聚是双分子反应,高浓度才有利于线形缩聚。
4缩聚过程的副反应缩聚通常在较高的温度下进行,往往伴有基团消去、化学降解、链交换等副反应。
5线形缩聚动力学
(1)官能团等活性概念在一定聚合度范围内,反应物官能团的反应活性是相等的,与分子量的大小无关,与另一个官能团是否已经反应也无关。
(2)线形缩聚动力学的分类(见表2-1-3)
表2-1-3线形缩聚动力学的分类
6凝胶化
(1)预聚物包括无规预聚物和结构预聚物。
(2)平均官能度①定义式
②计算(见表2-1-4)
表2-1-4平均官能度的计算
(3)凝胶点的计算(见表2-1-5)
表2-1-5凝胶点的计算
四、线形缩聚物的聚合度及聚合度分布1线形缩聚物的聚合度
(1)聚合度的影响因素包括反应程度、平衡常数和基团数比(控制因素)。
(2)聚合度的计算(见表2-1-6)
表2-1-6聚合度的计算
2线形缩聚物的聚合度分布(见表2-1-7)
表2-1-7线形缩聚物的聚合度分布
五、重要缩聚物
1聚酯(PET)
涤纶聚酯(PET)有酯交换法和直接酯化法两种合成技术。
2聚碳酸酯(PC)
可由二元醇与光气缩聚而成,有酯交换法和光气直接法两种合成路线。
3聚酰胺(PA)
主链中含有酰胺基(—NHCO—)的杂链聚合物。
(1)聚酰胺-66(尼龙-66)(见表2-1-8)
表2-1-8聚酰胺-66(尼龙-66)的合成
(2)聚酰胺-6(见表2-1-9)
表2-1-9聚酰胺-6的合成
4聚氨酯(见表2-1-10)
表2-1-10聚氨酯的合成技术路线
5环氧树脂常用的环氧树脂由双酚A和环氧氯丙烷缩聚而成,合成路线为
6酚醛树脂分为碱催化酚醛预聚物(无规预聚物)和酸催化酚醛预聚物(结构预聚物)。
2.2课后习题详解
一、思考题1简述逐步聚合和缩聚、缩合和缩聚、线形缩聚和体形缩聚、自缩聚和共缩聚的关系和区别。
答:
(1)逐步聚合和缩聚的关系和区别①逐步聚合无活性中心,单体中不同官能团相互反应转变成高分子是缓慢逐步进行的,每步反应的速率和活化能大致相同。
②缩聚是单体经多次缩合而聚合成大分子的反应,该反应常伴随着小分子的生成,缩聚物的结构单元要比单体少若干个原子。
③按照单体-聚合物组成结构变化,聚合反应分为缩聚、加聚、开环聚合三大类,而按机理,又可分为逐步聚合和连锁聚合两类。
大部分缩聚属于逐步聚合机理,缩聚也占了逐步聚合的大部分,但两者不是同义词。
(2)缩合和缩聚的关系和区别①缩合反应是两个或两个以上的有机分子以共价键的形式相互结合,同时伴随着失去小分子(如水、氯化氢等)的反应。
②缩聚是单体经多次缩合而聚合成大分子的反应,该反应常伴随着小分子的生成,缩聚物的结构单元要比单体少若干个原子。
③缩合反应只能生成低分子,而缩聚反应生成高分子。
(3)线形缩聚和体形缩聚的关系和区别①根据生成聚合物的结构,缩聚反应可以分为线形缩聚和体形缩聚。
②线形缩聚是含有两个或两个以上官能团的单体相互作用,生成的大分子向两个方向增长,形成线形缩聚物的反应,如尼龙-66。
线型缩聚的首要条件是需要2-2或2-官能度体系作原料。
③体形缩聚是参加反应的单体至少有一种含有两个以上的官能团,体系的平均官能度大于2,且在一定条件下能够生成三维交联结构聚合物的反应。
2-3、2-4或3-3官能度体系可以形成体形缩聚物。
(4)自缩聚和共缩聚的关系和区别①由一种单体进行的缩聚反应称为均缩聚或自缩聚,如羟基酸或氨基酸的缩聚。
②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,如一种二元酸和两种二元醇、两种二元酸和两种二元醇等进行的缩聚,共缩聚可以用于聚合物的改性。
2列举逐步聚合的反应基团类型和不同官能度的单体类型5例。
答:
(1)逐步聚合反应中的基团类型如表2-2-1所示。
表2-2-1逐步聚合反应中的基团类型
(2)逐步聚合中不同官能度的单体类型如表2-2-2所示。
表2-2-2逐步聚合中不同官能度的单体类型
从表2-2-2可以看出,单体的官能度和官能团数目并不一定相等,如苯酚的官能团是羟基,但苯酚
与甲醛进行缩聚反应时,反应的基团为处于羟基邻对位上的氢,在不同的反应机理下,官能度等于2或3。
二元胺和二元酸进行缩聚反应时,氨基的官能度是2,二元胺参与环氧树脂固化时,官能度为4,因此确定单体的官能度时必须首先明确反应机理。
3己二酸与下列化合物反应,哪些能形成聚合物?
a.乙醇b.乙二醇e.甘油d.苯胺e.己二胺答:
己二酸与乙二醇、甘油、己二胺反应能形成聚合物。
己二酸(ƒ=2)是官能度为2的单体,因此能与乙二醇(ƒ=2)、甘油(ƒ=3)、己二胺(ƒ=2)反应形成聚合物。
其中与乙二醇(ƒ=2)、己二胺(ƒ=2)形成线形缩聚物,与甘油(ƒ=3)形成体形缩聚物。
4写出并描述下列缩聚反应所形成的聚酯结构。
b~d聚酯结构与反应物配比有无关系?
a.HO-R-COOHb.HOOC-R-COOH+HO-R′-OHc.HOOC-R-COOH+R″(OH)3d.HOOC-R-COOH+HO-R′-OH+R″(OH)3答:
a.形成结构为的线形高分子。
b.聚酯结构与反应物配比有关系。
二元酸、二元醇等摩尔时,形成结构为的线形缩聚物。
c.聚酯结构与反应物配比有关系。
设二元酸与三元醇的摩尔比为某,当1<某<2时生成交联高分子;当某<1或某>2时生成支化高分子。
d.聚酯结构与反应物配比有关系。
设二元酸、二元醇、三元醇的摩尔比为某、y、1,当1<某-y<2时生成交联高分子;当某-y≤1时产物为端羟基支化高分子;当某-y≥2时产物为端羧基支化高分子。
5下列多对单体进行线形缩聚:
己二酸和己二醇,己二酸和己二胺,己二醇和对苯二甲酸,乙二醇和对苯二甲酸,己二胺和对苯二甲酸。
简明给出并比较缩聚物的性能特征。
答:
(1)上述五对单体缩聚产物分别为聚己二酸己二醇酯、聚己二酰己二胺(尼龙-66)、聚对苯二甲酸己二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酰己二胺。
(2)缩聚物的性能特征比较如下:
①聚己二酸己二醇酯比聚己二酰己二胺(尼龙-66)的熔点低、强度小,其原因是前者缩聚物之间没有氢键。
②聚己二酸己二醇酯比聚对苯二甲酸己二醇酯的熔点低、强度小,其原因是后者分子链中引入了苯环。
③聚己二酸己二醇酯比聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔点低、强度小,其原因是后者分子链中引入了苯环,而且后者的乙二醇比己二醇的碳原子数小。
④聚对苯二甲酸己二醇酯比聚对苯二甲酰己二胺的熔点低、强度小,其原因是后者分子链中有酰胺键,分子链间有氢键。
6简述线形缩聚中的成链与成环倾向。
选定下列单体中的m值,判断其成环倾向。
a.氨基酸
b.乙二醇和二元酸
答:
(1)线形缩聚时需考虑单体及其中间产物的成环倾向。
一般情况下,五、六元环的结构比较稳定。
(2)a.对于氨基酸,当m=1时,两个分子缩合成六元环;当m=3、4时,分子内缩合成稳定的五、六元环;m≥5时,形成线形聚酰胺。
b.对于乙二醇和二元酸,该体系不易成环,主要生成线形聚合物。
7简述线形缩聚的逐步机理,以及转化率和反应程度的关系。
答:
(1)线形缩聚的逐步机理以二元酸和二元醇的缩聚为例,两者第一步缩聚,形成二聚体羟基酸。
二聚体羟基酸的端羟基或端羧基可以与二元酸或二元醇反应,形成三聚体。
二聚体也可以自缩聚,形成四聚体。
含羟基的任何聚体和含羧基的任何聚体都可以相互缩聚,如此逐步进行下去,分子量逐渐增加,最后得到高分子量聚酯。
缩聚反应无特定的活性种,各步反应速率常数和活化能基本相等。
(2)转化率和反应程度的关系①转化率是指反应掉的单体量占单体初始量的百分比。
②反应程度p是指参加了反应的基团数与起始基团数的比值。
③缩聚早期,单体很快消失,转变成二、三、四聚体等低聚物。
后续则是低聚物间的缩聚,分子量逐步增加,因此,缩聚早期转化率就很高了,转化率并没有实际意义,改用基团反应程度来表述反应的深度更为确切。
8简述缩聚中的水解、化学降解、链交换等副反应对缩聚有哪些影响,说明其有无可利用之处。
答:
(1)缩聚中的水解、化学降解、链交换等副反应对缩聚的影响
①水解反应是指缩聚物分子链与水分子之间的反应。
水解会使聚合物的分子量降低,不利于聚合。
②化学降解反应是指缩聚物分子链与小分子化合物之间的反应。
聚酯化和聚酰胺化是可逆反应,逆反应水解就是化学降解之一。
合成缩聚物的单体往往就是缩聚物的降解剂,例如醇或酸可使聚酯类醇解或水解。
化学降解使聚合物的分子量降低,聚合时应当避免。
③链交换反应是发生在两个大分子链之间的副反应,同种线形缩聚物受热时,通过链交换反应,将使分子量分布变窄。
(2)副反应的可利用之处①利用化学降解(包括水解)的原理可使废聚合物降解成单体或低聚物,易于回收利用。
例如废涤纶聚酯与过量乙二醇共热,可以醇解成为苯二甲酸乙二醇酯低聚物;废酚醛树脂与过量苯酚共热,可以酚解成低分子酚醛。
②利用两种不同缩聚物(如聚酯与聚酰胺)共热,通过链交换反应可形成嵌段共聚物,如聚酯与聚酰胺共热形成聚酯-聚酰胺嵌段共聚物。
9简单评述官能团等活性概念(分子大小对反应活性的影响)的适用性和局限性。
答:
(1)官能团等活性理论不同链长的端基官能团,具有相同的反应能力和参加反应的机会,即官能团的活性与分子的大小无关。
(2)适用性和局限性①聚合物体系为真溶液。
②官能团的邻近基团及空间环境相同。
③体系粘度不妨碍缩聚反应生成的小分子的排除。
④低转化率下适用。
10自催化和酸催化的聚酯化动力学行为有何不同?
二级、二级半、三级反应的理论基础是什么?
答:
(1)自催化和
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高分子化学 潘祖仁 高分子 化学 笔记 课后 习题 考研 详解 修订版