高分子化学作业1参考答案.docx
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高分子化学作业1参考答案
高分子化学作业-1参考答案
1、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)2c.HO(CH2)5COOH
d.CH2CH2CH2Oe.NH2(CH2)6NH2+HOOC(CH2)4COOH
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
【解答】
a.CH2=CHF
聚合反应式:
单体名称:
氟乙烯
聚合物名称:
聚氟乙烯
b.CH2=C(CH3)2
聚合反应式:
单体名称:
异丁烯
聚合物名称:
聚异丁烯
【注意】习惯称“异丁烯”,最好不要称“2-甲基丙烯”(“1,1-二甲基乙烯”更规范)。
c.HO(CH2)5COOH
聚合反应式:
单体名称:
6-羟基己酸
聚合物名称:
聚6-羟基己酸
d.CH2CH2CH2O
聚合反应式:
单体名称:
1,3-环氧丙烷/氧杂环丁烷/丁氧环
聚合物名称:
聚1,3-环氧丙烷/聚氧杂环丁烷/聚丁氧环/IUPAC:
聚氧化亚丙基(《高分子化学》潘才元著)/聚氧化丙撑
(称“环丙醚”和“聚亚丙基醚”有一定道理,但较少见,最好不这样命名)
【注意】
e.NH2(CH2)6NH2+HOOC(CH2)4COOH
聚合反应式:
单体名称:
己二胺(NH2(CH2)6NH2)
己二酸(HOOC(CH2)4COOH)
聚合物名称:
聚己二酰己二胺/尼龙-66
2.写出下列聚合物的一般名称,单体和聚合反应式,这些聚合反应属于加聚还是缩聚,连锁聚合还是逐步聚合
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――【解答】
(1)聚合物名称:
聚甲基丙烯酸甲酯
单体:
聚合反应式:
反应类型:
加聚反应,连锁聚合
(2)聚合物名称:
聚醋酸乙烯酯
单体:
聚合反应式:
反应类型:
加聚反应,连锁聚合
(3)聚合物名称:
聚已二酰已二胺(尼龙-6,6)
单体&聚合反应式:
反应类型:
缩聚反应,逐步聚合
(4)聚合物名称:
聚己内酰胺
单体&聚合反应式:
★反应类型:
缩聚反应
逐步聚合(己内酰胺开环聚合,以水-酸作催化剂)
or:
连锁聚合(己内酰胺开环聚合,以碱作催化剂)
or:
逐步聚合(氨基己酸途径)
【注意】本题较多同学未指定条件。
再者反应前后键的连接方式类似脱出小分子的缩聚,而不是双键变为单键的加聚模式。
(5)聚合物名称:
聚异戊二烯
单体&聚合反应式:
反应类型:
加聚反应,连锁聚合
3.下列烯类单体适于何种聚合机理:
自由基聚合,阳离子聚合或阴离子聚合?
并说明理由.
CH2=CHClCH2=CCl2CH2=CHCNCH2=C(CN)2
CH2=CHCH3CH2=C(CH3)2CH2=CHC6H5CF2=CF2
CH2=C(CN)COORCH2=C(CH3)-CH=CH2
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
【解答】
(1)CH2=CHCl
自由基聚合。
Cl原子吸电,同时共轭,但都较弱。
(2)CH2=CCl2
自由基聚合,阴离子聚合。
两个Cl原子在同一个C上,使得极化程度增加。
(3)CH2=CHCN
自由基聚合,阴离子聚合。
-CN是强吸电基,明显共轭。
(4)CH2=C(CN)2
阴离子聚合。
两个-CN在同一个C上,使得双键电子云密度降低很多,也使得阴离子增长种共轭稳定。
(5)CH2=CHCH3
★不按照所指三种方法聚合。
双键电子云密度较大,不利于自由基进攻;自由基易转移形成烯丙基型稳定自由基,故不易自由基聚合。
另外,甲基是弱供电基,形成二级碳阳离子太活不稳定,副反应严重,不能阳离子聚合。
可以配位聚合。
(6)CH2=C(CH3)2
阳离子聚合。
两个-CH3在同一个C上,且与双键形成超共轭。
(7)CH2=CHC6H5
三种聚合。
共轭体系,π电子云易极化易流动。
(8)CF2=CF2
自由基聚合。
F原子体积小;结构对称。
(9)CH2=C(CN)COOR
自由基聚合,阴离子聚合。
双吸电基,明显共轭。
(10)CH2=C(CH3)-CH=CH2
三种聚合。
共轭体系,π电子云易极化易流动。
4.判断下列烯烃能否进行自由基聚合,并说明理由.
CH2=C(C6H5)2ClHC=CHClCH2=C(CH3)C2H5CH3CH=CHCH3
CH2=C(CH3)COOCH3CH2=CHOCOCH3CH3CH=CHCOOCH3
【解答】
(1)不能通过自由基聚合得到高分子量聚合物。
同碳双取代,且空间位阻极大。
只形成二聚体。
(2)不能通过自由基聚合得到高分子量聚合物。
1,2二取代,且空间位阻很大。
★(3)不能通过自由基聚合得到高分子量聚合物。
双键电荷密度大,不利于自由基进攻;且易转移形成稳定的烯丙基型自由基。
(4)不能通过自由基聚合得到高分子量聚合物。
结构对称,极化程度低,位阻较大;且易向单体转移形成稳定的烯丙基型自由基。
(5)能通过自由基聚合得到高分子量聚合物。
1,1二取代,-CH3体积较小,还用共轭效应。
(6)能通过自由基聚合得到高分子量聚合物。
取代基具有共轭效应。
(7)不能通过自由基聚合得到高分子量聚合物。
1,2二取代,且空间位阻很大。
5.以过氧化二特丁基作引发剂,在60℃下研究苯乙烯聚合.苯乙烯溶液浓度(1.0mol/L),过氧化物(0.01mol/L),引发和聚合的初速分别为4.0×10-11和1.5×10-7mol/L.S.试计算fkd,初期聚合度,初期动力学链长.(计算时采用下列数据和条件:
CM=8.0×10-5,CI=3.2×10-4,CS=2.3×10-6;60℃下苯乙烯密度为0.887g/mL,60℃下苯的密度为0.839g/mL,设苯乙烯-苯体系为理想溶液.)
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
【解答】
依题意,有:
6.试述高分子化学发展有几个时期及发展方向。
【解答】仅供参考
高分子化学的发展大致可以分为四个阶段:
第一阶段:
为19世纪30年代~20世纪20年代,对天然高分子的利用、加工及改性时期,是高分子化学的萌芽期。
当时虽然没有高分子的概念,但是淀粉、纤维素、天然橡胶、丝、毛等天然高分子已经广泛应用于人们的日常生活。
19世纪后期,人们就设法利用化学方法来改变天然高分子材料的性质,使更适用于应用的需要。
1838年-1851年在英国和美国先后建立了天然橡胶的硫化工厂,开始生产橡皮和硬橡胶。
1868年开始了硝酸纤维素(赛璐珞)等工业的生产。
二十世纪初开始了醋酸纤维素的生产。
第二阶段:
是19世纪20年代~20世纪40年代,是高分子化学工业生产兴起和发展的关键时期。
德国科学家Staudinger于1917年提出了“高分子化合物是由以共价键连接的长链分子所组成”的猜想,并于1932年得到公认,并在此基础上建立了“高分子科学”。
这一时期大量经由缩聚和合自由基聚合的聚合物得到工业化,缩聚和自由基聚合奠定了早期高分子化学的基础。
从1907年建立了第一个小型酚醛树脂厂算起,便开始了合成高分子时期
1927年左右开始了第一个热塑性高分子聚氯乙烯的商品化生产,但是到了30年代才为真正的发展时期。
聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯等都是在这一时期相继开始工业生产。
合成橡胶中,1931年已经出现了氯丁橡胶,1932年出现了第一个合成橡胶厂-丁钠橡胶工厂,1940-1942年,先后生产了丁基橡胶和丁苯橡胶。
30年代后期,合成纤维也发展起来,如1938年尼龙66开始了工业化生产。
1942年出现了不饱和聚酯、1943年出现了有机硅树脂,1947年出现了环氧树脂,但是聚碳酸酯(1957年)、聚酰亚胺(1964年)和聚砜(1965年)的出现才标志着工程塑料工业的建立。
第三阶段:
是20世纪50年代~20世纪60年代,是高分子化学快速发展的时期。
1953~1954年,Zigler-Natta等发明了有机金属引发体系,合成了高密度聚乙烯和等规聚丙烯,开拓了高分子合成的新领域。
这一时期,聚烯烃、合成纤维如聚丙烯腈纤维(1950)、涤纶纤维(1953年)、聚丙烯纤维(1957年)相继投入生产。
40年代初出现的高分子复合材料、工程塑料和特殊高分子,在60年代也得到了快速发展。
这一时期,离子聚合、配位聚合、溶液聚合发展极快,高分子全面繁荣。
第四阶段:
是20世纪70年代至今,高分子化学学科更趋于成熟,进入新的时期。
这一时期,新的聚合方法如活性/可控自由基聚合、基团转移聚合、易位聚合等新的聚合技术出现,新型聚合物如星型结构、树枝状聚合物、超支化聚合物、新型接枝和嵌段共聚物、无机-有机杂化聚合物不断涌现。
现在人们更重视新的合成技术的应用和高性能聚合物、功能高分子、特种高分子的研究与开发。
高分子化学的发展方向
1.对通用高分子的改进和推广
通过化学共聚、交联、大分子基团反应、物理共混、填充、增强、增塑和复合等途径对通用高分子进行改性。
在工业上,趋向于实现大型化、连续化、自动化、高速化、高效化及定向化,以达到节约原料和能源、降低成本、提高质量的目的。
关键是改进合成的聚合路线,从而可以缩短流程,降低单体的消耗定额,提高单体纯度和聚合物的质量;发展新型催化剂也是改进聚合工艺,提高产品质量的另一关键。
2.特种耐热高分子、功能高分子、仿生高分子的研究与生产
开发具有特种耐热性或高强度等特殊性质的高分子材料,如聚酰亚胺、聚砜等特种塑料,聚芳酰胺等特种纤维,氟橡胶、硅橡胶等特种橡胶。
开发新型的功能化高分子,如光敏高分子、电活性高分子、反应性高分子、高分子膜材料、医用高分子等。
仿生高分子方面,今后着重于高分子催化剂和模拟酶的研究。
3.强调绿色效应和减少对石油等化石资源的依赖
未来高分子化学更注重与其他学科之间交叉,强调绿色效应,既无污染性、循环利用性和再生性。
比如,现在已经被广泛运用的以水和超临界流体CO2来替代有机溶剂,生产可降解的塑料、绿色农药、绿色涂料。
现在的高分子合成材料对石油的依赖性特别强,在石油资源逐渐短缺的情况下,天然高分子的利用和对无机高分子的研究和开发显得非常重要。
我们相信,随着高分子化学与物理、生物、工程、医药等许多学科基础的交叉和综合,高分子化学将进一步丰富和完善。
未来高分子化学将朝着绿色化、功能化、智能化的方向发展,在经济发展和社会生活中将发挥越来越重要的作用。
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- 高分子 化学 作业 参考答案
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