高分子化学第六章作业
高分子化学 第6章 配位聚合
（4）配位聚合引发剂与单体
①引发剂和单体类型
Ziegler-Natta引发剂
-烯烃 有规立构聚合
二烯烃 有规立构聚合
环烯烃 -烯丙基镍型引发剂：专供丁二烯的顺、反1,4聚合 极性单体 烷基锂引发剂（均相） 有规立构聚合 二烯烃 茂金属引发剂（所有乙烯基单体）
②引发剂的相态和单体的极性
非均相引发剂，立构规整化能力强
δ +CH
Mt CH2 δ -
R
过渡金属阳离 子Mt +对烯烃 双键 碳原子的 亲电进攻
插入反应包括两个同时进行的化学过程。
单体的插入反应有两种可能的途径：
一级插入
δδ+
CH CH2 R
Mt
+
CH CH2 R
δδ+
CH CH2 CH CH2 R R
Mt
不带取代基的一端带负电荷，与过渡金属相连 接，称为一级插入。
全同1,2 、间同1,2、顺式1,4-聚丁二烯和反式 1,4-聚丁二烯。
n CH CH CH 2 CH 2 4 3 2 1
1,2加成 3,4加成
[ CH2 CH ]n CH CH2 (R)
丁二烯的1,2或3,4加成有全同和间同二种立构规整聚合物。
[ CH2 CH2 ]n C C H H
顺式1,4-聚丁二烯-1,3
最初的Ziegler-Natta引发剂由两组分构成。 主引发剂 是周期表中Ⅳ～Ⅷ过渡金属化合物。
1955年意大利的Natta改进了Ziegler引发剂。用TiCl3和烷 基金属化合物组成的配位引发剂使丙烯聚合，结果得到高相 对分子质量、高结晶度、耐热150℃的聚丙烯，并于1957年 实现了工业化。 Natta还用这些引发剂使乙烯聚合，所得到的PE无支链、 结晶度也很高， 这种PE、PP具有高的立构规整度。 Ziegler-Natta引发剂的出现使高分子科学和高分子工 业的发展有了重大突破，从而在高分子科学中开创了一 个新的研究领域----配位聚合。 Ziegler和Natta两位学者也于1963年同时获得诺贝尔 化学奖。
高分子化学第六章答案
第五章离子聚合2．将1.0×10-3mol萘钠溶于四氢呋喃中，然后迅速加入2.0mol的苯乙烯，溶液的总体积为1L。
假如单体立即均匀混合，发现2000秒钟内已有一半单体聚合，计算在聚合了2000秒和4000秒时的聚合度。
解：无终止的阴离子聚合速率为R p=k p[M-][M]以萘钠为引发剂时，由于聚合开始前，引发剂就以定量地离解成活性中心∴[M-]=[C]=1.0×10-3mol/L将R p式改写为－d[M]/dt=k p[C][M]积分得ln([M]0/[M])=k p[C]t已知t1=2000秒时，[M]0/[M]1=2，代入上面积分式：ln2=k p×2000∴k p[C]=ln2/2000设当t2=4000秒时，剩余单体浓度为[M]2ln([M]0/[M]2)=k p[C]t2=ln2/2000×4000=1.386∴[M]2= [M]0/4则反应掉的单体浓度为[M]0－[M]0/4=3[M]0/4根据阴离子聚合的聚合度公式x n=n[M]/[C] (双阴离子n=2) [C]为引发剂浓度∵聚合到2000秒时，单体转化率为50％，则反应掉的单体浓度为50％[M]0∴=x n×50%[M]0/[C]=2×50%×2.0/(1.0×10-3)=2000n已求得聚合到4000秒时，反应掉的单体浓度为3[M]0/4∴=x n×(3[M]0/4)/[C]=2×(3/4)×2.0/(1.0×10-3)=3000n4．异丁烯在四氢呋喃中用SnCl 4－H 2O 引发聚合。
发现聚合速率R p ∝[SnCl 4][H 2O][异丁烯]2。
起始生成的聚合物的数均分子量为20000。
1.00g 聚合物含3.0×10-5mol 的OH 基，不含氯。
写出该聚合的引发、增长、终止反应方程式。
高分子化学-离子聚合
第六章离子聚合论述题1. 丁基锂和萘钠是阴离子聚合的常用引发剂，试说明两者引发机理和溶剂的选择有何差别。
2. 甲基丙烯酸甲酯分别在苯、四氢呋喃、硝基苯中用萘钠引发聚合。
试问在哪一种溶剂中的聚合速率最大？3. 应用活性阴离子聚合来制备下列嵌段共聚物，试提出加料次序方案。
a.（苯乙烯）x—（甲基丙烯腈）yb.（甲基苯乙烯）x—（异戊二烯）y—（苯乙烯）zc.（苯乙烯）x—（甲基丙烯酸甲酯）y—（苯乙烯）x4. 试从单体、引发剂、聚合方法及反应的特点等方面对自由基、阴离子和阳离子聚合反应进行比较。
5. 将下列单体和引发剂进行匹配。
说明聚合反应类型并写出引发反应式。
单体：(1)CH2=CHC6H5(2)CH2=C(CN)2(3)CH2=C(CH3)2(4)CH2=CHO(n-C4H9)(5)CH2=CHCl(6)CH2=C(CH3)COOCH3引发剂：(1)(C6H5CO2)2(2)(CH3)3COOH+Fe2+(3)萘-Na(4)BF3+H2O6. 在离子聚合反应过程中，能否出现自动加速效应？为什么？7. 何为活性聚合物？为什么阴离子聚合可以实现活性聚合？计算题1. 用n-丁基锂引发100 g苯乙烯聚合，丁基锂加入量恰好是500分子，如无终止，苯乙烯和丁基锂都耗尽，计算活性聚苯乙烯链的数均分子量。
2. 将1.0×10-3 mol萘钠溶于四氢呋喃中，然后迅速加入2.0 mol苯乙烯，溶液的总体积为1 L。
假如单体立即混合均匀，发现2000 s内已有一半单体聚合。
计算聚合2000 s和4000 s时的聚合度。
3. 将苯乙烯加到萘钠的四氢呋喃溶液中，苯乙烯和萘钠的浓度分别为0.2 mol⋅L-1和1×10-3 mol⋅L-1。
在25℃下聚合5 s，测得苯乙烯的浓度为1.73×10-3 mol⋅L-1。
试计算：a.增长速率常数b.10s的聚合速率c.10s的数均聚合度4. 在搅拌下依次向装有四氢呋喃的反应器中加入0.2 mol n-BuLi和20 kg苯乙烯。
高分子化学习题与答案.
第一章绪论习题1. 说明下列名词和术语：(1)单体，聚合物，高分子，高聚物(2)碳链聚合物，杂链聚合物，元素有机聚合物，无机高分子(3)主链，侧链，侧基，端基(4)结构单元，单体单元，重复单元，链节(5)聚合度，相对分子质量，相对分子质量分布(6)连锁聚合，逐步聚合，加聚反应，缩聚反应(7)加聚物，缩聚物，低聚物2．与低分子化合物比较，高分子化合物有什么特征？3. 从时间～转化率、相对分子质量～转化率关系讨论连锁聚合与逐步聚合间的相互关系与差别。
4. 举例说明链式聚合与加聚反应、逐步聚合与缩聚反应间的关系与区别。
5. 各举三例说明下列聚合物(1)天然无机高分子，天然有机高分子，生物高分子。
(2)碳链聚合物，杂链聚合物。
(3)塑料，橡胶，化学纤维，功能高分子。
6. 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)2CH3|(3) CH2=C|COO CH3(4) HO-( CH2)5-COOH(5) CH2CH2CH2O|__________|7. 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-]n|OCOCH3(3) -[- CH2- C = CH- CH2-]-n|CH3(4) -[-NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO-]n-(5) -[-NH(CH2)5CO-]n-8. 写出合成下列聚合物的单体和反应式：(1) 聚苯乙烯(2) 聚丙烯(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9. 写出下列单体形成聚合物的反应式。
指出形成聚合物的重复单元、结构单元、单体单元和单体，并对聚合物命名，说明聚合属于何类聚合反应。
高分子化学第六章作业参考答案
高分子化学第六章作业参考答案
1.将PMMA、PAN、PE、PVC四种聚合物进行热降解反应，分别得到何种产物？
解：PMMA进行热解反应时发生解聚，主要产物为单体
PE进行热解反应时发生无规降解，主要产物为不同聚合度的低聚物
PVC进行热解反应时首先脱HCl，生成分子主链中带烯丙基氯结构的聚合物；长期热解则进一步发生环交联甚至碳化反应。
PAN进行热解反应时首先发生主链环化，然后脱氢生成梯形聚合物。
进一步热解脱氢后生成碳纤维。
2.利用热降解回收有机玻璃边角料时，如该边角料中混有PVC杂质，则使MMA 的产率变低，质量变差，试用化学反应式说明其原因。
解：因为PVC杂质在加热时会脱出HCl，HCl与甲基丙烯酸按下式进行加成反应，因而降低了甲基丙烯酸甲酯的产率，并影响产品质量。
CH2C(CH3)COOCH3+HCl3CCO2CH3
3
CH3
3.橡胶为什么要经过塑炼后再进一步加工？
解：由于橡胶分子量通常很大，为了使它易与配合剂混合均匀以便于后续成型加工，所以要先进行塑炼以达到降低分子量提高塑性的目的。
4.橡胶制品常填充碳黑，试说明其道理。
答：碳黑起着光屏蔽剂的作用，可防止橡胶直接受到光照而发生光降解反应，另外碳黑还起到增强剂的作用。
5.聚乳酸OC(CH3)2CO
n为什么可以用作外科缝合线，伤口愈合后不必拆
除？
解：因聚乳酸在体内易水解为乳酸，由代谢循环排出体外。
高分子化学潘仁祖（第五版）第一至第六章习题
高分子化学潘仁祖（第五版）第一至第六章习题高分子化学潘仁祖(第五版)第一至第六章习题第一章绪论思考题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。
2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。
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。
选择其常用分子量，计算聚合度。
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。
5. 写出下列单体的聚合反应式，以及单体、聚合物的名称。
6. 按分子式写出聚合物和单体名称以及聚合反应式。
属于加聚、缩聚还是开环聚合，连锁聚合还是逐步聚合？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。
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。
9. 举例说明橡胶、纤维、塑料的结构-性能特征和主要差别。
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？计算题1. 求下列混合物的数均分子量、质均分子量和分子量分布指数。
a、组分A：质量= 10g，分子量= 30 000；b、组分B：质量= 5g，分子量= 70 000；c、组分C：质量= 1g，分子量= 100 000 2. 等质量的聚合物A和聚合物B共混，计算共混物的Mn和Mw。
聚合物A：Mn=35,000, Mw =90,000；聚合物B：Mn=15,000, Mw=300,000第2章缩聚与逐步聚合计算题1. 通过碱滴定法和红外光谱法，同时测得g聚己二酰己二胺试样中含有?10-3mol羧基。
根据这一数据，计算得数均分子量为8520。
计算时需作什么假定？如何通过实验来确定的可靠性？如该假定不可靠，怎样实验来测定正确的值？ 2. 羟基酸HO-(CH2)4-COOH进行线形缩聚，测得产物的质均分子量为18,400 g/mol-1，试计算：a. 羧基已经醌化的百分比 b. 数均聚合度 c. 结构单元数Xn 3. 等摩尔己二胺和己二酸进行缩聚，反应程度p为、、、、、、，试求数均聚合度Xn、DP和数均分子量Mn，并作Xn－p关系图。
【高分子化学 精】高分子物理第六章1-4
t =t
数学关系式：
Dx
(t
)
=
Dx
0
-
e
t
t
t = 0 Dx (t) = Dx00;
t
=t
DL(x)
=
1 e
Dx 0
Dx
外力未除去前橡皮的增长长度
0
外力除去后，在t时刻测出的橡皮的增长长度
Dx (t)松弛时间
t
-t
x = x0e t •用 x表示某一物体的某物理量
•用数值x表0 示物体在平衡态时某物理量的
上式的物理意义：在外力作用下，物体某
物理量的测量值随外力作用的时间的增 加而按指数规律逐渐减小。
•当 t = 0时 ， x = x0
•当 t = t时 ， •当 t = t时，
x = x0 e
-t
x = x0e t
说明：（1）
τ－松弛时间
应力衰减到1/e时所需时间
（2） τ是一个表征松弛过程快慢的物理量
（一） 非晶态高聚物的温度形变曲线
1. 物理意义
聚合物试样在一恒定外力作用下，它的形变随温度变 化的曲线称为温度－形变曲线（也称为热－机械曲 线）。不同结构高聚物温度-形变曲线稍有不同。
线型非晶聚合物的形变～温度关系曲线实验示意图
Strain % Glass transition
2. 曲线特点
Glassy
溶液
织态结构
结构
分子运动
性能
不同物质，结构不同，在相同外界条件
下，分子运动不同，从而表现出的性能不同。
相同物质，在不同外界条件下，分子运
动不同，从而表现出的性能也不同。
橡胶材料：室温下富有弹 性，在-100℃时则 变成 硬脆状
高分子化学导论第6章 阴离离子聚合与阳离子聚合
不同机理的聚合反应中分子量与转化率的关系
分
分
子
子
量
量
转化率/%
转化率/%
自由基聚合 逐步聚合
分 子 量
转化率/% 活性阴离子聚合
活性聚合物的分子量分布:
由萘钠-THF引发得的聚苯乙烯，接近 单分散性，这种聚苯乙烯可用作分子 量及其分布测定的标样。
6.5 阴离子聚合的分子设计
♣ 制备遥爪聚合物：指分子链两端都带 有活性官能团的聚合物，两个官能团遥 遥位居于分子链的两端，象两个爪子。
pKa=-logKa，Ka：电离平衡常数
pKa值：St 40-42 ； MMA 24
6.6 工业生产
理论上：对分子链结构有较强的控 制能力，可获得“活性聚合物”，可进 行分子设计，合成预定结构和性能的聚 合物；
工业生产中：可生产许多性能优良的 聚合物，如丁苯橡胶、异戊橡胶、SBS 热塑性橡胶等。
制备方法：聚合末期在活性链上加入如 CO2、环氧乙烷、二异氰酸酯等添加剂， 使末端带羧基、羟基、异氰酸根等基团 的聚合物，合成遥爪聚合物。
端羧基化反应 端羟基化反应
♣ 制备嵌段共聚物(Block copolymer)
先制成一种单体的“活的聚合物”，再 加另一单体共聚，制得任意链段长度的 嵌段共聚物。如合成SBS热塑性橡胶。
碱金属将最外层的一价电子直接转移给单体， 生成自由基-阴离子，自由基阴离子末端很 双阴离子 快偶合终止，生成双阴离子，两端阴离子同 时引发单体聚合。如丁钠橡胶的生产。
♣ b 电子间接转移引发
碱金属—芳烃复合引发剂 碱金属（如钠）将最外层的一个价电子转移给中间 体（如萘），使中间体变为自由基阴离子（如萘钠 络合物），再引发单体聚合，同样形成双阴离子。
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高分子化学第六章作业
董炎明教材P224第8题.
将PMMA、PAN、PE、PVC四种聚合物进行热降解反应，分别得到何种产物？
解：PMMA进行热解反应时发生解聚，主要产物为单体
PE进行热解反应时发生无规降解，主要产物为不同聚合度的低聚物
PVC进行热解反应时首先脱HCl，生成分子主链中带烯丙基氯结构的聚合物；长期热解则进一步发生环交联甚至碳化反应。
PAN进行热解反应时首先发生主链环化，然后脱氢生成梯形聚合物。
进一步热解脱氢后生成碳纤维。
董炎明教材P224第11题.
利用热降解回收有机玻璃边角料时，如该边角料中混有PVC杂质，则使MMA 的产率变低，质量变差，试用化学反应式说明其原因。
解：因为PVC杂质在加热时会脱出HCl，HCl与甲基丙烯酸按下式进行加成反应，因而降低了甲基丙烯酸甲酯的产率，并影响产品质量。
CH2C(CH3)COOCH3+HCl3CCO2CH3
CH3
CH3
董炎明教材P224第13题.
橡胶为什么要经过塑炼后再进一步加工？
解：由于橡胶分子量通常很大，为了使它易与配合剂混合均匀以便于后续成型加工，所以要先进行塑炼以达到降低分子量提高塑性的目的。
董炎明教材P224第14题.
橡胶制品常填充碳黑，试说明其道理。
答：碳黑起着光屏蔽剂的作用，可防止橡胶直接受到光照而发生光降解反应，另外碳黑还起到增强剂的作用。
董炎明教材P224第16题.
聚乳酸OC(CH3)2CO
n为什么可以用作外科缝合线，伤口愈合后不必拆除？
解：因聚乳酸在体内易水解为乳酸，由代谢循环排出体外。