苯乙烯与二乙烯基苯的悬浮共聚
高分子化学试卷库(3)试题(附答案)
高分子化学》课程试题班级 学号 姓名一、根本概念〔共10分,每题2分〕⒈ 混缩聚2．聚合物3. 重复单元4．阳离子聚合5．悬浮剂二、填充题〔将正确的答案填在以下各题的横线处,每空1 分，总计20分〕⒈ 在自由基聚合体系中,用引发剂引发的引发速率方程式 。
2．塑料按其受热行为的不同可分为 塑料和 塑料。
3．在合成聚合物中 、 和 称为三大合成材料。
4．表征聚合物相对分子质量的物理量有 和 。
5．按自由基和阴离子聚合的单体有 、 和 等。
6．聚氨酯可以看成是由 和 构成的嵌段共聚物。
7．逐步聚合包括 和 两类。
得分总分得分8. 聚合物的相对分子质量方面的特征是、、。
9．氯乙烯自由聚合时，聚合速率用调节，而聚合物的相对分子质量用控制。
得分三、答复以下问题(共20分,每题5分)⒈阴离子聚合在适当的条件下，其阴离子活性增长链可以长期不终止，而形成活性聚合物，为什么？⒉与低分子化合物相比拟，高分子化合物有哪些特点？⒊何谓离子交换树脂？主要有几种类型？如何合成离子交换树脂？⒋请写出工业上制备PA-66树脂有关的聚合反响方程式〔以苯甲酸作官能团封锁剂〕。
四、〔共4 3分〕计算题〔根据题目要求，计算以下各题〕1.〔此题15分〕用偶氮二异丁腈〔ABIN〕为引发剂，苯乙烯60℃进行本体聚合。
试计算引发剂引发对聚合物平均聚合度倒数的奉献？计算时采用以下数据和条件：⑴c(I)＝0.04 mol/L；⑵ f ＝0.8 ；⑶k d＝2.0×10-6 s-1 ；⑷k p＝176 L/mol.s；⑸k t＝3.6×107 L/mol.s；⑹C M＝0.85×10-4 ；⑺C I＝0.05；⑻60℃时苯乙烯的密度为0.887 g/cm3解：2. 〔8分〕由己二胺与己二酸合成尼龙-66，如尼龙-66的相对分子质量为15000，反响程度P=1,试计算原料比,并写出合成反响方程式。
解：3.〔此题14分〕在高聚物生产中，共聚物组成是一个重要的生产指标。
第九章 聚合物的化学反应(2012)
丙烯腈、聚丙烯酰胺经水解，最终均能形成聚丙烯酸。
CH 2 CH CO OC H 3 OH CH 2 CH C OO H
聚丙烯酸或部分水解的聚丙烯酰胺可用于锅炉水的
防垢和水处理的絮凝剂，水中有铝离子时，聚丙烯酸成
絮状，与杂质一起沉降除去。
9 聚合物的化学反应
22
9.2
聚合物的基团反应
9.2.5 苯环侧基的取代反应
聚乙烯醇缩醛化反应可得到重要的高分子产品。
CH 2 C H CH 2 C H OH OH + RCH O H CH O CH CH O
缩甲醛：维尼纶 缩丁醛：良好的玻璃粘合剂 9 聚合物的化学反应
R
21
9.2
聚合物的基团反应
9.2.4 聚丙烯酸酯类的基团反应
与丙烯腈、丙烯酰胺的水解相似，聚丙烯酸甲酯、聚
9 聚合物的化学反应
23
9.2.5 苯环侧基的取代反应
H 2 C CH + H 2 C CH 悬浮共聚合 体型共聚物小珠
H 2C C H 浓硫酸磺化 （阳离子交换树脂） SO 3 H
+
NR 3 氯甲基化
+
（阴离子交换树脂） C H 2 Cl CH 2 N R 3 Cl
-
P
SO 3 H
-
+
Na 交 换 P H C l， 再 生
聚苯乙烯及其共聚物，带有苯环侧基，苯环上的氢原子
容易进行取代反应。几乎可进行芳烃的一切反应。
如：以苯乙烯－二乙烯苯共聚物为母体制备离子交换树脂。 离子交换树脂由三部分组成：不溶不熔的三维网状骨架 、固定在骨架上的官能团和官能团所带的可交换离子。 如PS类的是由苯乙烯与二乙烯基苯的悬浮共聚得到体型
高分子化学与物理-第6章-高分子化学反应
这一类离子交联的聚合物通常叫离聚物（Ionomers）。
6.2.2. 2 接枝共聚反应
聚合物的接枝反应通常是在高分子主链上连接不同组成的 支链，可分为两种方式：
（1）在高分子主链上引入引发活性中心引发第二单体聚合形成 支链,包括有:
（i）链转移反应法；
（ii）大分子引发剂法；
（iii）辐射接枝法；
（2）有助于了解和验证高分子的结构。
根据高分子的聚合度及功能基团(侧基或端基)的变化聚合物 的化学反应可分为三类：
（i）聚合物的相似转变：反应仅发生在聚合物分子的侧基/端基 上，即侧基/端基由一种基团转变为另一种基团，并不会引起聚 合度的明显改变。
（ii）聚合物的聚合度发生明显变大的反应，包括：交联、嵌段 、接枝、扩链反应；
（Ⅲ）聚合物的聚合度发生明显变小的反应，包括： 降解与解 聚
6.1聚合物化学反应的特性及影响因素
6.1.1聚合物的化学反应特性 （1）高分子的功能基能与小分子的功能基发生类似的化学反应：
➢ 均相反应；
➢ 反应仅由官能团的反应性决定，不存在扩散控制因素；
➢ 所选择的大分子与小分子之间具有相似的空间位阻。
CH2CH2
Cl2 - HCl
CH2CH2
Cl2, SO2 - HCl
CH2CH CH2CH2 Cl
CH2CH CH2CH2 SO2Cl
其反应历程跟小分子饱和烃的氯化反应相同，是一个自由 基链式反应：
光 Cl2 或有机过氧化物 2Cl
CH2CH2 +Cl
CH2CH
+ HCl
CH2CH +Cl2
CH2CH Cl
引 发 S8
+ SmSn - （ m +n=8）
实验_苯乙烯悬浮聚合
实验_苯⼄烯悬浮聚合实验⼆:苯⼄烯的悬浮聚合⼀、实验⽬的1．通过对苯⼄烯单体的悬浮聚合实验，了解⾃由基悬浮聚合的⽅法和配⽅中各组分的作⽤；2．学习悬浮聚合的操作⽅法；3．通过对聚合物颗粒均匀性和⼤⼩的控制，了解分散剂、升温速度、搅拌形式与搅拌速度对悬浮聚合的重要性。
⼆、实验原理悬浮聚合是由烯类单体制备⾼聚物的重要⽅法，由于⽔为分散介质，聚合热可以迅速排除，因⽽反应温度容易控制，⽣产⼯艺简单，制成的成品呈均匀的颗粒状，故⼜称珠状聚合，产品不经造粒可直接加⼯成型。
悬浮聚合得到珠状的聚合物颗粒，常常作为离⼦交换树脂和⾼分⼦试剂、⾼分⼦催化剂的载体。
苯⼄烯是⼀种⽐较活泼的单体，容易进⾏聚合反应。
苯⼄烯在⽔中的溶解度很⼩，将其倒⼊⽔中，体系分成两层，进⾏搅拌时，在剪切⼒作⽤下单体层分散成液滴，界⾯张⼒使液滴保持球形，⽽且界⾯张⼒越⼤形成的液滴越⼤，因此在作⽤⽅向相反的搅拌剪切⼒和界⾯张⼒作⽤下液滴达到⼀定的⼤⼩和分布。
⽽这种液滴在热⼒学上是不稳定的，当搅拌停⽌后，液滴将凝聚变⼤，最后与⽔分层，同时聚合到⼀定程度以后的液滴中溶有的发粘聚合物亦可使液滴相粘结。
因此，悬浮聚合体系还需加⼊分散剂。
悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作⽤，将单体分散在单体不溶的介质（通常为⽔）中，单体以⼩液滴的形式进⾏本体聚合，在每⼀个⼩液滴内，单体的聚合过程与本体聚合相似，遵循⾃由基聚合⼀般机理，具有与本体聚合相同的动⼒学过程。
由于单体在体系中被搅拌和悬浮剂作⽤，被分散成细⼩液滴，因此悬浮聚合⼜有其独到之处，即散热⾯积⼤，防⽌了在本体聚合中出现的不易散热的问题。
由于分散剂的采⽤，最后的产物经分离纯化后可得到纯度较⾼的颗粒状聚合物。
悬浮聚合主要组分有四种：单体，分散介质（⽔），悬浮剂，引发剂。
1．单体:单体不溶于⽔，如：苯⼄烯（styrene），醋酸⼄烯酯（vinyl acetate），甲基丙烯酸酯（methyl methacrylate ）等。
交联聚苯乙烯微球的制备
表 1 引发剂浓度对聚苯乙烯微球粒径的影响
引发剂 用量( g )
引发剂与 单体的质量
百分比
所制的微球形貌
孔剂用量的增大, 会导致所制的微球不均匀, 且大部
分不呈圆球状, 试验过程中出现凝胶的几率增大。致
孔剂的加入量过多会导致产物内部孔结 构之间穿
透, 而使所得产物呈棱角砂粒状。相对的, 当致孔剂
用量小于10% 时, 所制的微球产物表面呈透明, 并非
期望中的乳白色, 证明致孔剂加入量不够而使产物
带孔少, 不宜采用。从实验结果来看, 致孔剂的使用
扫描电镜( SEM) 。型号: Hit achi S- 4700, 日 本。将处理完后的样品进行电镜制样, 用离子喷溅法 进行喷金处理。在扫描电镜下进行观察所制聚苯乙
烯微球的表面孔结构。 2 结果与讨论
悬浮聚合工艺的核心是悬浮分散体系。随着反
应进行, 聚合体系的物性( 粘度、界面张力、密度等) 将会发生急剧变化, 粒度及其分布亦随之发生变化。 这一宏观成粒过程极为复杂, 对该体系成粒过程的 进一步了解和认识, 有助于提高聚合操作的稳定性 和有效控制微球的粒度及分布〔4〕。
其他反应条件相同的情况下, 针对性改变转速, 观察转速对实验结果的影响如表4。加入其他试剂量 不变, 具体如下: 单体 St 10. 0g; 交联剂 DVB 0. 5g; 致孔剂异戊醇 2. 5g; 去离子水 60g; 引发剂 BPO 0. 16g, 分散剂P VA 0. 05g。
表 4 搅拌速 度对微球粒径的影响
实验_苯乙烯悬浮聚合
实验二:苯乙烯的悬浮聚合一、实验目的1．通过对苯乙烯单体的悬浮聚合实验，了解自由基悬浮聚合的方法和配方中各组分的作用；2．学习悬浮聚合的操作方法；3．通过对聚合物颗粒均匀性和大小的控制，了解分散剂、升温速度、搅拌形式与搅拌速度对悬浮聚合的重要性。
二、实验原理悬浮聚合是由烯类单体制备高聚物的重要方法，由于水为分散介质，聚合热可以迅速排除，因而反应温度容易控制，生产工艺简单，制成的成品呈均匀的颗粒状，故又称珠状聚合，产品不经造粒可直接加工成型。
悬浮聚合得到珠状的聚合物颗粒，常常作为离子交换树脂和高分子试剂、高分子催化剂的载体。
苯乙烯是一种比较活泼的单体，容易进行聚合反应。
苯乙烯在水中的溶解度很小，将其倒入水中，体系分成两层，进行搅拌时，在剪切力作用下单体层分散成液滴，界面张力使液滴保持球形，而且界面张力越大形成的液滴越大，因此在作用方向相反的搅拌剪切力和界面张力作用下液滴达到一定的大小和分布。
而这种液滴在热力学上是不稳定的，当搅拌停止后，液滴将凝聚变大，最后与水分层，同时聚合到一定程度以后的液滴中溶有的发粘聚合物亦可使液滴相粘结。
因此，悬浮聚合体系还需加入分散剂。
悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用，将单体分散在单体不溶的介质（通常为水）中，单体以小液滴的形式进行本体聚合，在每一个小液滴内，单体的聚合过程与本体聚合相似，遵循自由基聚合一般机理，具有与本体聚合相同的动力学过程。
由于单体在体系中被搅拌和悬浮剂作用，被分散成细小液滴，因此悬浮聚合又有其独到之处，即散热面积大，防止了在本体聚合中出现的不易散热的问题。
由于分散剂的采用，最后的产物经分离纯化后可得到纯度较高的颗粒状聚合物。
悬浮聚合主要组分有四种：单体，分散介质（水），悬浮剂，引发剂。
1．单体:单体不溶于水，如：苯乙烯（styrene），醋酸乙烯酯（vinyl acetate），甲基丙烯酸酯（methyl methacrylate ）等。
苯乙烯和二乙烯苯的悬浮聚合及离子交换树脂的制备
苯乙烯和二乙烯苯的悬浮聚合及离子交换树脂的制备悬浮聚合是一种聚合反应方法，通过将单体分散在连续相中，形成微小悬浮液滴，使单体在悬浮液滴中聚合成聚合物颗粒。
苯乙烯和二乙烯苯是两种常用的单体，可以通过悬浮聚合方法制备聚苯乙烯和聚二乙烯苯。
离子交换树脂是一种具有离子交换性能的高分子材料，可以通过聚合反应和交联反应制备得到。
1.悬浮聚合制备聚苯乙烯悬浮聚合制备聚苯乙烯的反应过程如下：（1）将苯乙烯单体和溶剂加入反应釜中，并加入表面活性剂或乳化剂，使得苯乙烯形成微小悬浮液滴。
（2）加入引发剂并进行聚合反应。
引发剂可以是过硫酸铵等，需要提供足够的温度和搅拌条件来加速反应。
（3）控制聚合反应的时间，待聚合物颗粒形成后，停止反应。
（4）通过离心或过滤等方法，将聚合物颗粒分离出来并溶剂去除。
（5）对聚合物颗粒进行干燥或烘焙，最后得到聚苯乙烯产品。
2.悬浮聚合制备聚二乙烯苯悬浮聚合制备聚二乙烯苯的反应过程和制备聚苯乙烯的过程类似，具体步骤如下：（1）将二乙烯苯单体和溶剂加入反应釜中，并加入表面活性剂或乳化剂。
（2）加入引发剂并进行聚合反应，控制反应温度和时间，促使单体在悬浮液滴中进行聚合反应。
（3）停止聚合反应并分离出聚合物颗粒。
（4）溶剂的去除和聚合物的干燥，最终得到聚二乙烯苯产品。
离子交换树脂的制备方法较为多样，常用的方法包括聚合反应和交联反应。
具体过程如下：（1）选择合适的单体和交联剂。
单体可以选择含有离子交换基团的单体，如含有胺基、羧基等的单体。
交联剂可以选择双官能团的化合物，如二乙二醇二甲基丙烯酸酯等。
（2）将单体和交联剂混合，并加入引发剂进行聚合反应。
（3）调节反应条件，如温度、时间等，促使单体聚合形成高分子聚合物。
（4）通过适当的处理方法，如水解、交联等，得到具有离子交换性能的聚合物颗粒。
（5）对于固态离子交换树脂，需要将其颗粒进行干燥或烘焙。
总结：悬浮聚合方法可以用于制备聚苯乙烯和聚二乙烯苯等高分子聚合物。
苯乙烯-二乙烯基苯共聚物结构
一、概述苯乙烯-二乙烯基苯共聚物（简称SEBS）是一种重要的热塑性弹性体，具有优良的弹性、耐磨损和耐候性能，因此在医疗器械、汽车配件、建筑密封材料等领域有着广泛的应用。
SEBS的结构对其性能具有重要影响，下面将从SEBS的结构特点和相关性能展开探讨。
二、SEBS的结构特点SEBS是由苯乙烯（S）、二乙烯基苯（EB）和聚合物弹性体（如聚丁烯）三种组分组成的三嵌段共聚物。
其结构特点主要包括以下几个方面：1. 聚苯乙烯段和聚乙烯-丁烯-苯乙烯段有序排列，形成均匀的结构；2. 聚合物弹性体链上的苯乙烯段通过二乙烯基苯段与其他链相互连接，形成网络结构；3. 由于EB段的存在，SEBS具有优异的弹性和耐疲劳性，同时还具有较高的热变形温度和耐臭氧性。
三、SEBS的相关性能SEBS因其特有的结构特点，具有一系列优良的性能，主要包括：1. 良好的弹性和拉伸性能，使其在塑料改性、橡胶制品等领域有广泛应用；2. 优异的耐磨损性能，可用于汽车配件、鞋材、机械零部件等领域；3. 良好的耐候性能，使其在户外用品、建筑密封材料等领域得到应用；4. 良好的加工性能和可降解性，符合环保要求。
四、SEBS的结构与性能关系SEBS的结构对其性能有着直接的影响：1. EB段含量的增加会增加SEBS的硬度和耐拉伸强度，同时降低其弹性和延展性；2. 聚苯乙烯段的长度和分布对SEBS的热塑性和热变形温度有明显影响；3. 聚合物弹性体链的长度和含量对SEBS的耐磨损性和抗疲劳性有重要影响；4. 在SEBS中加入填料或增塑剂可以改善其性能，如增强硬度、拉伸强度、耐疲劳性等。
五、结论苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(SEBS)作为一种重要的热塑性弹性体，其结构特点对其性能具有重要影响。
通过对SEBS的结构和性能关系进行研究，可以为材料设计和合成提供理论依据，并指导实际应用中的工程改性和配方优化。
深入了解SEBS的结构和性能，有助于拓展其在医疗器械、汽车、建筑等领域的应用，并为相关领域的产品性能提升提供技术支持。
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苯乙烯与二乙烯基苯的悬浮共聚
一、实验原理
悬浮聚合是制备高分子合成树脂的重要方法之一，在悬浮聚合中，单体受到强烈的搅拌分散作用以小液滴的形式悬浮在聚合介质中聚合。
每—个悬浮的单体小液滴实际上相当于本体聚合的小单元。
这个小液滴在聚合介质的直接包围之中，所以聚合热可以及时而有效地排出，同时聚合速率较快，分子量也较高。
悬浮聚合的分散体系是一种不稳定体系，在液体界面张力作用下，单体液滴之间有相互凝聚的倾向，同时当转化率达20％~30％以后，在单体液滴内部巳溶胀一部分高聚物，从而使液滴变粘，这时液滴之间的碰撞会造成粘结现象(粘块、粘条)，使聚合失败。
所以为了保证悬浮聚合的成功，必须向体系中加入明胶，聚乙烯醇、羟甲基纤维素等—些有机高分子作为分散剂。
这时，分散剂可以降低液体的界面张力，使单体液滴的分散程度更高；也可以增加聚合介质的粘度，从而阻碍单体液滴之间的碰撞粘结；同时它们还可以在单体的液滴表面形成保护膜防止液滴的凝聚。
有些悬浮聚合为了达到更好的防止粘结的效果，还要加入Ca、Mg的碳酸盐、磷酸盐，这些物质是不溶于水的极细小的无机粉末，它们可以吸附在单体液滴表面起机械阻隔作用，对防止粘结有特殊的结果。
本实验采用悬浮聚合法制取苯乙烯和二乙烯苯的交联聚合物，该交联共聚物小球，经磺化或氯甲基化等高分子基因反应，可以制得离子交换树脂，共聚小球颗粒大小受各种反应条件的影响，尤以搅拌强度和分散剂种类、用量的影响最大，分散剂用量大，搅拌强度高都会使颗粒变小。
（2%）（后换成5%PV A），二乙烯基苯（工业级）
三、实验步骤：
1．装好实验装置，应注意搅拌与装置的配合，搅拌不得摩擦瓶口，碰击瓶壁，也不能太低。
搅拌的好坏是实验成败的关键之一。
2．将浓度为2％的聚苯乙烯—alt—顺丁烯二酸钠盐溶液7g(约7mL)，水ll0mL 加入四口烧瓶中，搅拌并加热，当温度达70 o C时，停止加热，通N25分钟，再将溶有0.35~0.40g过氧化苯甲酰(分析天平称取)的苯乙烯35g及二乙烯苯7mL 缓缓加入烧瓶中，调节搅拌速度，继续通N25分钟后，加热至90 o C。
在90o C 温度下，反应2小时后，用吸管取样观察粒子的形状、硬度，每隔20分钟取样—次，若粒子已经变硬，则继续升温至95o C强化反应半小时，停止加热，除去水浴，在搅拌下，冷却至50o C停止搅拌。
4．将悬浮液从反应瓶中倒入1000mL烧杯中，倾去上层液，用自来水和蒸馏水反复洗涤
数次，用布氏漏斗过滤，滤饼移入培养皿中，在50o C真空烘箱中，干燥3小时，称重，计算产率。
四、实验注意事项：
1．搅拌速度要适当，太快粒子太细，太慢容易粘结，更不能中途停止。
由于采用单叶浆，为了保证搅拌强度，搅拌浆叶最下端应接近四口烧瓶底部，搅拌后应能观察到液面上有较深的漩涡，否则实验易失败。
2．升温速度尽可能快，但反应温度不宜超过95o C，否则粒子会软化。
3．用吸管取样时，应紧贴瓶壁，不要碰到搅拌棒，把吸入的浆液放入盛有清洁水的烧杯中，观察粒子的沉浮，若能沉到水底，取出用指甲压之以看其软硬程度。
五、思考题：
1．悬浮聚合的操作关键在哪里？
2．悬浮聚合常用的分散剂有哪些？
3．要制得合格率高的共聚白球，实验中应注意哪些问题?。