第十六章高分子化合物 16.1简述高分子化合物与低分子化合物的区别。 答:高分子化合物:相对分子质量大,具有多分散性;由一种或几种单体聚合而成,常温 处于固态,有良好的机械强度、可塑性、绝缘性、耐腐蚀性、弹性。结构上有线型和体型 之分 低分子化合物:相对分子质量小,一般在1000以下:常温下有气态、液态、固态之分, 并无上述高分子化合物的特性。此外,溶解性、熔融性、溶液的行为和结晶性等方面,高分 子和低分子化合物也有很大的差别 16.2解释下列概念:单体、链节、链段、聚合度、相对分子质量的多分散性、加聚反应、 缩聚反应 答:单体:能聚合成高分子化合物的低分子化合物 链节:组成高分子链的重复结构单元 链段:组成高分子链的多个链节 聚合度:链节的数目 相对分子质量的多分散性:指高分子化合物的相对分子质量大小不等的现象 加聚反应:由一种或两种以上不同的单体化合成高聚物的反应在反应过程中没有低 分子物质析出,生成的高分子化合物与单体具有相同的化学组成 缩聚反应:由一种或两种以上不同的单体化合成高聚物的反应,在反应过程中有低 分之物质(如水、卤化氢、氨、醇等)析出。 16.3写出下列单体的聚合反应式和单体、聚合物的名称。 CFCF (2) CHCHCO CNH(4)HO(CH2)5.COOH CHCH CO (5)H2 NC(CH2)1NH2+ HOOC(CH2)COOH
第十六章 高分子化合物 16.1 简述高分子化合物与低分子化合物的区别。 答：高分子化合物：相对分子质量大，具有多分散性；由一种或几种单体聚合而成，常温 处于固态，有良好的机械强度、可塑性、绝缘性、耐腐蚀性、弹性。结构上有线型和体型 之分。 低分子化合物：相对分子质量小，一般在 1000 以下；常温下有气态、液态、固态之分， 并无上述高分子化合物的特性。此外，溶解性、熔融性、溶液的行为和结晶性等方面，高分 子和低分子化合物也有很大的差别。 16.2 解释下列概念：单体、链节、链段、聚合度、相对分子质量的多分散性、加聚反应、 缩聚反应。 答：单体：能聚合成高分子化合物的低分子化合物。 链节：组成高分子链的重复结构单元。 链段：组成高分子链的多个链节。 聚合度：链节的数目。 相对分子质量的多分散性：指高分子化合物的相对分子质量大小不等的现象。 加聚反应：由一种或两种以上不同的单体化合成高聚物的反应.在反应过程中没有低 分子物质析出，生成的高分子化合物与单体具有相同的化学组成。 缩聚反应：由一种或两种以上不同的单体化合成高聚物的反应，在反应过程中有低 分之物质（如水、卤化氢、氨、醇等）析出。 16.3 写出下列单体的聚合反应式和单体、聚合物的名称。 (1) CF2 CF2 （2） CH CH2 CH2CH2CO CH2CH2CO NH HO(CH2) 5COOH H2NC(CH2) 10NH2 HOOC(CH2) 8COOH (3) (4) (5) + 答：
(1)n CF2CF2 2s2。8 F—CF 加压 四氟乙烯 聚四氟乙烯 (2)n CH-CH2 CH—CH 过氧化二苯甲酰 80~90℃ 苯乙烯 聚苯乙烯 CHCHCO NH H2O (3) NH(CH2)6CO 250℃ CHCHCO ε-己内酰胺 聚己内酰胺 (己内酰胺) (尼龙-6) (4)n HO(CH) COOH--Ht O(CH2)5-Co1OH +(n-1)H20 U-羟基己酸 聚ω-羟基己酸酯 (5)n H2 NC(CH2)10 NH2 +n HOOC(CH2)8 COOH 200250C 癸酸 MPa 癸胺 H+NH(CH2)1NHCO(CH2)8COT-OH+(2n-1)H2O 聚癸酰癸二胺(尼龙-1010) 164解释对叔丁基苯酚与甲醛缩合得到的树脂只能是线型结枃,而且能溶于油 答:对叔丁基苯酚的对位为叔丁基占据,只有邻位上的氢可与甲醛缩合,因此它与甲醛缩合 得到的树脂只能是线型结构。又因为缩合所得产物中每一个结构单元都有叔丁基,从而 增加其油溶性。 16.5试以乙炔为原料合成下列高分子化合物。 (1)聚氯乙烯(2)聚丙烯腈(3)聚乙烯腈(4)氯丁橡胶(5)丁腈橡胶 引发剂 n C G (2) CHE CH +HcN-cyC-ga 引发剂 CN
HO(CH2)5COOH H2NC(CH2)10NH2 HOOC(CH2)8COOH CF2 CF2 (NH4)2S2O8 CF2 CF2 n CH CH2 CH CH2 n CH2CH2CO CH2CH2CO NH H2O NH(CH2)6CO n O(CH2) 5 CO n H OH H2O NH(CH2) 10NHCO(CH2) 8CO n H OH H2O (4) (5) + (1) n 加 压 四 氟乙 烯 聚 四 氟乙 烯 （2） n 过氧 化二苯 甲 酰 80～90 ℃ 苯乙烯 聚 苯乙 烯 (3) 250℃ ℃ ε -己内 酰胺 （己 内 酰胺 ） 聚 己内 酰胺 （尼 龙 －6） n + (n-1) ω -羟 基己酸 聚ω -羟基己酸酯 n n 200 ～250 1MPa + (2n-1) 癸二胺 癸二酸 聚 癸二酰癸二胺（尼 龙 －1010） 16.4 解释对叔丁基苯酚与甲醛缩合得到的树脂只能是线型结构，而且能溶于油。 答：对叔丁基苯酚的对位为叔丁基占据，只有邻位上的氢可与甲醛缩合，因此它与甲醛缩合 得到的树脂只能是线型结构。又因为缩合所得产物中每一个结构单元都有叔丁基，从而 增加其油溶性。 16.5 试以乙炔为原料合成下列高分子化合物。 （1）聚氯乙烯 （2）聚丙烯腈 （3）聚乙烯腈 （4）氯丁橡胶（5）丁腈橡胶
3)cH≡cH+cH3COOH OOCCH ncH2=CH引发剂 出=CH OOCCH3 OOCCH CHCH NaoH HHO - CH=CH ncH, COONa (4)CH=CH+ CH3COOH UCH-NHCI-CH2-CH-CCH CH,=CH-CCH+HCI 引发剂 ncH:CH-C-c36~38℃ CHCHC-CH2 (5)cH≡cH+CH≡CH Cuc NHA CI-CH=CH C-CH Na. Nh CH2CH CH2-CHC 引发剂 nCH2CH-CCH2+ CH2- H2-CHC-CH2-CH,CH 166若聚己二酰己二胺的酰胺键上的氢原子被甲基取代,所得的产物的Tg值比聚己二酰己 二胺高还是低?简要说明原因。 答:聚己二酰己二胺的酰胺键上的氢原子被甲基取代后,所得的产物的Tg值比聚己二酰己 二胺低。因为聚己二酰己二胺主链上的酰胺键提供形成分子链间氢键的条件,使其具有结晶 性,链段运动较困难,整个分子运动就更加困难,玻璃态和高弹态相互转化的温度Tg要高 些。若将酰胺键上的氢原子被甲基取代,由于分子间不能再形成氢键,链段运动较容易,整 个分子运动也容易得多,这样其Tg也就低些。 167写出离子交换树脂制备无离子水的化学方程式。 答:现以磺酸型和季铵型离子交换树脂为例来说明。普通水通过阳离子交换树脂时,水中的 金属离子Ca2、Mg2、Na等便与树脂中的H+交换进入树脂中,流出的水便含有酸:然后 将含酸的水再通过强碱型阴离子交换树脂,则阴离子CI、HCO3等被除去,流出的水便是 无离子的水了。反应式如下 R—SO3H+ Na Cl(Ca M RSO 3 Na(ca Mg)+HCI RAN(CH3),OH"+HCI RAN(CH3)3CI+H2O 其中[R一代表高分子化合猾架
HgSO4 CH2 CH OOCCH3 CH CH CH3COOH CH2 CH OOCCH3 CH2 CH OOCCH3 n NaOH,H2 O CH2 CH OH n CH2 CH OOCCH3 n CH3COONa CH CH CH3COOH CuCl2 NH4Cl CH2 CH C CH CH2 CH C CH HCl CH2 CH C CH2 CH2 CH Cl C CH2 CH2 CH Cl C CH2 n Cl CH CH CH CH CuCl2 NH4Cl CH2 CH C CH CH2 CH C CH Na, NH3 CH2 CH C CH2 CH2 CH C CH2 CH2 CH CN CH2 CH C CH2 CH2 CH CN n 75～80℃ (3) + n 引发剂 + n (4) + + n 引发剂 36～38℃ (5) + n + 引发剂 35℃ 16.6 若聚己二酰己二胺的酰胺键上的氢原子被甲基取代，所得的产物的 Tg 值比聚己二酰己 二胺高还是低？简要说明原因。 答：聚己二酰己二胺的酰胺键上的氢原子被甲基取代后，所得的产物的 Tg 值比聚己二酰己 二胺低。因为聚己二酰己二胺主链上的酰胺键提供形成分子链间氢键的条件，使其具有结晶 性，链段运动较困难，整个分子运动就更加困难，玻璃态和高弹态相互转化的温度 Tg 要高 些。若将酰胺键上的氢原子被甲基取代，由于分子间不能再形成氢键，链段运动较容易，整 个分子运动也容易得多，这样其 Tg 也就低些。 16.7 写出离子交换树脂制备无离子水的化学方程式。 答：现以磺酸型和季铵型离子交换树脂为例来说明。普通水通过阳离子交换树脂时，水中的 金属离子 Ca2+、Mg2+、Na+ 等便与树脂中的 H＋交换进入树脂中，流出的水便含有酸；然后 将含酸的水再通过强碱型阴离子交换树脂，则阴离子 Cl- 、HCO3 - 等被除去，流出的水便是 无离子的水了。反应式如下： SO3 R H Na Cl(Ca Mg ) SO3 R Na (Ca Mg ) HCl R N (CH3)3OH HCl R N (CH3) 3Cl H2O R + - + + - 2+ 2+ - + 2+ 2+ + + _ + + _ + 其 中 代表高分子 化合物骨架
168合成橡胶主要有那几种?它们各自的特点是什么? 答:合成橡胶主要有四种:即顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶。它们各自的特点 如下: (1)顺丁橡胶:由1,3一丁二烯在齐格勒催化剂四碘化钛和三异丁基铝的作用下,基本 上按1,4一加成方式聚合,产品的各链节为顺式结构。 它的特点是弹性好、耐磨、低温性能好、耐老化。可用于制造各种橡胶制品 (2)丁苯橡胶:1,3一丁二烯和苯乙烯一起,在过氧化物引发下共聚而得 它的特点是具有良好的耐老化性、耐油性、耐热性和耐磨性,比天然橡胶质地均匀, 并能与天然橡胶以仼何比例混用。主要用于制造轮胎和其他橡胶制品。 (3)丁腈橡胶:1,3一丁二烯和丙烯腈在过氧化物引发下共聚的产物。 它的特点是耐油,主要用于制造各种耐油橡胶制品 (4)氯丁橡胶:2一氯-1,3-丁二烯在过硫酸钾的催化下聚合的产物。 它的特点是耐油性、耐老化和化学稳定性都比天然橡胶强,用于制造轮胎、运输皮 带等
16.8 合成橡胶主要有那几种？它们各自的特点是什么？ 答：合成橡胶主要有四种：即顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶。它们各自的特点 如下： （1） 顺丁橡胶：由 1，3－丁二烯在齐格勒催化剂四碘化钛和三异丁基铝的作用下，基本 上按 1，4－加成方式聚合，产品的各链节为顺式结构。 它的特点是弹性好、耐磨、低温性能好、耐老化。可用于制造各种橡胶制品。 （2） 丁苯橡胶：1，3－丁二烯和苯乙烯一起，在过氧化物引发下共聚而得。 它的特点是具有良好的耐老化性、耐油性、耐热性和耐磨性，比天然橡胶质地均匀， 并能与天然橡胶以任何比例混用。主要用于制造轮胎和其他橡胶制品。 （3） 丁腈橡胶：1，3－丁二烯和丙烯腈在过氧化物引发下共聚的产物。 它的特点是耐油，主要用于制造各种耐油橡胶制品。 （4） 氯丁橡胶：2－氯－1，3－丁二烯在过硫酸钾的催化下聚合的产物。 它的特点是耐油性、耐老化和化学稳定性都比天然橡胶强，用于制造轮胎、运输皮 带等