高化试题

例指出下列单体聚合反应热( - △H)的大小顺序:乙烯、丙烯、苯乙烯、α甲基苯乙烯、四氟乙烯,并解释原因。
解:烯类单体中取代基的位阻效应,共轭效应,基团的电负性以及氢键对聚合热有较大的影响。①取代基的共轭效应使聚合热降低②取代基的位阻效应使聚合热降低;③与乙烯相比,强电负性的取代基(-F)使聚合热升高。
从③以及F的电负性大,得到四氟乙烯、乙烯聚合反应热(-△H)的大小顺序:四氟乙烯〉乙烯。
tcl笔记本电脑苯环具有共轭效应,甲基具有超共轭效应,苯环的位阻大于甲基,结合①、②得到聚合反应热(-△H)的大小顺序为:乙烯〉丙烯〉苯乙烯〉α甲基苯乙烯。
综合得到聚合反应热(-△H)的大小顺序为:四氟乙烯〉乙烯〉丙烯〉苯乙烯〉α-甲基苯乙烯。
下列烯类单体适于何种机理聚合?自由基聚合,阳离子聚合还是阴离子聚合?并说明原因。
CH2=CHCl,  CH2=CCl2 ,  CH2=CHCN ,
CH2=C(CN)2 ,  CH2=CHCH3
CH2=CHC6H5 ,    CF2=CF2 ,    CH2=C(CN)COOR ,
CH2=C(CH3)-CH=CH2
对于双基终止的自由基聚合反应,平均每一大分子含有1.30 个引发剂残基。假定无链转移反应,试计算歧化终止与偶合终止的相对量。
解:设歧化终止的分率为x,歧化终止产生的大分子中引发剂残基含量为x,偶合终止的分率为1-x,偶合终止的产生的大分子中引发剂残基含量为2(1-x),则有:
21-x+x=1.30  x=0.7
例苯乙烯60 oC在苯中聚合,以BPO为引发剂,在60oC时BPO的kd=2×10-6s-1,在80oC时BPO的是kd = 2.5 * 10-5 s-1。求: (1)求BPO在60oC和80oC下的半衰期; (2)求分解活化能
解:(1) BPO在60°C和80°C下的半衰期分别为:
      (t1/2)60= ln2/kd=0.693/2×10-6=346574s=96.27h
(t1/2)80= ln2/kd=0.693/2.5×10-5=27720s=7.7h       
(2)分解速率常数与分解活化能间符合Arrhenrius式,即:
例:过氧化二乙基的一级分解速率常数为1. 0 1014exp(-146.5103/RT)在什么温度范围使用才有效?当引发剂的半衰期在1~10h内用时,引发剂较为有效。
: 根据题意kd =1. 0 1014exp(-146.5103/RT)
当令tl/2为1h时:
罗平烺 ln(0. 925 * 10-18)=-146.5*103/8.314 T
T= 432K= 159°C
当令t1/2为10h时:
ln(0. 925 * 10-19)= -146.5*103/8.314 T
T= 409K= 136°C
所以,此引发剂使用的温度范围为:136159°C
例.苯乙烯在60oC下进行溶液聚合,用BPO作引发剂,所得数据如下: [M]=2. 0molL-l, [I]=0.04molL-l,f=0.8, kp=1.6Lmol-ls-l,kd=2.0*10-6s-1, kt= 3. 6*I07Lmol-1s化学脑中毒一1 .求聚合初期反应速率。
 
解:
 
 
将以上数据代入上式,得到: Rp = 1. 4847 * 10-5 (mol L-1  s-1 )
例一:一聚合体系,T1 = 50℃,T2 = 60 ℃,E = 80 kJ/mol,R = 8.314 J/mol.K,求 k2/k1
解:
苯乙烯在60oC下进行溶液聚合,用BPO作引发剂,偶合终止,所得数据如下: [M]=2.0mol·L-1, [I]=0. 04mol L-1,  f=0.8, kp=176L mol-1, kd = 2.0 * 10-6s-1,kt=3. 6*107Lmol-1s-1.求聚合初期的聚合反应速率和聚合度.
解:
将以上数据代入上式,得到: Rp=1. 船舶5*10-5 (molL-1s-1)
苯乙烯聚合为偶合终止,聚合初期聚合度Xn=464
.以过氧化二苯甲酰作引发剂,在60进行苯乙烯(密度为0.887)本体聚合动力学研究,为偶合终止,引发剂用量为单体重量的0.109%Rp=0.255×10-4mol/L·sf=0.80,自由基寿命为0.82秒,聚合度为2460
(1)求单体浓度,引发剂浓度和自由基浓度。
(2)求kdkpkt的大小,建立三个常数的数量级概念。
设苯乙烯体积为1L,则其重量1×0.887×103=887g
摩尔数为887/104=8.529mol
浓度为8.529mol/L
引发剂重量为887× 0.109% =9.6683×10-1g
摩尔数为9.6683×10-1/242.23=3.9914×10-3mol
浓度为4.00×10-3mol/L
以AIBN(偶氮二异)为引发剂来引发苯乙烯溶液聚合,如不改变聚合温度,同时初期生成的聚合物的分子量又保持不变,如何改变单体和引发剂浓度的办法,使初期聚合速度提高1倍?
1.已知St单体中加入少量乙醇进行聚合时,所得聚苯乙烯的分子量比一般本体聚合要低;但当乙醇量增加到一定程度后,所得到的聚苯乙烯的分子量要比相应条件下本体聚合要高,试解释之。
加少量乙醇时,聚合反应还是均相的,乙醇的链转移作用会使分子量降低;
但当乙醇量增加到一定比例后,聚合反应是在不良溶剂进行,出现明显的自动加速现象,从而分子量比本体聚合要高。
.苯乙烯在60°C以苯为溶剂、AIBN为引发剂进行聚合,双基偶合终止。已知: kp=145Lmol-1 S-1,kt=0.20*107Lmol-ls-1,在当单体浓度[M]=6.0molL-1 ,无链转移时Xn0 =2000,若溶液中有CCl4 ,其浓度为[S] =0.lmol L -1,对四氯化碳的链转移常数Cs = 9.0 *10-3.试求数均聚合度(忽略向单体转移)。
2.醋酸乙烯以AIBN为引发剂( f=l)在60°C进行本体聚合,其动力学参数如下: kd = 1. 16 * 10-5 s-1,kp=3700Lmol-1s-1,kt=7.4*107Lmol-1 s-1, [M] = 10. 86mol L-1, [I]=0.206*10-3mol· L-l,CM=1.91*10-4。试求:当歧化终止占动力学终止的90%时,所得聚乙酸乙烯的数均聚合度?
解:先计算出动力学链长
代入数据得到:ν=47777
当歧化终止占动力学终止的90%时,则有C=0.l, D=0.9
3.用过氧化二苯甲酰作引发剂,苯乙烯在60℃进行本体聚合,
试计算链引发、向引发剂转移、向单体转移三部分在聚合度
倒数中各占多少百分比?
计算时选用下列数据:
[I]=0.04mol/L,f=0.8,kd=2.0×10-6 s-1,kp=176L/mol·s,
kt=3.6×107L/mol·s,
ρ(60℃)=0.887g/mL,CI=0.05,CM=0.85×10-4
偶合终止:C=0.77,歧化终止:D=0.23
单体M1和M2进行共聚,r1 = 0, r2= 0. 5,计算并回: (1)合成组分为M1>M2是否可能。(2)起始单体组成f1 =50%时,共聚物组成Fl为多少?
解:
(1)
 
M1>M2不可能。
  (2)
例:苯乙烯(M1)和丙烯酸甲(M2)在苯中共聚,已知r1=0. 75,r2=0.20。求: (1) [M1]=1.5molL-1, [M2]=3.0molL-1,求起始共聚物的组成; (2)当M1质量分数为15% ,当M2质量分数为 85%时,求起始共聚物的组成。
解 (1)因为[M1]=1.5molL-1, [M2]=3.0molL-1
起始共聚物组成为
 
 
(2)当[M1]=15% (质量分数), [M2]0 =85% (质量分数), M1和M2的摩尔分数分别为:
f20=1-f10=0.873
起始共聚物组成为
甲基丙烯酸甲酯(M1 )和丁二烯(M2 )在60 oC进行自由基共聚, r1=0. 25, r2 =0.91,以何种配比投料才能得到组成基本均匀的共聚物?
解:r1<1, r2<1,属于有恒比点的非理想共聚,恒比点:
 
 
在恒比点投料可得到组成均匀的共聚物。
例:M1和M2两单体共聚,若rl =0.75, r2 =0.20,求: 1)该体系有无恒比共聚点?该点共聚物组成F1为多少? (2)若起始f10=0.80,试比较t时刻单体组成f1与f10的大小,所形成的共聚物的瞬间组成F10与初始共聚物组成的大小; (3)若f10=0.72,则f1与f10、F1与F10的大小关系又是如何?
解 (1)因为rl =0.75<1, r2 =0.2<1,所以两单体的共聚有恒比共聚点。其恒比点为:
在恒比点上配料时,所得的共聚物组成与单体组成相同: F1 = f1 =0.762
(2)当起始f10=0.80,因为f10=0.8>0.762,则随转化率的增加,单体瞬时组成f1增加,共聚物的瞬间组成F1随之增加,即f1>f10, F1>F10
(3)当起始f10=0.72,因为f10=0.72<0.762,则随转化率的增加,单体瞬时组成f1下将,共聚物的瞬间组成F1随之下降,即f1<f10. FI<F10
例:两单体共聚,r1=2.0,r2=0.5, f10=0.5,求:(1)开始反应瞬间共聚物的瞬时组成(2)转化率为50%asp 2.0 f1=0.382时共聚物的平均组成。
例丙烯腈-苯乙烯的竞聚率r1 =0.04, r2 =0.40,若所采用的丙烯腈(M1)和苯乙烯(M2)的投料质量比为24:76,在生产中采用单体一次投料的聚合工艺,并在高转化率下才停止反应。试求: (1)画出F-f的关系图; (2)计算恒比点,并讨论所得共聚物的均匀性; (3)共聚物瞬间组成含苯乙烯单体单元的质量分数为70%,问起始单体配料比及投料方法又如何?
DMF
解 (1)由于r1<l, r2<1,此共聚体系属于有恒比点的共聚体系,其F1-f1的关系图如下:
2)恒比点fa为:
据两单体的分子量可知,当两单体投料质量比为24:76时, M1的摩尔分数为:
   
由于f1为0.38,与恒比共聚点十分相近,在聚合过程中共聚物组成随转化率的变化不大,因此在一次投料于高转化率下停止反应,仍可制得组成均匀的共聚物。
(3)共聚物瞬间组成含苯乙烯单体单元的质量分数为70%时:
 
 
 

得:f1=0.605
[M1]o/[M2]o=0.605/(1-0.605)=1. 53 (摩尔比)
                                                          (质量比)

本文发布于:2024-09-21 22:30:58,感谢您对本站的认可!

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