《材料科学基础第二章习题3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料科学基础第二章习题3（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第 二 章 缩 聚 和 逐 步 聚 合 习 题 解 答,2,1、 用碱滴定法和红外光谱法同时测得21.3g聚己二酰己二胺试样中2.5010-3mol的羧基。计算该聚合物的数均分子量为8520，计算时需做什么假定？如何通过实验来确定其可靠性?如该假定不可靠，如何由实验来测定正确的数均分子量?,3,解：,由,得：,上述计算时需假设：聚己二酰己二胺由二元胺和二元酸反应制得，每个大分子链平均只含一个羧基，且羧基数和胺基数相等。,4,可以通过测定大分子链端基的COOH和NH2摩尔数以及大分子的摩尔数来验证假设的可靠性，如果大分子的摩尔数等于COOH和NH2的一半时，就可假定此假设的可靠性。 用气相渗
2、透压法可较准确地测定数均分子量，得到大分子的摩尔数。 碱滴定法测得羧基基团数、红外光谱法测得羟基基团数.,5,2、已知在某一聚合条件下，由羟基戊酸经缩聚形成的聚羟基戊酸酯的质均分子量为18 400 g/mol，试计算： a.羧基已酯化的百分数； b.该聚合物的数均聚合度； c.该聚合物的结构单元数。,6,解：,已知：质均分子量为18 400g/mol M0=100,a.由,得：,P = 0. 989,羧基已经酯化的百分比为98. 9%,b.由,得：,c. 结构单元数为92.51,7,8,9,4、 等摩尔二元醇与二元酸在外加酸催化下进行缩聚，证明从P从0.98到0.99所需的时间与从开始到P=0
3、.98所需的时间相近。,等摩尔反应，外加酸催化的聚酯合成反应中：,证明：,P=0.98时，,， 所需反应时间,P=0.99时，,， 所需反应时间,2,所以，t2大约是t1的两倍，故由0.98到0.99所需的时间相近,10,11,5、(作业) 由1mol丁二醇与1mol己二酸合成Mn=5000的聚酯，试作下列计算： 两基团数相等，忽略端基的影响，求终止缩聚的反应程度P。 在缩聚过程中，如果有0.5%（mol分数）丁二醇缩水成乙烯而损失，求达到同一P 时的Mn。 如何补偿丁二醇缩水损失，才能获得同一 Mn聚合物？ 假定原始混合物中羧基的浓度为2mol，其中0.1%为醋酸，无其他因素影响基团数比，求
4、获得同一Mn所需的P。,12,解：,a. M0=(M1+M2)/2=(88+112)/2 = 100,所以：Xn=Mn/M0 = 5000/100 = 50,P = 0.980,b. r=(1-0.5%) /1 = 0.995,=44.53,所以：Mn=XnM0=44.53100 = 4453,P = 0.980,13,同一Mn，即Mn = 5000，Xn= 50,=50,P = 0.982,d.,COOH= 2 mol,醋酸 21.00.02 mol,二元酸 20.021.98 mol,OH= 2 mol,实际酸过量,r =Na/(Na+2Nc)=2/(1.98+20.02)=1/1.01,
5、=50,P = 0.985,14,6、 166时，乙二醇与己二酸缩聚，测得不同时间下的羧基反应程度如下：,a.求对羧基浓度的反应级数，判断自催化或者酸催化,b.求速率常数。,15,解：,由数据作图，看1/(1-P)或1/(1-P)2与t之间是否有线性关系，并得出直线斜率，求得K值,16,17,18,7、在酸催化和自催化聚酯反应中，假定 k=10-1(kgeq-1min-1),k= 10-3(kg2eq-2min-1), Na0=10(eqkg-1),反应程度p = 0.2，0.4，0.8，0.9，0.95，0.99，0.995，计算 基团a未反应的概率Na/Na0 数均聚合度 所需的时间,19
6、,思路：,代入不同的p值，求得Na/Na0,由,求反应时间,由,求数均聚合度,a,b,c,未反应的概率：1-p,20,21,22,8、以等摩尔比的乙二醇和对苯二甲酸为原料于280下进行封管均相聚合，已知该温度下反应平衡常数为4。试问该产品最终的Xn是多少？另外在排水的情况下，欲得Xn=100，问体系中残留水分有多少？,解：,由等摩尔比的平衡缩聚,得：,由非密闭体系平衡缩聚,得： nw=K / (Xn)2 = 4 / 1002 = 410-4 mol/L,23,9、 等摩尔二元醇和二元酸缩聚，另加1.5%（mol）醋酸调节相对分子质量。P=0.995及0.999时，聚酯的聚合度各为多少？,思路：
7、 由已知条件求官能团当量比r 反应程度P已知，代入公式即可得：,=0.985，P=0.995时，Xn=80 P=0.999时，Xn =117,24,10、(重点) 尼龙-1010是根据1010盐中过量的癸二酸来控制分子量，如果要求分子量为20 000，问1010盐的酸值应该是多少？（以mg KOH/g计）,思路：,酸值：中和反应体系中游离酸所需的碱的质量 关键：求出每单位质量1010盐中过量的癸二酸,1010盐结构为,分子量374，尼龙1010结构单元平均分子量M0=169,25,假设对癸二胺 P=1，,根据,得 r = 0.983,设 Na（癸二胺）= 1 mol， 则 Nb=1.0 / 0
8、.983 = 1.0173 mol，,则酸值为（每g原料中过量的酸，用KOH表示）,26,27,11. （自己看）己内酰胺在封管内进行开环聚合。按1 mol己内酰胺计，加有水0.0205mol、醋酸0.0205mol，测得产物的端羧基为19.8 mmol，端氨基2.3mmol。从端基数据，计算数均分子量。,28,29,12、 等摩尔的二元酸和二元胺缩聚时，画出P=0.95，0.99和0.995时的数均分子质量分布曲线和质均分子质量分布曲线，并计算数均聚合度和质均聚合度，比较二者的相对分子质量分布的宽度。,已知r=1 P=0.99 或 0.995，根据Flory分布函数，聚合度为X的聚合物的数均
9、分布函数为,解：,聚合度为X的质均分布函数是,30,（1）,（2）,取不同X值根据各函数计算值可画出各曲线,Wx / W 10 3,31,曲线1：P=0.990 曲线2：P=0.995,反应程度高的，分子量分布要宽一些,32,33,13、（作业）邻苯二甲酸酐与官能团等摩尔的甘油或季戊四醇缩聚，试求： a平均官能度 b按Carothers法求凝胶点。 c按统计法求凝胶点。,34,14、 计算下列混合物的凝胶点，各物质的比例为摩尔比 a、邻苯二甲酸酐：甘油= 1.50：0.98 b、邻苯二甲酸酐：甘油:乙二醇=1.50：0.99:0.002 c、邻苯二甲酸酐：甘油:乙二醇=1.50:0.500:0
10、.700,35,36,37,38,39,15、（重点）1000g环氧树脂（环氧值为0.2）用等当量的乙二胺（H2NCH2CH2NH2）或二亚乙基三胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2）固化，以过量10%计，试计算两种固化剂的用量。,环氧树脂f=2 乙二胺 f=4 二亚乙基三胺 f=5 乙二胺用量 （1000/100）0.2（1/4）（1+10%）=0.55mol 质量=0.5560=33g 二亚乙基三胺用量 （1000/100）0.2（1/5）（1+10%）=0.44mol 质量=0.44103=45.32g,解： P53 环氧值指的是100g树脂中含有的环氧基物质的量（mol）,40
11、,16、AA、BB、A3混合体系进行缩聚，NA0=NB0=3.0 mol ， A3中A基团数占混合物中A总数（）的10%，求p=0.970时的Xn以及Xn=200时的p。,解：,已知NA0=NB0=3.0 mol ， A3的=10%，,则：A3中A基团数为：3.010%=0.3 mol AA含基团数为：3-0.3=2.7 mol 所以单体数目分别为： NAA=（2.7/2）mol NBB =（3/2）mol NA3 =（0.3/3）=0.1mol,41,=0.978,42,43,44,18、,制备醇酸树脂的配方为1.21 mol季戊四醇、0.50 mol邻苯二甲酸酐、0.49 mol丙三羧酸酯
12、C3H5(COOH)3，问能否不产生凝胶而反应完全？,思路：,Carothers法预测凝胶点较实验值偏高 Flory法得出的凝胶点较实验值偏小,Carothers法预测凝胶点,0.891,2.245,45,解：根据配方可知醇过量。,所以必须控制反应程度小于0.89，不会产生凝胶。,46,1.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,第一章课后题：P16 1.,47,解：,数均分子量:,质均分子量:,分子量分布指数:,48,课后题：P16 2.,49,解：,数均分子量:,质均分子量:,
