聚合过程中,自动加速现象出现的早晚和表现程度各不相同。苯乙烯是聚苯乙烯的良溶剂,长链自由基在其中处于比较伸展的状态,转化率到30%出现自动加速现象。甲基丙烯酸甲酯是聚甲基丙烯酸甲酯的不良溶剂,长链自由基在其中有一定的卷曲,转化率达10%~15%开始出现自动加速现象。
⒉ (7分)推导共聚物组成微分方程时有哪些假定?为什么该方程只能应用于低转化率的条件?并写出共聚物组成微分方程。
二元共聚物组成的微分方程是
dc(M1)c(M1)r1c(M1)+c(M2) =?dc(M2)c(M2)r2c(M2)+c(M1)该方程是在以下假定条件下推导出来的:
⑴ 链自由基的活性与链长基本无关,仅决定于链自由基末端结构单元的结构; ⑵ 共聚物聚合度很大,用于引发所消耗的单体远小于用于增长所消耗的单体,引发和终止对共聚物组成无影响;
⑶ 稳态的假定,假定共聚反应进行了一段时间后,两种链自由基的浓度都不变,为定值,即自由基的生成速率与消失速率相等,体系进入稳态,达到动平衡。
因为稳态的假定只有在低转化率(<5%~10%)时才成立,因此该方程只能适用于低转化率情况。
⒊ (5分)试说明离子交换树脂在水的净化和海水淡化方面的应用?
离子交换树脂可以净化水和使海水淡化,因为当水或溶液通过阳离子交换树脂后,水中的阳离子Na+, Ca+2, Mg+2等进入到树脂上,树脂上的H+进入到水中或溶液中,因而,水中的阳离子只剩下H+;而后再将水通过阴离子交换树脂,水中的阴离子Cl-, CO-2, SO4-2等进入到树脂中,树脂上的 -OH进入到水中或溶液中,因而水中的阴离子只剩下-OH 从而使水净化,海水淡化。用离子交换树脂处理过的水称为去离子水,它在工业、实验室和锅炉用水得到广泛应用。用离子交换树脂处理水比用蒸馏方法效率高,设备简单,节约电能。
⒋ (7分)与自由基聚合相比较,试说明离子聚合反应在引发剂种类、单体结构的特征和溶液剂性质等三方面的特征?
离子型聚合与自由基聚合都属连锁聚合的范畴,但两者有很大差别。 ⑴ 引发剂种类
自由基聚合的引发剂是易产生自由基的物质如过氧化物,偶氮化合物。而离子聚合的引发剂是“酸”或“碱”等,易产生离子的物质。
⑵ 单体结构
自由基聚合的单体是含有弱的吸电子取代基和共轭取代基的烯类单体.阴离子聚合的
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单体是含有强的吸电子取代基和共轭取代基的烯类单体.阳离子聚合的单体是含有强的推电子取代基和共轭取代基的烯类单体。
⑶ 溶剂的性质
在自由基聚合中,溶剂的引入降低了单体浓度,从而降低了聚合速率;由于链自由基向溶剂的转移反应,降低了聚合物
的相对分子质量.在离子聚合中,溶剂的引入不仅降低了单体的浓度,还严重影响着增长活性中心的形态和结构,从而影响聚合速率和聚合物的相对分子质量及其分布,同时还影响着聚合物的立构规整性。
五、(共10分,每错一个方程式扣1 分)
醋酸乙烯单体以ABIN为引发剂,甲醇为溶剂,在温度为60℃时进行自由基溶液聚合,写出有关聚合反应方程式。
⒈ 链引发反应:
CH3CH3CH3CH3 C N N C CH3 2CH3 C + N2CNCNCN
CH3CH3CH3 C + CH 2 CH CH3 C CH2 CHCNOCOCH3CNOCOCH3⒉ 链增长反应:
CH3CH3 C CH2 CH + nCH2 CH CNOCOCH3OCOCH3CH3CH3 C [ CH 2 CH ]nCH2 CHCNOCOCH3OCOCH3
⒊ 链终止反应:
2 CH2 CH CH CH + CH2 CH2OCOCH3OCOCH3OCOCH3⒋ 链转移反应:
⑴ 向单体转移
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CH2 CH + CH2 CH ③②OCOCH3OCOCH①3 CH2 CH2 + CH2 CH OCOCH3OCOCH2 CH2 CH2 + CH2 C OCOCH3OCOCH3 CH CH + CH3 CH OCOCH3OCOCH3
⑵ 向溶剂转移
CH2 CH + CH3OH CH2 CH2 + CH3OOCOCH3OCOCH3⑶ 向已形成的大分子转移
CH2 CH + CH2 CH OCOCH3OCOCH3CH2 CH2 + CH2 CH OCOCH3OCOCH2CH2 CH2 + CH2 C OCOCH3OCOCH3
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