熔点是晶态转变成熔体的热转变温度。高分子结构复杂,一般聚合物很难结晶完全,因此往往有一熔融范围。熔点是晶态聚合物的使用上限温度。规整的微结构、适当极性基团的引入都有利于结晶,如低密度聚乙烯、等规聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺-66等。
在聚合物合成阶段,除平均分子量和分布外,玻璃化温度和熔点往往是需要表征的重要参数。
计算题
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 解:数均分子量
Mmn??niMi??mi?n?i?ni?(mi/Mi)
?10?5?110/30000?5/70000?1/100000?38576质均分子量
Mw??miMi?m??wiMii
?10*30000?5*70000?1*10000010?5?1?46876分子量分布指数 Mw/Mn=46876/38576
=
2. 等质量的聚合物A和聚合物B共混,计算共混物的Mn和Mw。聚合物 A:Mn=35,000, Mw =90,000; 聚合物B:Mn=15,000, Mw=300,000
Mn?2mm?21000?m解:
MnAMnB
M.MMw?mwA?m.wB2m?195000
第2章 缩聚与逐步聚合
计算题
1. 通过碱滴定法和红外光谱法,同时测得 g聚己二酰己二胺试样中含有
10mol羧基。 根据这一数据,
-3
计算得数均分子量为8520。计算时需作什么假定?如何通过实验来确定的可靠性?如该假定不可靠,怎样由实验来测定正确的值? 解:Mnm???Nii,
?mi?21.3g,Mn?21.3?8520,?Ni?2.5*103 ?32.5*10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。
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
2. 羟基酸HO-(CH2)4-COOH进行线形缩聚,测得产物的质均分子量为18,400 g/mol,试计算:a. 羧基已经醌化的百分比 b. 数均聚合度 c. 结构单元数Xn 解:已知Mw根据
-1
?18400,M0?100
Xw?Mw1?p得:p=,故已酯化羧基百分数为%。 和Xw?M01?pMwMn?1?P,Mn?9251 Mn9251??92.51gtv M0100MXn、
DP和数均分子量n,
Xn?3. 等摩尔己二胺和己二酸进行缩聚,反应程度p为、、、、、、,试求数均聚合度并作
Xn-p关系图。
解:
p 5
10
20
50
100
200
Xn?1 1?p2
DP=Xn/2 Mn=113;Xn=18 1 244 583 5 1148 10 2278 3781 25 5668 50 11318 100 22618 8. 等摩尔的乙二醇和对苯二甲酸在280℃下封管内进行缩聚,平衡常数K=4,求最终物水的条件下缩聚,欲得
Xn。另在排除副产
Xn?100,问体系中残留水分有多少?
解:
Xn?1?K?1?3
1?pK?pnwK?100nw
Xn?1?1?pnw?4*10?4mol/L9. 等摩尔二元醇和二元酸缩聚,另加醋酸%,p=或时聚酯的聚合度多少?
解:假设二元醇与二元酸的摩尔数各为1mol,则醋酸的摩尔数为。Na=2mol,Nb=2mol,Nb'?0.015mol
r?NaNb?2Nb,?2?0.985
2?2*0.015当p=时,
Xn?1?r1?0.985??79.88
1?r?2rp1?0.985?2*0.985*0.995当p=时,
Xn?1?r1?0.985??116.98
1?r?2rp1?0.985?2*0.985*0.99910. 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20000,问1010盐的酸值应该是多少?(以mg KOH/g计)
解:尼龙1010重复单元的分子量为338,则其结构单元的平均分子量M=169
Xn?20000?118.34
1691?r1?r?,r?0.983
1?r?2rp1?r+
-
假设反应程度p=1,
Xn?尼龙1010盐的结构为:NH3(CH2)NH3OOC(CH2)8COO,分子量为374。 由于癸二酸过量,假设Na(癸二胺)=1,Nb(癸二酸)==,则 酸值?(Nb?Na)*M(KOH)*2(1.0173?1)*56*2??5.18(mgKOH/g1010盐)
Na*M101037411. 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、醋酸,测得产物的端羧基为 mmol,端氨基。从端基数据,计算数均分子量。 解:NH(CH2)5CO +H2O————HO-CO(CH2)5NH-H
└-------┘
NH(CH2)5CO +CH3COOH————HO-CO(CH2)5NH-COCH3 └-------┘
Mn?m1*113?17*0.0198?1*0.0023?43*0.0175??5762.2 邻苯二甲酸酐与甘
0.0198?ni油或季戊四醇缩聚,两种基团数相等,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 解:a、平均官能度: 1)甘油:
f?2)季戊四醇:
3*2?2*3?2.4
3?22*2?4*1f??2.67
2?122??0.833 f2.4b、 Carothers法: 1)甘油:
pc?2)季戊四醇:
pc?22??0.749 2.67fc、Flory统计法: 1)甘油:
pc?1?0.703,r?1,??1 1/2[r?r?(f?2)1?0.577,r?1,??1
[r?r?(f?2)1/2)的10%,试求p=时的Xn2)季戊四醇:
pc?16. AA、BB、A3混合体系进行缩聚,NA0=NB0=,A3中A基团数占混合物中A总数(以及Xn= 200时的p。
解:NA0=NB0=,A3中A基团数占混合物中A总数()的10%,则A3中A基团数为,A3的分子数为 mol。 NA2=;NA3=;NB2=
f?NAfA?NBfB?NCfC3?3??2.034
NA?NB?NC1.5?1.35?0.122?pf
Xn?当p=时,
Xn?2?74
2?0.97*2.034

