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高分子第五章习题参考答案 思考题：6、比较氯乙烯本体聚合和悬浮聚合的特征，产品品质有何异同？参考答案：（最好用列表法加以比较） 聚合方法单体名称本体聚合悬浮聚合氯乙烯聚合体系组成：单体，引发剂（BPO或AIBN）聚合场所：本体内聚合机理：提高速率的因素将使分子量量降低生产特征：不易传热，可连续生产，分步聚合，一个预釜要配几个聚合釜，由于聚合物不溶于单体，属于沉淀聚合产品特征：聚合物纯净，宜生产透明浅色制品，分子量分布较宽聚合体系组成：单体，水，油溶性引发剂，分散剂聚合场所：液滴内聚合机理：提高速率的因素将使分子量量降低生产特征：散热容易，间隙生产，须有分离洗涤干燥等工序产品特征：产品比较纯净，可能留有少量的分散剂7、简述传统乳液聚合中单体、乳化剂和引发剂的所在场所，引发、增长和终止的场所和特征，胶束、乳胶粒、单体液滴和速率的变化规律参考答案：乳液聚合中单体在单体液滴中、以分子分散在水中、在增溶胶束中乳液聚合中乳化剂以分子分散在水中、在胶束中、在单体液滴表面乳液液聚合中引发剂主要是以分子分散在水中对难溶于水的单体链引发主要是在水中，在水中形成初级自由基后，再进入增溶胶束内链增长；链增长和链终止主要在胶束中。

胶束、乳胶粒、单体液滴和速率的变化规律见下表：第一阶段第二阶段第三阶段速率变化增速期恒速期降速期胶束成核期胶束数渐减， 1017～18→0（个·cm-3）增溶胶束6～10nm00乳胶粒乳胶粒形成期乳胶粒数，0～1013～15（个·cm-3）乳胶粒数恒定， 1013～15（个·cm-3）乳胶粒长大10 nm→200 nm乳胶粒内单体浓度一定乳胶粒数恒定，1013～15（个·cm-3）体积便化微小乳胶粒内单体浓度下降单体液滴液滴数不变，1010～12（个·cm-3）液滴直径>1000nm液滴数，1010～12（个·cm-3）最后消失液滴直径缩小1000nm→0 nm无液滴计算题：4、经典乳液聚合配方如如下：苯乙烯100g，水200g，过硫酸钾0.3g，硬脂酸钠5g试计算：a． 溶于水中的苯乙烯分子数（分子/ml），（20℃溶解度0.02 g /100 g 水，阿佛加德罗数NA=6.023×1023mol-1）b． 单体液滴（分子/ml）条件：液滴直径1000nm，苯乙烯溶解和增溶量共2 g，苯乙烯密度为0.9 gcm-3.c． 溶于水中的钠皂分子数（分子/ml）条件：硬脂酸钠的CMC为0.13 g·L-1，分子量306.5。

d． 水中胶束数（分子/ml）条件：每个胶束由100个肥皂分子组成e． 水中过硫酸钾分子数（分子/ml）条件：分子量=270f． 初级自由基形成速率ρ（分子/ml·s）条件：50℃kd=9.5×10-7s-1.g． 乳胶粒子数（个/ ml）条件：粒径100 nm，无单体液滴，苯乙烯相对密度0.9，聚苯乙烯相对密度1.05，转化率50%参考答案：a． 溶于水中的苯乙烯分子数（分子/ml），（20℃溶解度0.02 g /100 g 水，阿佛加德罗数NA=6.023×1023mol-1）设水的密度为1 g cm-3，则0.02 g /100 g=0.02 g /100 cm-3=0.0002 g / cm-3=0.0002 g / ml水；苯乙烯的分子量M=104， 溶于水中的苯乙烯分子数（分子/ml水）=（0.0002 g / ml水）÷104 g /mol-1×6.023×1023mol-1=1.16×1018（个）/ ml水b.单体液滴（分子/ml）条件：液滴直径1000nm，苯乙烯溶解和增溶量共2 g，苯乙烯密度为0.9 gcm-3形成单体液滴的苯乙烯重量：100 g－2 g=98 g98 g，苯乙烯所占的体积数=98 g÷0.9 g cm-3=108.9 cm3一个单体液滴的体积数=（4π/3）（500×10-7）3=5.2×10-13 cm3液滴单体的个数=108.9 cm3÷5.2×10-13 cm3=2.1×1014个设不考虑过硫酸钾和乳化剂所占的体积，并忽略苯乙烯和水混合的体积效应，则乳液体系的总体积数=100 g÷0.9 g ·cm-3＋200 cm3=111 cm3＋200 cm3=311 cm3单体液滴数=(2.1×1014个)÷311 cm3=6.75×1011个·cm-3c.溶于水中的钠皂分子数（分子/ml）。

条件：硬脂酸钠的CMC为0.13 g·L-1，分子量306.5硬脂酸钠在水中的浓度=0.13 g·L-1=13×10-4 g·ml-1 溶于水中的钠皂分子数=（13×10-4 g·ml-1）÷306.5 g /mol-1×6.023×1023mol-1=26×1017分子/mld.水中胶束数（分子/ml）条件：每个胶束由100个肥皂分子组成 硬脂酸钠总分子数=5 g÷306.5 g /mol-1×6.023×1023mol-1=98×1021（个），设不考虑过硫酸钾和乳化剂所占的体积，并忽略苯乙烯和水混合的体积效应，则乳液体系的总体积数=100 g÷0.9 g ·cm-3＋200 cm3=111 cm3＋200 cm3=311 cm3每ml硬脂酸钠总分子数=98×1021（个）÷311 cm3=3.15×1019个/ml，溶解在水中的硬脂酸钠分子数=2.6×1017个/ml形成胶束的硬脂酸钠分子数=3.15×1019个/ml－2.6×1017个/ml ≈3.12×1019个/ml每个胶束含有100个硬脂酸钠分子，则每ml所含的胶束数=（3.12×1019）÷100=3.12×1017个胶束/ml。

e. 水中过硫酸钾分子数（分子/ml）条件：分子量=270过硫酸钾总分子数=0.3g÷270 g /mol-1×6.023×1023mol-1=6.69×1020（个），每ml水中过硫酸钾分子数=6.69×1020（个）÷200ml=3.3×1018（个）/ml该问题应该是体系中过硫酸钾分子数（分子/ml））f. 初级自由基形成速率ρ（分子/ml·s）条件：50℃kd=9.5×10-7s-1.引发体系的引发剂浓度=6.69×1020（个）÷311ml=2.15×1018（个）·ml-1Ri=2kd[I]=2×9.5×10-7s-1×2.15×1018（个）·ml-1=4.09×1012（个）·ml-1·s-1g.乳胶粒子数（个/ ml）条件：粒径100 nm，无单体液滴，苯乙烯相对密度0.9，聚苯乙烯相对密度1.05，转化率50% 当转化率为505时，单体苯乙烯和聚苯乙烯所占的总体积=（50÷0.9）＋（50÷1.05）=55.55＋47.62=103.07 ml每个乳胶粒的体积=（4π/3）（50×10-7）3=5.2×10-16 ml总乳胶粒数=10307 ml÷52×10-16 ml=1.98×1017（个）每ml乳胶的乳胶粒子数=1.98×1017（个）÷311 ml=3.22×1015（个）·ml-1。

5、在60℃下乳液聚合制备聚丙烯酸酯类胶乳，配方如下表，聚合时间8小时，转化率100%丙烯酸乙酯＋共单体100水133过硫酸钾1十二烷基硫酸钠3焦磷酸钠（PH缓冲剂）0.7下列表各组分变动时，第二阶段的聚合速率有何变化？a. 用6份十二烷基硫酸钠b. 用2份过硫酸钾c. 用6份十二烷基硫酸钠和2份过硫酸钾d. 添加0.1份十二硫醇（链转移剂）参考答案：a) 在上表配方中将十二烷基硫酸钠增至6份，乳化剂浓度增加，胶束增多，聚合速率加快；b) 在上表配方中将过硫酸钾增至2份，自由基浓度增加，聚合速率加快；c) 在上表配方中将十二烷基硫酸钠增至6份，同时将过硫酸钾增至2份，聚合速率加快很多；d) 在上表配方中添加01份十二硫醇，加速链转移，聚合物的分子量降低。