高分子第四章习题参考答案
1．比较苯乙烯本体聚合和悬浮聚合的特征，比较氯乙烯本体聚合和悬浮聚合的特征，比较苯乙烯和氯乙烯悬浮聚合的特征。
参考答案：（最好用列表法加以比较）
2．简述乳液聚合中单体、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：
3．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N A=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=270。
f．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N A=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 g
98 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-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。
硬脂酸钠在水中的浓度=0.13 g·L-1=1。
3×10-4 g·ml-1
溶于水中的钠皂分子数=（1。
3×10-4 g·ml-1）÷306.5 g /mol-1×6.023×1023mol-1=2。
6×1017分子/ml。
d.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=9。
8×1021（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=9。
8×1021（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℃k d=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-1
R i=2k d[I]=2×9.5×10-7s-1×2.15×1018（个）·ml-1=4.09×1012（个）·ml-1·s-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%。
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=103。
07 ml÷5。
2×10-16 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。
6．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%。
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0。
1份十二硫醇，加速链转移，聚合物的
分子量降低。