2025年【聚合工藝】模擬考試題庫及聚合工藝考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.自由基聚合中，引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基的過程屬于（）。A.鏈引發(fā)階段B.鏈增長階段C.鏈終止階段D.鏈轉(zhuǎn)移階段答案：A解析：自由基聚合分為鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止和鏈轉(zhuǎn)移四個(gè)階段，其中引發(fā)劑分解產(chǎn)生初始自由基的過程屬于鏈引發(fā)階段。2.乳液聚合的主要場(chǎng)所是（）。A.單體液滴B.水相C.膠束D.聚合物顆粒表面答案：C解析：乳液聚合中，膠束是單體增溶的主要場(chǎng)所，也是自由基進(jìn)入后引發(fā)聚合的核心區(qū)域，因此膠束是主要反應(yīng)場(chǎng)所。3.懸浮聚合中，分散劑的主要作用是（）。A.提高反應(yīng)速率B.防止單體液滴聚并C.調(diào)節(jié)聚合物分子量D.降低體系粘度答案：B解析：懸浮聚合通過機(jī)械攪拌將單體分散為液滴，分散劑吸附在液滴表面形成保護(hù)層，防止液滴碰撞聚并，確保產(chǎn)物為均勻顆粒。4.聚合反應(yīng)中，若溫度升高，通常會(huì)導(dǎo)致（）。A.分子量增大，反應(yīng)速率降低B.分子量減小，反應(yīng)速率升高C.分子量和反應(yīng)速率均降低D.分子量和反應(yīng)速率均升高答案：B解析：溫度升高會(huì)加快引發(fā)劑分解和鏈增長速率，但同時(shí)也會(huì)增加鏈終止（尤其是雙基終止）的概率，導(dǎo)致平均分子量下降，整體反應(yīng)速率升高。5.生產(chǎn)聚乙烯（PE）時(shí)，若采用高壓法工藝，其聚合機(jī)理主要為（）。A.配位聚合B.自由基聚合C.陰離子聚合D.縮合聚合答案：B解析：高壓聚乙烯（LDPE）通過高溫高壓下的自由基聚合制備，引發(fā)劑為氧氣或過氧化物，鏈增長過程中易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移形成支鏈結(jié)構(gòu)。6.聚合釜的夾套冷卻水突然中斷時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采取的措施是（）。A.繼續(xù)加料維持反應(yīng)B.立即通入高壓氮?dú)饫鋮sC.緊急泄放物料并停車D.提高攪拌轉(zhuǎn)速增強(qiáng)散熱答案：C解析：冷卻水中斷會(huì)導(dǎo)致聚合釜無法散熱，反應(yīng)放熱積累可能引發(fā)爆聚或設(shè)備超壓，需立即終止反應(yīng)并泄放物料，避免安全事故。7.以下哪種單體的聚合屬于縮聚反應(yīng)？（）A.乙烯B.苯乙烯C.己二酸與己二胺D.氯乙烯答案：C解析：縮聚反應(yīng)是單體通過官能團(tuán)間的縮合反應(yīng)逐步聚合，同時(shí)析出小分子（如水），己二酸與己二胺生成尼龍66的反應(yīng)屬于典型縮聚。8.聚合工藝中，“粘釜”現(xiàn)象主要是由于（）。A.攪拌轉(zhuǎn)速過高B.單體純度不足C.反應(yīng)溫度過低D.聚合物在釜壁附著答案：D解析：粘釜是指聚合物因表面張力或靜電作用附著在聚合釜內(nèi)壁，導(dǎo)致傳熱效率下降、產(chǎn)物質(zhì)量不均，需定期清理。9.乳液聚合中，乳化劑的臨界膠束濃度（CMC）是指（）。A.乳化劑完全溶解的濃度B.膠束開始形成的最低濃度C.乳化劑達(dá)到飽和的濃度D.乳液穩(wěn)定的最大濃度答案：B解析：CMC是乳化劑在溶液中開始形成膠束的最低濃度，低于此濃度時(shí)乳化劑以單分子形式存在，高于此濃度則形成膠束。10.聚合度（DP）是指聚合物分子中單體單元的數(shù)目，對(duì)于自由基聚合，若鏈終止方式為偶合終止，則DP與動(dòng)力學(xué)鏈長（ν）的關(guān)系為（）。A.DP=νB.DP=2νC.DP=ν/2D.DP=ν+1答案：B解析：偶合終止時(shí)，兩個(gè)自由基活性鏈結(jié)合形成一個(gè)大分子，因此聚合度為動(dòng)力學(xué)鏈長的2倍；歧化終止時(shí)DP=ν。11.生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）時(shí)，若聚合溫度升高，產(chǎn)物的平均聚合度會(huì)（）。A.增大B.減小C.不變D.先增后減答案：B解析：PVC聚合為自由基機(jī)理，溫度升高會(huì)加快鏈終止速率（尤其是向單體的鏈轉(zhuǎn)移），導(dǎo)致平均聚合度下降。12.本體聚合的主要缺點(diǎn)是（）。A.產(chǎn)物純度低B.反應(yīng)熱難以移除C.需要大量溶劑D.聚合速率過慢答案：B解析：本體聚合無溶劑，體系粘度高，反應(yīng)放熱集中，散熱困難，易導(dǎo)致局部過熱、分子量分布變寬甚至爆聚。13.以下哪種引發(fā)劑適用于低溫自由基聚合？（）A.過硫酸鉀（分解溫度6080℃）B.偶氮二異丁腈（AIBN，分解溫度5070℃）C.過氧化二苯甲酰（BPO，分解溫度7090℃）D.氧化還原引發(fā)體系（分解溫度1030℃）答案：D解析：氧化還原引發(fā)體系通過電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)在低溫下產(chǎn)生自由基，適用于需要低溫聚合的工藝（如低溫乳液聚合）。14.聚合反應(yīng)中，轉(zhuǎn)化率是指（）。A.已反應(yīng)的單體質(zhì)量與初始單體質(zhì)量的比值B.聚合物質(zhì)量與單體質(zhì)量的比值C.聚合物的平均分子量與理論分子量的比值D.反應(yīng)體系中活性鏈的濃度答案：A解析：轉(zhuǎn)化率（C）定義為已反應(yīng)的單體量占初始單體量的百分比，即C=（初始單體量剩余單體量）/初始單體量×100%。15.下列聚合工藝中，產(chǎn)物后處理最復(fù)雜的是（）。A.本體聚合B.溶液聚合C.懸浮聚合D.乳液聚合答案：D解析：乳液聚合產(chǎn)物為膠乳，需經(jīng)破乳、洗滌、脫水、干燥等多步處理，后處理工序比其他工藝（如本體聚合直接造粒）更復(fù)雜。二、判斷題（每題1分，共15分）1.自由基聚合中，引發(fā)劑的半衰期越長，其活性越高。（）答案：×解析：引發(fā)劑半衰期（t1/2）是指分解至初始濃度一半所需時(shí)間，半衰期越短，分解速率越快，活性越高。2.懸浮聚合的產(chǎn)物為珠狀顆粒，無需干燥可直接使用。（）答案：×解析：懸浮聚合產(chǎn)物顆粒表面可能附著分散劑和水分，需經(jīng)洗滌、離心、干燥后才能使用。3.縮聚反應(yīng)中，延長反應(yīng)時(shí)間可提高轉(zhuǎn)化率，但對(duì)分子量影響不大。（）答案：×解析：縮聚反應(yīng)的分子量與反應(yīng)程度（p）的關(guān)系為Xn=1/(1p)，延長反應(yīng)時(shí)間可提高p，從而顯著增加分子量。4.乳液聚合中，乳化劑用量越多，膠束數(shù)量越多，聚合速率越快。（）答案：√解析：乳化劑用量增加，膠束數(shù)量增多，自由基進(jìn)入膠束引發(fā)聚合的概率提高，聚合速率（Rp）與膠束濃度（N）的0.6次方成正比。5.聚合釜的攪拌器類型不影響反應(yīng)體系的混合效果。（）答案：×解析：攪拌器類型（如槳式、渦輪式、錨式）直接影響剪切力和混合均勻性，對(duì)懸浮聚合的液滴分散、乳液聚合的膠束穩(wěn)定有重要影響。6.生產(chǎn)聚丙烯（PP）時(shí)，采用齊格勒納塔催化劑可得到等規(guī)度高的產(chǎn)物。（）答案：√解析：齊格勒納塔催化劑（如TiCl3Al(C2H5)3）具有定向催化作用，可控制丙烯的配位聚合，得到高結(jié)晶度的等規(guī)聚丙烯。7.聚合反應(yīng)中，分子量調(diào)節(jié)劑（如硫醇）的作用是降低分子量。（）答案：√解析：分子量調(diào)節(jié)劑通過鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)終止活性鏈，生成新的自由基繼續(xù)反應(yīng)，從而降低聚合物的平均分子量。8.本體聚合產(chǎn)物純度高，適用于制備光學(xué)級(jí)聚合物（如有機(jī)玻璃）。（）答案：√解析：本體聚合無溶劑和分散劑殘留，產(chǎn)物純度高，適合對(duì)透明度、純度要求高的光學(xué)材料（如PMMA）。9.聚合過程中，若單體轉(zhuǎn)化率超過90%，反應(yīng)速率會(huì)顯著下降，主要是因?yàn)閱误w濃度降低。（）答案：×解析：高轉(zhuǎn)化率下（如>70%），體系粘度急劇升高，自由基擴(kuò)散受阻，鏈終止速率下降，而鏈增長速率受影響較小，導(dǎo)致“自動(dòng)加速效應(yīng)”（凝膠效應(yīng)），反應(yīng)速率反而升高；當(dāng)單體耗盡時(shí)，反應(yīng)速率才會(huì)下降。10.離子聚合（如陰離子聚合）通常需要在無水、無氧條件下進(jìn)行。（）答案：√解析：離子聚合的活性中心（陰/陽離子）對(duì)水、氧氣等雜質(zhì)敏感，易發(fā)生終止反應(yīng)，因此需嚴(yán)格控制反應(yīng)體系的純度。11.懸浮聚合中，分散劑用量越多，產(chǎn)物顆粒越小。（）答案：√解析：分散劑用量增加，液滴表面保護(hù)層更厚，機(jī)械攪拌下液滴更難聚并，因此產(chǎn)物顆粒粒徑減小。12.聚合反應(yīng)的熱效應(yīng)是指單位質(zhì)量單體聚合時(shí)釋放的熱量，聚乙烯的聚合熱高于聚丙烯。（）答案：√解析：乙烯的聚合熱約為95kJ/mol，丙烯的聚合熱約為85kJ/mol（因丙烯存在位阻效應(yīng)），因此聚乙烯的聚合熱更高。13.聚合工藝中，“爆聚”是指反應(yīng)速率突然急劇增加，導(dǎo)致溫度和壓力失控的現(xiàn)象。（）答案：√解析：爆聚通常由散熱不良（如冷卻系統(tǒng)故障）或引發(fā)劑過量加入引起，反應(yīng)放熱無法及時(shí)移除，導(dǎo)致溫度、壓力驟升，可能引發(fā)設(shè)備損壞或爆炸。14.溶液聚合中，溶劑的選擇不影響聚合物的分子量分布。（）答案：×解析：溶劑可能參與鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)（如向溶劑的鏈轉(zhuǎn)移），導(dǎo)致分子量降低；同時(shí)，溶劑的極性會(huì)影響活性中心的形態(tài)（如離子對(duì)的解離程度），從而影響分子量分布。15.生產(chǎn)尼龍6（聚己內(nèi)酰胺）的聚合反應(yīng)屬于開環(huán)聚合。（）答案：√解析：尼龍6由己內(nèi)酰胺通過開環(huán)聚合制備，環(huán)狀單體的酰胺鍵斷裂形成線性聚合物。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述自由基聚合與縮聚反應(yīng)的主要區(qū)別。答案：（1）機(jī)理不同：自由基聚合為連鎖聚合，包括鏈引發(fā)、增長、終止等基元反應(yīng)，活性中心為自由基；縮聚反應(yīng)為逐步聚合，通過官能團(tuán)間的縮合逐步增長，無明顯活性中心。（2）分子量增長方式：自由基聚合中，單體與活性鏈迅速反應(yīng)，分子量瞬間達(dá)到最大值，反應(yīng)后期分子量變化?。豢s聚反應(yīng)中，分子量隨反應(yīng)時(shí)間延長逐步增大。（3）轉(zhuǎn)化率與分子量的關(guān)系：自由基聚合轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間增加，分子量初期即較高；縮聚反應(yīng)轉(zhuǎn)化率（反應(yīng)程度）需達(dá)到98%以上才能獲得較高分子量。（4）副產(chǎn)物：自由基聚合無小分子副產(chǎn)物；縮聚反應(yīng)析出小分子（如水、醇）。2.懸浮聚合中，如何控制產(chǎn)物顆粒的粒徑大?。看鸢福海?）攪拌速率：攪拌速率越高，剪切力越大，單體液滴分散越細(xì)，粒徑越小；反之，粒徑增大。（2）分散劑種類與用量：使用高效分散劑（如聚乙烯醇、明膠）或增加用量，可增強(qiáng)液滴表面穩(wěn)定性，防止聚并，減小粒徑。（3）單體與水的比例（水油比）：水油比增大（水相比例高），液滴間碰撞概率降低，粒徑減小。（4）反應(yīng)溫度：溫度升高可能降低分散劑的穩(wěn)定性，導(dǎo)致液滴聚并，粒徑增大。3.乳液聚合的“三階段”特征是什么？各階段的主要變化是什么？答案：乳液聚合分為成核期、恒速期和降速期三個(gè)階段：（1）成核期（階段Ⅰ）：膠束不斷被自由基進(jìn)入引發(fā)聚合，膠束轉(zhuǎn)化為聚合物顆粒（乳膠粒），乳膠粒數(shù)量增加，單體液滴數(shù)量減少，聚合速率遞增。（2）恒速期（階段Ⅱ）：乳膠粒數(shù)量恒定，單體通過水相擴(kuò)散進(jìn)入乳膠粒補(bǔ)充消耗，單體液滴持續(xù)存在，聚合速率保持恒定。（3）降速期（階段Ⅲ）：?jiǎn)误w液滴耗盡，乳膠粒內(nèi)單體濃度下降，聚合速率隨單體濃度降低而下降，直至反應(yīng)結(jié)束。4.聚合工藝中，如何防止“爆聚”事故的發(fā)生？答案：（1）嚴(yán)格控制引發(fā)劑用量和加入速率，避免局部濃度過高。（2）確保冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行（如夾套、內(nèi)冷管），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)聚合釜溫度、壓力，設(shè)置超溫超壓聯(lián)鎖報(bào)警。（3）控制反應(yīng)溫度在工藝范圍內(nèi)，避免因溫度波動(dòng)導(dǎo)致反應(yīng)速率驟變。（4）定期檢查攪拌器，確?；旌暇鶆?，防止局部反應(yīng)過熱。（5）設(shè)置緊急泄放裝置（如爆破片、安全閥），在溫度壓力失控時(shí)快速泄放物料。5.比較本體聚合與溶液聚合的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：本體聚合優(yōu)點(diǎn)：無溶劑，產(chǎn)物純度高；工藝簡(jiǎn)單，后處理方便（直接造粒）。本體聚合缺點(diǎn)：體系粘度高，散熱困難，易發(fā)生自動(dòng)加速效應(yīng)，導(dǎo)致分子量分布寬甚至爆聚；反應(yīng)難以控制。溶液聚合優(yōu)點(diǎn)：溶劑可吸收反應(yīng)熱，體系粘度低，散熱容易，反應(yīng)易控制；可通過溶劑調(diào)節(jié)分子量和分子量分布。溶液聚合缺點(diǎn)：溶劑需回收，增加成本；產(chǎn)物含溶劑殘留，純度較低；聚合速率較慢（溶劑稀釋單體濃度）。四、計(jì)算題（每題5分，共15分）1.某自由基聚合反應(yīng)中，單體濃度[M]=5mol/L，引發(fā)劑濃度[I]=0.01mol/L，引發(fā)劑分解速率常數(shù)kd=2×10^6s^1，鏈增長速率常數(shù)kp=1×10^3L/(mol·s)，鏈終止速率常數(shù)kt=2×10^7L/(mol·s)，引發(fā)效率f=0.8。計(jì)算聚合初期的動(dòng)力學(xué)鏈長（ν）。答案：動(dòng)力學(xué)鏈長ν=kp[M]/(2(fkdkt[I])^0.5)代入數(shù)據(jù)：ν=1×10^3×5/[2×(0.8×2×10^6×2×10^7×0.01)^0.5]=5×10^3/[2×(0.8×2×10^6×2×10^7×0.01)^0.5]計(jì)算括號(hào)內(nèi)部分：0.8×2×10^6×2×10^7×0.01=0.8×4×10^6×10^7×0.01=0.8×4×10×0.01=0.32平方根為√0.32≈0.566因此ν=5×10^3/(2×0.566)≈5×10^3/1.132≈44172.某縮聚反應(yīng)中，初始官能團(tuán)濃度為2mol/L，反應(yīng)2小時(shí)后，反應(yīng)程度p=0.95。若反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)（速率常數(shù)k=0.05L/(mol·h)），計(jì)算反應(yīng)4小時(shí)后的反應(yīng)程度p。答案：二級(jí)縮聚反應(yīng)中，1/(1p)=1+kt[M]0（[M]0為初始官能團(tuán)濃度）已知t=2h時(shí)，p=0