题目
将己二酸和己二胺制成尼龙-66盐，而后缩聚制备尼龙-66，反应温度为235°C，平衡常数K=432，问:(1)制备成尼龙-66盐的目的是什么?(2)如封闭体系，聚合度最大可达多少?(3)如开放体系并且体系中小分子水的含量为7.2X10-3，求可能达到的反应程度和平均聚合度?(4)如开放体系，要得到 n= 200的聚合物，体系的水应该控制在多少?(5)若用醋酸作端基封锁剂控制尼龙-66的分子量，要得到分子量为12300 的产品，配方中尼龙-66盐和醋酸的质量比为多少? (假设p=1)(6)若用己二酸过量控制尼龙-66的分子量，尼龙-66盐的酸值为 4. 3mgKOH·g-1尼龙-66盐时，求产物的平均分子量? (假设p=1)
将己二酸和己二胺制成尼龙-66盐，而后缩聚制备尼龙-66，反应温度为235°C，平衡常数K=432，问:
(1)制备成尼龙-66盐的目的是什么?
(2)如封闭体系，聚合度最大可达多少?
(3)如开放体系并且体系中小分子水的含量为7.2X10-3，求可能达到的反应程度和平均聚合度?
(4)如开放体系，要得到 n= 200的聚合物，体系的水应该控制在多少?
(5)若用醋酸作端基封锁剂控制尼龙-66的分子量，要得到分子量为12300 的产品，配方中尼龙-66盐和醋酸的质量比为多少? (假设p=1)
(6)若用己二酸过量控制尼龙-66的分子量，尼龙-66盐的酸值为 4. 3mgKOH·g-1尼龙-66盐时，求产物的平均分子量? (假设p=1)
(1)制备成尼龙-66盐的目的是什么?
(2)如封闭体系，聚合度最大可达多少?
(3)如开放体系并且体系中小分子水的含量为7.2X10-3，求可能达到的反应程度和平均聚合度?
(4)如开放体系，要得到 n= 200的聚合物，体系的水应该控制在多少?
(5)若用醋酸作端基封锁剂控制尼龙-66的分子量，要得到分子量为12300 的产品，配方中尼龙-66盐和醋酸的质量比为多少? (假设p=1)
(6)若用己二酸过量控制尼龙-66的分子量，尼龙-66盐的酸值为 4. 3mgKOH·g-1尼龙-66盐时，求产物的平均分子量? (假设p=1)
题目解答
答案
答:
解析
步骤 1：制备成尼龙-66盐的目的
己二酸和己二胺预先相互中和制成尼龙-66盐的目的在于保证反应的羧酸和氨基数量相等，并且尼龙-66盐易于纯化。
步骤 2：封闭体系下聚合度最大可达多少
在封闭体系下，聚合度最大可达 $\overline {{X}_{n}}=\dfrac {1}{1-p}=\sqrt {k}+1=\sqrt {432}+1=21.8\approx 22$。
步骤 3：开放体系下聚合度和反应程度
在开放体系下，聚合度 $\overline {{X}_{n}}=\sqrt {\dfrac {K}{{P}_{2}C}}\approx \sqrt {\dfrac {K}{{n}_{y}}}=\sqrt {\dfrac {432}{7.2\times {10}^{-3}}}=245$，反应程度 $p=0.996$。
步骤 4：开放体系下要得到 n=200的聚合物，体系的水应该控制在多少
在开放体系下，要得到 n=200的聚合物，体系的水应该控制在 ${n}_{w}=1.08\times {10}^{-2}$。
步骤 5：用醋酸作端基封锁剂控制尼龙-66的分子量
尼龙-66盐的结构为 ${N{H}_{3}}^{+}{(C{H}_{2})}_{6}N{H}_{3}OHC({C{H}_{2}}_{2}),C(OO)$，分子量为262。尼龙-66的重复单元 $+{NH{(C{H}_{2})}_{6}NH\cdot CO{(C{H}_{2})}_{4}CO{H}_{n}$ 的平均分子量为226。$\overrightarrow {{X}_{n}}=\dfrac {12300}{226}\times 2=108.8$。假设二元胺的反应程度 p=1，则：$\overline {X}=\dfrac {1+r}{1+r-2rp}=\dfrac {1+r}{1-r}=108.8$。r=0.982。假设尼龙-66盐为11mol，醋酸为xmol。则：$r-\dfrac {{N}_{3}}{{N}_{b}+2x}-\dfrac {1}{1+2x}\approx 0.982$。x=0.0092。尼龙-66盐和醋酸的质量比 $=262:(0.0092\times 60)=262:0.552$。
步骤 6：用己二酸过量控制尼龙-66的分子量
假设 $-N{H}_{2}$ 的物质的量 ${N}_{a}=1$，则 -COOH 的物质的量为Nb，当己二胺的 p=1 时，由于尼龙-66盐的酸值为 $4.3mgKOH\cdot {g}^{-1}$。酸值 $=\dfrac {({N}_{1}-{N}_{2})\times {M}_{k\sin i}}{\dfrac {{N}_{2}}{N}_{A}{S}_{1}}}=\dfrac {({N}_{b}-1)\times 56}{\dfrac {1}{2}\times 262}=4.3\times {10}^{$。${N}_{b}=1.01$。$r=\dfrac {{N}_{A}}{{N}_{A}}=\dfrac {1}{1.01}=0.99$。产物的平均分子量：.${\overline {X}}_{n}=\dfrac {1+r}{1-r}=\dfrac {1+0.99}{1-0.99}=\dfrac {1.99}{0.01}=199$。
己二酸和己二胺预先相互中和制成尼龙-66盐的目的在于保证反应的羧酸和氨基数量相等，并且尼龙-66盐易于纯化。
步骤 2：封闭体系下聚合度最大可达多少
在封闭体系下，聚合度最大可达 $\overline {{X}_{n}}=\dfrac {1}{1-p}=\sqrt {k}+1=\sqrt {432}+1=21.8\approx 22$。
步骤 3：开放体系下聚合度和反应程度
在开放体系下，聚合度 $\overline {{X}_{n}}=\sqrt {\dfrac {K}{{P}_{2}C}}\approx \sqrt {\dfrac {K}{{n}_{y}}}=\sqrt {\dfrac {432}{7.2\times {10}^{-3}}}=245$，反应程度 $p=0.996$。
步骤 4：开放体系下要得到 n=200的聚合物，体系的水应该控制在多少
在开放体系下，要得到 n=200的聚合物，体系的水应该控制在 ${n}_{w}=1.08\times {10}^{-2}$。
步骤 5：用醋酸作端基封锁剂控制尼龙-66的分子量
尼龙-66盐的结构为 ${N{H}_{3}}^{+}{(C{H}_{2})}_{6}N{H}_{3}OHC({C{H}_{2}}_{2}),C(OO)$，分子量为262。尼龙-66的重复单元 $+{NH{(C{H}_{2})}_{6}NH\cdot CO{(C{H}_{2})}_{4}CO{H}_{n}$ 的平均分子量为226。$\overrightarrow {{X}_{n}}=\dfrac {12300}{226}\times 2=108.8$。假设二元胺的反应程度 p=1，则：$\overline {X}=\dfrac {1+r}{1+r-2rp}=\dfrac {1+r}{1-r}=108.8$。r=0.982。假设尼龙-66盐为11mol，醋酸为xmol。则：$r-\dfrac {{N}_{3}}{{N}_{b}+2x}-\dfrac {1}{1+2x}\approx 0.982$。x=0.0092。尼龙-66盐和醋酸的质量比 $=262:(0.0092\times 60)=262:0.552$。
步骤 6：用己二酸过量控制尼龙-66的分子量
假设 $-N{H}_{2}$ 的物质的量 ${N}_{a}=1$，则 -COOH 的物质的量为Nb，当己二胺的 p=1 时，由于尼龙-66盐的酸值为 $4.3mgKOH\cdot {g}^{-1}$。酸值 $=\dfrac {({N}_{1}-{N}_{2})\times {M}_{k\sin i}}{\dfrac {{N}_{2}}{N}_{A}{S}_{1}}}=\dfrac {({N}_{b}-1)\times 56}{\dfrac {1}{2}\times 262}=4.3\times {10}^{$。${N}_{b}=1.01$。$r=\dfrac {{N}_{A}}{{N}_{A}}=\dfrac {1}{1.01}=0.99$。产物的平均分子量：.${\overline {X}}_{n}=\dfrac {1+r}{1-r}=\dfrac {1+0.99}{1-0.99}=\dfrac {1.99}{0.01}=199$。