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塑胶跑道材料化学计算题

  • 2024-06-23 12:13:42
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塑胶跑道材料化学计算题 塑胶跑道是一种以聚氨酯、乙烯基乙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物等为主要原料,以填料、增塑剂、稳定剂等为辅助材料,经过一系列工艺加工而成的一种高分子材料。它具有优异的耐磨性、耐候性、抗紫外线性能和防滑性能,被广泛应用于田径运动场、学校操场、健身房等场所。本文将通过化学计算题的形式,对塑胶跑道材料进行深入探讨。 一、聚氨酯的制备 聚氨酯是塑胶跑道材料的主要原料之一,其制备过程如下: (1)将1.5 mol的异氰酸酯与1 mol的1,4-丁二醇在恒温条件下反应,生成聚酯多元醇。 (2)将聚酯多元醇与2 mol的异氰酸酯在恒温条件下反应,生成聚氨酯。 已知1,4-丁二醇的摩尔质量为90.12 g/mol,异氰酸酯的摩尔质量为116.16 g/mol,聚氨酯的摩尔质量为?(提示:聚氨酯的化学式为:[NHCOO(CH2)4OCONH(CH2)4O]n) 解:首先计算出1,4-丁二醇和异氰酸酯的摩尔质量: 1,4-丁二醇的摩尔质量 = 90.12 g/mol 异氰酸酯的摩尔质量 = 116.16 g/mol 然后根据反应方程式计算出聚氨酯的摩尔质量: 1,4-丁二醇 + 异氰酸酯 → [NHCOO(CH2)4OCONH(CH2)4O]n + 2H2O 其中,1,4-丁二醇的摩尔比为1:1,异氰酸酯的摩尔比为2:1,因此反应生成的聚氨酯的摩尔质量为: 聚氨酯的摩尔质量 = 1×90.12 + 2×116.16 = 322.44 g/mol 二、乙烯基乙烯酸酯共聚物的制备 乙烯基乙烯酸酯共聚物是塑胶跑道材料的另一种主要原料,其制备过程如下: (1)将乙烯基乙烯酸酯和过氧化苯甲酰在恒温条件下反应,生成自由基引发剂。 (2)将自由基引发剂和乙烯基乙烯酸酯在恒温条件下反应,生成乙烯基乙烯酸酯共聚物。 已知乙烯基乙烯酸酯的摩尔质量为100.12 g/mol,过氧化苯甲酰的摩尔质量为242.23 g/mol,乙烯基乙烯酸酯共聚物的摩尔质量为?(提示:乙烯基乙烯酸酯共聚物的化学式为:[CH2CHCOO(CH2CH3)]n) 解:首先计算出乙烯基乙烯酸酯和过氧化苯甲酰的摩尔质量: 乙烯基乙烯酸酯的摩尔质量 = 100.12 g/mol 过氧化苯甲酰的摩尔质量 = 242.23 g/mol 然后根据反应方程式计算出乙烯基乙烯酸酯共聚物的摩尔质量: 2CH2=CHCOOCH2CH3 + PhCOO2 → [CH2CHCOO(CH2CH3)]n 其中,乙烯基乙烯酸酯的摩尔比为2:1,过氧化苯甲酰的摩尔比为1:1,因此反应生成的乙烯基乙烯酸酯共聚物的摩尔质量为: 乙烯基乙烯酸酯共聚物的摩尔质量 = 2×100.12 + 242.23 = 442.47 g/mol 三、苯乙烯-丁二烯共聚物的制备 苯乙烯-丁二烯共聚物是塑胶跑道材料的另一种主要原料,其制备过程如下: (1)将苯乙烯和丁二烯在恒温条件下反应,生成苯乙烯-丁二烯共聚物。 已知苯乙烯的摩尔质量为104.15 g/mol,丁二烯的摩尔质量为54.09 g/mol,苯乙烯-丁二烯共聚物的摩尔质量为?(提示:苯乙烯-丁二烯共聚物的化学式为:[CH2CH(C6H5)CH2CH(CH3)]n) 解:根据反应方程式计算出苯乙烯-丁二烯共聚物的摩尔质量: C6H5CH=CH2 + CH2=CHCH3 → [CH2CH(C6H5)CH2CH(CH3)]n 其中,苯乙烯的摩尔比为1:1,丁二烯的摩尔比为1:1,因此反应生成的苯乙烯-丁二烯共聚物的摩尔质量为: 苯乙烯-丁二烯共聚物的摩尔质量 = 104.15 + 54.09 = 158.24 g/mol 四、填料的计算 填料是塑胶跑道材料中的重要组成部分,一般采用硅石粉、石英砂、橡胶粉等材料。假设在制备一批塑胶跑道材料时,需要添加硅石粉、石英砂和橡胶粉,其质量比为5:3:2,总质量为500 kg。已知硅石粉、石英砂和橡胶粉的密度分别为2.65 g/cm3、2.65 g/cm3和1.10 g/cm3,计算各填料的质量。 解:首先计算出各填料的体积: 硅石粉的体积 = 5/10×500 kg / 2.65 g/cm3 = 35.85 m3 石英砂的体积 = 3/10×500 kg / 2.65 g/cm3 = 21.

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