精细化工工艺学I胶粘剂涂料部分复习整合版样本.docx

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第一章
◎1.胶接技术
采用胶黏剂将各种材料或部件连接起来的技术称为胶接技术。
◎2.胶黏剂的组成部分
固化剂和固化促进剂 、 填料、 增塑剂和增韧剂 、 稀释剂、 偶联剂和其它助剂
◎3.胶黏剂的基料包括哪三类? 举例
天然聚合物 ; 皮胶, 骨胶, 淀粉, 天然橡胶, 沥青等、 合成聚合物; 环氧树脂, 酚醛树脂, 氯丁橡胶等、
4.偶联剂在胶黏剂中的作用
具有能分别和被粘物及粘合剂反应成键的两种基团, 提高胶接强度。
5.增塑剂在胶黏剂中的功能
具有在胶黏剂中能提高胶黏剂弹性和改进耐寒性的功能。
◎6.按基料分类, 胶黏剂能够分为哪几类? 有机胶黏剂又可分成哪几类?
胶黏剂能够分为有机和无机胶黏剂, 有机胶黏剂又可分成天然和合成胶黏剂
◎7.按固化方式, 胶黏剂可分成哪几类?
( 1) 水基蒸发型 如聚乙烯醇水溶液和乙烯－醋 酸乙烯( EVA) 共聚乳液型胶黏剂。
( 2) 溶剂挥发型 如氯丁橡胶胶黏剂。
( 3) 热熔型 如棒状、 粒状与带状的乙烯一醋酸乙烯热熔胶。
( 4) 化学反应型 如α一氰基丙烯酸酯瞬干胶、 丙烯酸双酯厌氧胶和酚醛-丁腈胶等。
( 5) 压敏型 受指压即粘接, 不固化的胶黏剂, 俗称不干胶。
8.以前俗称的万能胶--环氧树脂胶的优缺点
优点:
1. 高极性, 高活性; 2. 收缩率小, 1-2% 3. 配方设计灵活
4. 相容性和反应性好 5. 耐腐蚀性级介电性能好 6. 产地多, 产量大
缺点:
1. 不增韧时, 固化无偏脆 2. 对极性小的材料粘接力小 3. 有些原材料有毒和刺激性
9.第二代丙烯酸酯类胶黏剂SGA, 可分成什么类型?
底涂型和双主剂型
第二章
1.胶接界面的特点
1.界面中胶黏剂/底胶和被粘物表面以及吸附层之间无明显边界2. 界面的机构、 性质与胶黏剂/底胶或被粘物表面的结构、 性质是不同的3. 界面的结构和性质是变化的
◎2.胶接接头的定义和基本形式
定义: 被胶接材料经过胶黏剂进行连接的部位。
基本形式: ( 1) 搭接接头( 2) 面接接头(3) 对接接头(4) 角接接头
◎3.胶接接头在外力作用时, 四种基本受力情况以及四种应力, 这四种应力还可归纳为哪两种
四种应力尚可简化为拉应力和剪切力两类。
拉应力包括均匀扯离( 正拉) 力, 不均匀扯离( 劈裂) 力和剥离力。
4.什么是理想的胶接?
理想的胶接是当两个表面彼此紧密接触之后, 分子间产生相互作用, 达到一定程度而形成胶接键, 胶接键可能是次价键或主价键, 最后达到热力学平衡的状态。
◎5.胶接界面的结合包括哪两种主要类型
胶接界面的结合包含物理结合和化学结合。物理结合指机械联结及范德华力( 偶极力、 诱导偶极力、 色散力和氢键) ; 化学结合指共价键、 离子键和金属键。
◎6.理想胶接强度的定义
在温度和压力不发生变化的前提下, 把两个已经胶接起来的相, 从平衡状态可逆地分开到无穷远, 彼此的分子不再存在任何相互作用的影响时, 所消耗的能即为粘合能, 也就是胶接力。单位面积上所需的胶接力, 称理想胶接强度, 以σa表示。
◎7.实际胶接的基本过程及关键作用
在胶接过程中, 由于胶黏剂的流动性和较小的表面张力, 对被粘物表面产生润湿作用, 使界面分子紧密接触胶黏剂分子经过自身的运动, 建立起最合适的构型, 达到吸附平衡。 随后, 胶黏剂分子对被粘物表面进行跨越界面的扩散作用, 形成扩散界面区。
8.胶黏剂润湿不良会出现什么状况? 怎么避免?
如果被粘物表面出现润湿不良的界面缺陷, 则在缺陷的周围就会发生应力集中的局部受力状态; 另外, 表面未润湿的微细孔穴, 粘接时未排尽或胶黏剂带入的空气泡, 以及材料局部的不均匀性, 都可能引起润湿不良的界面缺陷, 这些都应尽量排除。
9.为什么PTFE很难粘结, 制备不粘锅的时候要怎么处理?
临界表面张力γc较大的被粘物, 选择比被粘物γc小的胶黏剂比较容易, 有较多的胶黏剂品种可供选择。 但γc 越小, 则越不容易选择能有效润湿的胶黏剂。例如, 聚四氟乙烯(PTFE)的γc只有19mN／m, 很不容易找到表面张力比这还小的胶黏剂, 因此PTFE具有难粘的特性, 利用这一特性, 将PTFE热喷涂于锅面, 就能够制成不粘锅。要想粘接PTFE, 只有利用钠-萘溶液进行化学处理或利用低温等离子体进行处理使表面改性, 才能进行粘接。
◎10.如果要对一个大面积部件进行粘接, 应注意哪些问题?
对大面积一次粘接时, 则希望保持流动性的时间略长一点, 以便顺利完成大面积的均匀涂胶。
◎11.在选择胶黏剂时, 应按照什么样的基本原则?
1.根据被粘物的表面性状来选择胶黏剂
2.根据胶接接头的使用场合来选择胶黏剂
3.根据胶接的成原来合理选择胶黏剂
◎12.表面处理的基本原则及方法
设法提高表面能; 增加粘接的表面积; 除去粘接表面上的污物及疏松层
表面处理的方法主要有: 溶剂及超声波清洗法; 机械处理法; 化学处理法; 放电法( 对高分子材料)
◎13.胶黏剂的几种固化方法
物理固化 、 化学固化和辐射固化
◎14.简要概述一下胶接理论中的机械结合理论、 吸附理论、 扩散理论和化学键理论
吸附理论: 只要胶黏剂能润湿被粘物表面, 两者之间必然会产生物理吸附, 并对黏附强度作出贡献。

机械结合理论: 胶黏剂浸透到被粘物表面的孔隙中, 固化后就像许多小钩和榫头似的把胶黏剂和被粘物连接在一起, 这种细微机械集合对多孔性表面更明显。

扩散理论: 如果被粘物也是高分子材料, 认为胶黏剂与被粘物分子之间不但是相互接触, 而且有相互扩散。在一定的条件下, 由于分子或链段的布朗运动, 两者在界面上发生扩散, 互溶成一个过渡层, 从而达到粘接。

化学键理论: 化学键理论认为胶黏剂与被粘物分子之间除相互作用外, 有时还有化学键产生。

静电理论: 胶黏剂与被粘物之间存在双电层, 而黏附力主要由双电层的静电引力所引起。
◎15.为什么扩散理论不能解释高聚物以外的胶粘现象
第二章
1.了解白乳胶
聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂是以乙酸乙烯酯( VAc) 作为单体在分散介质中经乳液聚合而制得的, 俗称白胶或乳白胶。是用途最广、 用量最大、 历史最悠久的水溶性胶粘剂之一, 被广泛应用于木材、 家具、 装修、 印刷、 纺织、 皮革、 造纸等行业。
◎2.为什么聚醋酸乙烯酯胶黏剂耐水性和耐湿性差? 常见的改性方法是什么?
聚乙酸乙烯酯乳液胶为热塑性胶, 软化点低, 且制造时用亲水性的聚乙烯醇作乳化剂和保护胶体, 因而使它产生了最大的弱点: 耐热性和耐水性差。为了改进其耐热性和耐水性, 一般采用内加交联剂和外加交联剂两种方法。这两种方法的基本出发点是使乳胶从热塑性向热固性转化。

3.聚醋酸乙烯酯胶黏剂里的分散剂是水、 引发剂是过氧化物过氧化苯甲酰、 过氧化氢、 过硫酸钾、 过硫酸铵、 乳化剂是由亲水的极性基团和疏水( 亲油) 的非极性基团构成 , 它可使互不相溶的油( 单体) —水, 转变为相当稳定、 难以分层的乳液。 常见的乳化剂有OP-10、 烷基硫酸钠、 烷基苯磺酸钠、 油酸钠等、 保护胶体主要是保护胶体在粘性的聚合物表面形成保护层, 以防凝聚。常见的保护胶体有聚乙烯醇、 甲基纤维素、 羧甲基纤维素、 聚丙烯酸钠等。根据配方判断物质在其中的作用
◎4.其它条件固定时, 增加乳化剂用量会导致什么后果?
乳胶数目增多、 胶粒粒径越小、 可提高聚合反应速度有利于得到颗粒度较细, 稳定性好的乳液、 用量太多, 降低耐水性。
◎5.为什么MFT要低于使用温度
MFT越高, 结膜硬化速度越慢。如果硬化温度低于MFT, 聚合物乳液中的水分挥发之后, 则乳胶粒仍为离散的颗粒, 并不能融为一体, 不能形成有强度的胶膜, 胶接产品就建立不起来胶接强度。 因此, 聚醋酸乙烯酯乳液的MFT必须低于使用温度。
第三章
◎1.α—氰基丙烯酸酯胶黏剂俗称为? 为什么不用作大面积胶接?
快干胶、 瞬干胶固化迅速, 难用于大面积的胶接。若未加以增粘, 难用于充填性胶接。
2.如何改进α—氰基丙烯酸酯胶黏剂的耐热性?
一、 采用交联剂, 使其具有一定程度的热固性。
如: 乙二醇的双氰基丙烯酸酯、 氰基丙烯酸烯丙基酯、 氰基戊二烯酸的单酯或双酯。
二、 采用耐热粘附促进剂, 改进胶和胶接材料之 间的界面状态。
如; 单元或多元羧酸、 酸酐、 酚类化合物等。
三、 适当地加入增塑剂另外, 在α—胶中引入马来酰亚胺, 也能够提高耐热性。
3.第二代SGA对于FGA的差别
SGA从组成上讲与FGA基本相同, 可是单体在聚合过程中会与弹性体发生化学反应。在SGA的基础上, 现在又有了第三代丙烯酸酯胶黏剂( TGA) 。它与SGA的主要区别是固化方式。
◎4.反应性丙烯酸酯胶黏剂分底涂型和双主剂型, 两者使用上有何差别? 为什么?
反应性酸酯胶黏剂可用于粘接不锈钢、 铝合金、 钢、 铜、 铁等金属材料, 也可粘接硬塑料、 硬橡胶、 陶瓷、 玻璃等非金属材料, 还可用于汽车油箱、 文物古董的修复等。
◎5.厌氧胶是一种引发与阻聚共存的平衡体系, 什么情况下适用?
它能够在氧气存在下时以液体状态长期贮存, 隔绝空气后可在室温固化成为不溶不熔的固体。由于粘合力强、 密封效果好、 使用方便。当前多作为锁固密封胶, 如用来锁固间隙较大的螺栓、 做金属与玻璃之间的密封。对于带油表面也具有较好的胶接性。
6.压敏胶的优缺点
优点 ( 1) 轻轻指压就能实现可靠的胶接;
( 2) 几乎对所有的材料都有一定的胶接力;
( 3) 能够重复使用;
( 4) 不污染环境, 不伤害人体, 使用安全;
( 5) 使用非常方便。
缺点
( 1) 胶接强度不高; 不能用于结构性胶接;
( 2) 耐热性、 耐久性、 耐溶剂性较差。
第四章
◎1.苯酚甲醛树脂按分子结构和反应阶段分类
按分子结构: 线型( 热塑性) and 体型( 热固性)
按反应阶段: 甲阶( A-stage) PF, 乙阶( B-stage) PF和丙阶( C-stage) PF。
2. 酚醛树脂胶黏剂的优缺点, 为什么要对其进行改性?
酚醛树脂胶黏剂虽然具有胶接强度高、 耐水、 耐热、 耐磨及化学稳定性好等优点, 生产耐候、 耐热的木材制品时酚醛树脂胶黏剂为首选胶黏剂, 但因其存在耐磨性较低、 成本较高、 固化温度高、 热压时间长等缺点, 使其应用受到一定限制。为此, 许多人采用多种途径对其改性。
◎3.酚醛—聚乙烯醇缩聚结构胶黏剂第一次证明了用线型高分子聚合物来增韧热固性高分子的原理。可认为是现代结构胶黏剂的起点。 其主要缺点是什么?
固化时间比酚醛树脂本身固化所需时间长--苛刻的固化条件是其主要缺点之一
4.尿素改性对酚醛树脂有何益处?
人们在致力于提高酚醛树脂胶黏剂性能的同时, 也注意降低生产成本, 降低PF树脂胶黏剂成本的主要途径是引入价廉的尿素。
第五章
◎1.简要介绍环氧树脂胶黏剂的优点和缺点
优点
(1) 胶接力强、 机械强度高 (2) 固化过程中收缩率小 (3)适用范围广
(4)易于改性 (5)耐腐蚀性及介电性能好 (6) 适合大规模应用
缺点
价格高(1)不增韧时, 固化物一般偏脆, 抗剥离、 抗开裂、 抗冲击性能差。
(2)对极性小的材料(如聚乙烯、 聚丙烯、 氟塑料等)粘接力小。必须先进行表面活化处理。
(3)操作粘度大, 这在施工方面显的有些不方便
(4)有些原材料如活性稀释剂、 固化剂等有不同程度的毒性和刺激性。
2 .E-51环氧树脂是二酚基丙烷环氧树脂。B的话是丙三醇环氧树脂。其环氧值是51, 环氧当量是? 作胶黏剂时, 最好选择中环氧值的树脂。
3 ◎3.环氧树脂中各结构单元赋予了树脂什么性能?
环氧基和羟基赋予树脂反应性, 使树脂固化物具有很强的内聚力和胶接力;
醚键和羟基是极性基团, 有助于提高浸润性和黏附力;
醚键和C-C键使大分子具有柔韧性; 苯环赋予聚合物耐热性和刚性。
4.环氧树脂常温或低温固化时应选用哪类固化剂? 加温固化常见哪类固化剂?
常温或低温固化一般选用胺类固化剂, 加温固化则常见酸酐、 芳香类固化剂。
5.100gE-42环氧树脂用多少乙二胺能够固化呢?
G=KME G为每100g环氧树脂所需胺的量( g) ( 一般用phr表示) ;
K一般取0.6-1; E为环氧树脂的环氧值
第六章
1.工业化合成异氰酸酯的方法仍是伯胺光气法
2.聚氨酯胶黏剂的优缺点
1) 优点
① 含有极性很强、 化学活泼性很高的异氰酸酯基和氨酯基
② 调节配方可控制分子链中软段与硬段比例及结构
③ 可加热固化, 也能够室温固化。
④ 固化属于加聚反应, 没有副产物产生。具有良好的耐磨、 耐水、 耐油、 耐溶剂、 耐化学药品、 耐臭氧及防霉菌等性能。
⑤ 低温和超低温性能特别优良, 超过所有其它类型的胶黏剂。其胶合层可在-196℃ , 甚至-253 ℃下使用。
2) 缺点(P237):
单体毒性大, 在高温、 高湿下易水解而降低胶合强度, 双组分, 固化时间长
本身内聚强度不高, 多用作非结构胶
◎3.聚氨酯胶黏剂用的有机溶剂必须是”氨酯级溶剂”, 基本上不含水、 醇等活泼氢的化合物。主要原因是什么?
溶剂的选择可根据聚氨酯分子与溶剂的溶解原则:
溶度参数相近、 极性相似以及溶剂本身的挥发速度等因素来确定。
4.聚氨酯胶接机理能够总结为?
对固体材料进行粘接必须满足下列条件:
( 1) 接触角尽可能小, 达到完全润湿;
( 2) 对基材表面进行必要处理, 清除”弱界面层”, 并赋予适当的粗糙度。
第七章
◎1.比较UF和PF两者的性能

◎2.UF为什么会成为木材加工业应用量最大的合成树脂胶黏剂?
UF树脂胶黏剂由于其成本低廉、 原料来源丰富、 固化胶层无色、 操作性能好, 以及良好的胶接性能等一系列优点, 成为中国人造板生产的主要胶种。也是木材加工业中使用量最大的合成树脂胶黏剂, 占该行业胶黏剂使用量的80%以上。
3.经典理论中, UF树脂合成的两个阶段( 碱性下加成, 酸性下缩聚)
第一阶段在中性或弱碱性( pH=7～8) 介质中, 尿素与甲醛进行羟甲基化反应即加成反应, 可生成一羟、 二羟 、 三羟和四羟甲基脲, 其中四羟甲基脲从未分离出来过。
第二阶段在酸性条件下进行缩聚反应, 当分子量达到一定程度时, 将反应液的pH值调至8～9, 并降温至常温, 得到脲醛树脂的初期缩合液。
4.经典理论无法解释UF固化过程中的某些现象, 继而发展出了胶体理论, 实验证实了低摩尔比树脂的固化是聚结和沉降过程
5.三聚氰胺如何改进UF的耐水性?
在UF树脂分子中引入三聚氰胺, 由于形成了三维网状结构, 能够封闭许多吸水性基团。同时, 三聚氰胺显碱性能够中和胶层中的酸, 在一定程度上防止和降低了树脂的水解和水解速度, 从而提高了产品的耐水性。
◎6.降低脲醛树脂游离甲醛含量的方法, 其中最有效的是?
最有效的是降低甲醛与尿素摩尔比
第八章
◎1.氯丁橡胶胶黏剂可分为哪几类型? 哪个类型用量最大?
溶液型、 乳液型和无溶剂( 液体型) 三种。当前仍以溶液型用量最大。
2.为防止橡胶分解, 改进耐老化性能, 一般加入2%左右的防老剂, 其中常见的是哪一种?
防老剂甲和防老剂丁用得较多, 防老剂丁的防老效果好, 价格又便宜, 故用得最多。但易变色。
第九章
1.按天然物质分类, 天然胶黏剂可分为哪几类?
植物胶黏剂、 动物胶黏剂、 矿物胶黏剂
2.天然胶黏剂的优点
( 1) 原料易得, 能够直接取自于大自然( 2) 价格低廉( 3) 生产工艺简单; ( 4) 使用方便; ( 5) 大多为低毒或无毒; ( 6) 能够降解, 不产生公害。
◎3.糯米胶为什么具有比其它淀粉胶黏剂更高的胶接强度?
天然淀粉中一般同时含有直链淀粉和支链淀粉。多数谷类淀粉含直链淀粉在20%~30%之间, 比根类淀粉要高, 后者仅含17%~20%的直链淀粉。糯玉米、 糯高粱和糯米等不含直链淀粉, 全部是支链淀粉。
◎1.涂料的定义和作用, 为什么现在”油漆”这个名称变得不再贴切?
涂料是应用于物体表面而能结成坚韧保护膜的物料的总称。多数是含有或者不含颜料的黏液, 一般称油漆。随着发展, 许多新型涂料不再使用植物油脂, ”油漆”这个名称变得不再贴切
◎2.从红醇酸磁漆看出, 涂料的命名规则是?
涂料全名=颜色或颜料名称+成膜物质名称+基本名称
◎3.成膜物质可分为? 不挥发分又称为成膜物质, 其能够分为主要成膜物质(即基料)、 次要成膜物质和辅助成膜物质组成。
红醇酸磁漆中主要成膜物质, 次要成膜物质可能是什么? 次要成膜物质: 自身不能形成完整涂膜的物质, 但能与主要成膜物质一起参与成膜, 赋予涂膜色彩或某种功能, 也能改变涂膜的物理力学性能。次要成膜物质包括颜料、 填料、 功能性材料添加剂。
◎4.涂料工业用的植物油, 按碘值可分为哪三类? 不干性油为什么不能作为成膜物质?
按碘值:干性油, 半干性油, 不干性油。 这类油在空气中不能自行干燥, 因此不能直接作成膜物质, 一般用于制造合成树脂及增塑剂, 如蓖麻油, 椰子油等。

5.常见的白色;钛白、 氧化锌、 锑白、 铅白。黑色炭黑铁黑( Fe3O4) : , 红色氧化铁红( Fe2O3) 甲苯胺红, 黄色铅铬黄( PbCrO4) : 也称铬黄,
涂料第二章
◎1.涂膜的3种固化机理
1) .物理机理干燥 2) .涂料与空气中的氧反应 3) .涂料组分间的反应使其交联固化
◎2.怎么设计一个基本的涂料配方?
1.) 根据涂料使用要求, 选定基料树脂和原料2) .根据施工要求和基料树脂确定溶剂和稀释剂
3.) 决定是否需要加入其它助剂, 加入什么助剂
◎3.涂料简单的生产工艺过程包括哪些内容?
1.配料2. 预分散3. 研磨分散4. 调合5.调色(配色) 6. 过筛、 包装
典型涂料
◎1醇酸树脂涂料的优点和缺点
优点( 1) 高度网状结构, 不易老化, 耐候性好, 光泽持久不退;
( 2) 漆膜柔韧坚牢, 耐摩擦;
( 3) 抗矿物油、 抗醇类溶剂性良好, 具有良好的施工性
缺点( 1) 干结成膜快, 但完全干燥的时间长
( 2) 耐水性差, 不耐碱;
( 3) 防湿热、 防霉菌和盐雾性能不优异
◎2按油度分类, 可将醇酸树脂分成?
短油度: 35~45%豆油等干性, 半干性油制成, 自干能力一般, 弹性中等。常见于汽车, 玩具, 机械等方面做面漆
中油度: 46~60%亚麻油等制成, 干燥快, 弹性较好, 是最主要的品种。用作磁漆, 底漆, 建筑用漆和装饰用漆
长油度: 60~70%容易干燥, 富有弹性, 可与某些油基漆混溶, 用于制造钢铁结构涂料, 户室内外建筑用漆
油度增大对于干燥速度, 漆膜弹性有何影响?
油度大时硬度较低, 保光、 保色性较差。
油度对于醇酸树脂的意义何在?
(1) 表示醇酸树脂中弱极性结构的含量。(2) 表示醇酸树脂中柔性成分的含量
◎3.聚氨酯涂料的优缺点重点
主要优点
① 漆膜的耐磨性强, 聚氨酯涂料是各类涂料中耐磨性最好的, 同时优异的保护性和美观的装饰性兼备用于甲板漆、 超音速飞机表面等;
② 聚氨酯漆膜的附着力强; ③漆膜的硬度调节范围宽;
④ 施工适应性好, 0℃、 室温、 高温均可固化;
⑤漆膜的耐温性能好, 可制成耐高温的绝缘漆, 耐低温程度-40℃;
⑥具有优良的耐化学品性和耐油性, 可用作化工厂等的维护涂料;
⑦与其它树脂的共混性好, 可与多种树脂并用, 制造出适应不同要求的涂料新品种;
⑧漆膜光亮丰富, 可用于高级木漆器如钢琴、 大型客机表面等
主要缺点
①保光保色性差; ②有较大的刺激性和毒性; ③稳定性差; ④施工麻烦。
◎4.丙烯酸树脂涂料的优点重点( 透明度, 耐紫外, 可调金银光泽等)
1.具有优良的色泽, 可制成透明度极好的水白色清漆和纯白的白磁漆
2.耐光耐候性好, 耐紫外线照射不分解或变黄
3.保光、 保色、 能长期保持原有光泽
4.耐热性好 5.可耐一般酸, 碱, 醇和油脂等
6.可制成中性涂料, 可调金银光泽 7.长期贮存不变质
◎5.环氧树脂涂料的缺点
1、 耐候性差, 易粉化; 环氧树脂中一般含有芳香醚键, 固化物经日光照射后易降解断链, 因此一般的双酚A型环氧树脂固化物在户外日晒, 易失去光泽, 逐渐粉化, 因此不宜用作户外的面漆。
2、 环氧树脂中具有羟基, 如处理不当, 涂膜耐水性会差;
3、 环氧树脂固化后, 涂层坚硬, 用它制成的底漆和腻子不易打磨;
4、 环氧树脂涂料中有的品牌是双包装, 制造和使用都不方便。