胶合材料思考题答案.doc

第一章
1. 胶合材料的发展趋势如何?
答： 1)对原有的胶种进行改性 ；
2)寻求新的胶粘剂原料来源，发展再生资源环保型胶 ；
3)发展固体型胶粘剂 ；
4)发展水基型乳液胶 ；
5)发展反应型胶 。
2. 胶接理论有几种,论点各是什么?
答：1)吸附理论，论点：胶接作用是胶黏剂分子与被胶接物分子在界面上通过物理吸附而产生的；
2)机械结合理论，论点：液态胶黏剂充满被胶结物表面的空隙或凹陷处，固化后在界面去产生齿合连接；
3)扩散理论，论点：高聚物间的胶合是由于胶黏剂分子与被胶接材料分子在胶接界面上相互扩散引起的；
4)静电理论，论点：在胶接头中存在双电层，胶接力主要来自双电层的静电引力；
5)化学键理论，论点：胶接作用主要是化学健力作用的结果。
3. 一个胶接件的胶合强度是由哪些力综合作用的结果?
答1)被胶接材料的凝聚力2)胶黏剂的内聚力3)胶粘剂与被胶接材料间的结合力
4. 胶接结构的破坏类型有几种?
答：1)被胶接物破坏2)胶层破坏3)胶接界面破坏4)混合破坏
5. 胶粘剂的主要组成有哪些?
答：胶料、固化剂、增塑剂和增韧剂、填料、稀释剂与溶液、偶联剂和其他助剂
6. 请解释溶液型胶、乳液型胶、热熔型胶、结构型胶、热塑性胶、热固性胶。
溶液型胶：热塑性高聚物溶解于适当的溶剂中形成的胶粘剂。
乳液型胶：热塑性高聚物被乳化后分散在水中形成的胶粘剂。
热熔型胶：以热塑性高聚物为主要成分，不含水和溶剂，100%固体，通过加热熔融获得流动性，涂于被胶接物表面，随后冷却硬化发挥胶结力。
结构型胶：指那些能承受较大压力，而且其胶接强度应大于或至少接近被胶接材料本身的强度，是胶接部位不致于成为结构整体中薄弱环节的胶粘剂。
热塑性胶：一般是线型（直链型）结构的高分子化合物，其特征是可反复受热软化（或熔化），冷却则固化，可溶于某些溶剂中。
热固性胶：一般是体型结构的高聚物，在催化剂或热的作用下发生化学反应而变成不溶不熔状态，受热不在软化，强热则分解破坏的胶粘剂。
第二章
1.酚醛树脂具有哪些主要的性能？
答：优点：1）胶合强度高 2）耐水性好、耐久性好、耐热 3）耐化学性好 4）电绝缘 5)可与多种树脂胶混合使用
缺点：1）固化条件要求高2）易透胶 3）胶层颜色深，毒性大
2.苯酚具有哪些与制胶有关的性质？（看书）
3.甲醛在什么情况下易聚合成多聚甲醛?甲醛液中保存甲醇的目的是什么?
答：（1）低温情况下，长时间、高浓度
（2）为了防止甲醛聚合常在甲醛水溶液中加入甲醇，甲醇含量越高，甲醛水溶液贮存期间的容许温度越低，甲醇其阻聚剂作用。
4.六次甲基四胺在制胶、调胶、胶液贮存等过程中起何作用？
① 在制胶中起缓冲剂的作用；② 在胶液贮存中延长贮存期；③ 在调胶中延长胶的适用期
5.请解释胶的贮存期、适用期、固化时间。
贮存期：在室温条件下，胶粘剂仍能保持其操作性能和所规定的质量指标的存放时间。
适用期（活性期、生活期、生活力）：胶液加入固化剂（或其他助剂）调制后，在室温条件下能维持其可用性能的时间。
固化时间：胶液调成后，在一定温度下，胶液变成固体状态所需的时间。
6.热固性酚醛树脂的合成必须具备什么条件,经过哪几类化学反应?
答：（1）碱性条件下，F/P>1
（2）加成反应、缩聚反应
7请分别写出热固性酚醛树脂的加成产物。
答：有五种加成产物
8.热固性酚醛树脂的树脂化过程分成哪几个阶段,如何从它的外观加以区分,各阶段树脂具有什么特点和性能?请根据其特点写出初期酚醛树脂的分子结构式。
答：（1）”树脂化“过程分为三个阶段，即初期、中期、末期
（2）1）初期酚醛树脂（甲、A）
外观：粘液状（可制成粉末状）
特点：
① 平均聚合度4～5，平均分子量约M=500～600，分子以线型结构为主；
② 连接位置一定在酚羟基的邻对位；
③ 连接形式以－CH2－为主，有少量的
－CH2－O－CH2－；
④ 树脂中有游离的羟甲基（－CH2OH）。
可根据上述特点写出初期酚醛树脂的分子结构式。例：

性能：
① 分子量低（相对而言）。
② 具有溶解性能，可溶于碱水溶液，形成水溶性酚醛树脂；可溶于乙醇，形成醇溶性酚醛树脂；还可溶于丙酮、酯类等有机溶剂中。
③ 加热可熔融，具有热塑性。
2）中期酚醛树脂（乙、B）
外观：橡胶状（膏状、麦芽糖状）。
特点：平均聚合度7～8，平均分子量M=1000，分子结构为支链型，树脂中有游离的羟甲基（－CH2OH）。
性能：
① 不溶于碱水溶液，只能部分的溶于丙酮或醇类，主要是膨胀，叫溶胀或半溶；
② 受热可软化，但不能完全熔化，叫半熔。在110～150℃，树脂像有弹性的高分子一样，可拉成长线，但冷却就变成脆性的树脂。
3）末期酚醛树脂（丙、C）
外观：坚硬的固体。
特点：分子为体型结构。
性能：
① 不溶不熔的坚硬固体；
② 机械强度高，电绝缘性能好；
③ 耐水性、耐久性好；
④ 对酸性溶液稳定，但对碱性溶液不稳定。用2%的氢氧化钠溶液即能使结构破坏；
⑤ 加热至280℃，树脂就分解了，生成水、苯酚和碳化物。
9.热塑性酚醛树脂的合成必须具备什么条件,如何将热塑性酚醛树脂转变成热固性酚醛树脂?
答：条件： 酸性 摩尔比F/P＜1
在碱性介质下，加入醛类物质（如六次甲基四胺，聚甲醛等）并加热，甲醛即与酚核上未反应的邻、对位活性点反应，同时失水缩聚形成次甲基键桥，是树脂有热塑性转变为热固性树脂，进一步缩聚最终得到不溶不熔的体型结构同化产物。

10.热固性树脂、热塑性树脂、热固化树脂、冷固化树脂如何区别，它们之间存在什么关系？
热固化、冷固 -------指条件
热固性、热塑性-------指性质
热固性树脂可以热固化，也可冷固化；
热塑性树脂只能冷固化
热固化只能选用热固性的树脂；
冷固化可以选热固性树脂，也可选热塑性树脂
11.酚类与醛类的摩尔比如何影响酚醛树脂的性质和质量？酸、碱催化剂如何影响酚醛树脂的加成产物和反应速度？
答：1） 对树脂性质的影响：P摩尔数 ＞ F摩尔数 → 热塑性PF
P摩尔数 ＜ F摩尔数 → 热固性PF
对树脂质量的影响：甲醛的用量增多，树脂的粘度降低；固化时间缩短；
游离酚、游离醛含量降低，毒性降低。
2） ① 碱性催化剂，加成反应速度快，加成产物比较稳定。
② 酸性催化剂缩聚反应速度快，加成产物不稳定。
12.水溶性酚醛树脂和醇溶性酚醛树脂一般分别采用什么工艺类型,为什么?
答：水溶性酚醛树脂：强碱催化，二次缩聚，终点不浓缩。
醇溶性酚醛树脂：弱碱催化，一次缩聚，终点浓缩加乙醇。
13.根据酚醛树脂配方中原料的摩尔比计算投料量。
计算题，在PPT中第二章有一道例题，大家自己去看哈！
14.某厂生产用的酚醛树脂胶存在固化速度慢的问题,请帮拟个改进的方案。
1．采用二价金属离子作催化剂，合成高邻位的酚醛树脂 ；
2．采用高摩尔比配方，再加入一些助剂，合成快速固化的酚醛树脂胶；
3．改变缩聚工艺，合成高聚合度的酚醛树脂；
4．制胶时加入其它物质（如间苯二酚、单宁），使酚醛树脂胶快速固化；
5．外加固化促进剂，缩短热压时间或降低热压温度。
第三章
1.脲醛树脂胶和三聚氰胺甲醛树脂胶各具有那些主要的性能?
脲醛树脂胶：
优点： ① 胶合强度高；
②有一定的耐水性，（临界温度70～ 80℃），属中等耐水性胶；
③ 耐热、耐腐、耐化学药品性好；
④ 成本低、工艺简单、使用方便；⑤ 颜色浅。
缺点：① 胶层脆、易老化；
② 游离醛含量高。
三聚氰胺甲醛树脂胶：
优点：胶合强度高；固化速度快；硬度高，耐磨性好；
耐热、耐水、耐化学药品性好；电绝缘性好；透明性好，光泽度高。
缺点：胶层脆，耐冲击性差；贮存期短；成本高。
2.尿素在高温、水、稀酸、稀碱中会发生什么变化？
答：尿素在熔点温度以下相当稳定，在略微超过它的熔点之上加热时则分解成氨和氰酸；
尿素易溶于水，晶体尿素的吸湿性很强，吸湿后结块；
尿素在水、稀酸、稀碱中不稳定，在稀碱中加热50摄氏度以上时放出氨，在稀酸液中放出二氧化碳：

3.不同的pH值条件对尿素与甲醛形成羟甲基脲有什么影响?
答： 在中性或弱碱性（pH=7～9）条件下，形成的羟甲脲最稳定。（否则进一步缩聚的反应基团就没有了）。
在弱酸性（pH＝4～6）条件下，羟甲脲不稳定，一形成并进行缩聚反应，形成亚甲基连接的初期聚合物。
在强碱性（pH＝11－13）条件下，羟甲脲易发生水解，形成羟甲脲的速率下降。
在强酸性(pH ＜ 3)条件下，羟甲脲 →次甲脲
4.羟甲基脲形成树脂的缩聚形式主要有几种?试写出其反应过程的片段。
答：① 羟甲脲＋尿素
② 羟甲脲＋羟甲脲
③ 单体＋多聚体
④ 多聚体＋多聚体

5.初期脲醛树脂具有什么特点和性能?请根据其特点写出其分子结构式。
答：特点：① 平均聚合度n=7－8，分子以线型结构为主；
② 连接位置在N原子上；
③ 连接方式以－CH2－为主；
④ 有游离的羟甲基（－CH2OH）。
性能：具有可溶可熔性。
分子结构式：

6.甲醛与尿素的摩尔比对树脂的使用特性有什么影响?
答：U/F=1/N 设N↑：
① 游离醛↑，－CH2OH↑，初粘性↑，适用期↓，固化时间↓
② H2O↑，粘度↓，固含量↓，贮存期↑（稳定性越好）
③ 胶层耐水性↓（∵含－CH2OH多）
7.催化剂对脲醛树脂的反应速度、加成产物和树脂结构有什么影响?
答：弱碱性：加成反应速度快；
初产物较稳定；
终产物结构以－CH2－0－CH2－连接为主。
弱酸性：缩聚反应速度快；
初产物不稳定；
终产物结构以－CH2－连接为主。
8.在脲醛树脂生产中，缩聚次数指什么；多次缩聚具有什么优点？
答：在UF树脂生产中，缩聚次数指尿素的投料次数。
多次缩聚的优点：
① 提高甲醛与第一次尿素的摩尔比，有利于形成二羟甲脲。
② 降低游离醛含量。
③ 控制放热反应，使反应较平稳、充分，分子较均匀。
！！！！9.在低摩尔比脲醛树脂生产工艺中，反应介质pH值的控制常采用什么方法？（此题答案仅供参考）
答：弱碱性（pH＝7～9）→用氢氧化钠调
（加成阶段）
弱酸性（pH＝4.5～5.5） →先用甲酸在用氢氧化钠调
（缩聚阶段）
中性或弱碱性（pH=7～8）用氢氧化钠调
(终点、贮存)
10. 用氯化铵作脲醛树脂胶的固化剂，应如何调配？
答：氯化铵的用量为UF（固体）重的0.2～1.5％(固体)
～0.40%，夏天0.30～0.35％）。
11. 降低脲醛树脂胶中的游离醛含量可从哪几个方面进行考虑?
答：1）降低摩尔比
2）调胶时加入能与甲醛反应的物质。
3）改进制胶工艺
① 采用多次缩聚法；
② 脱水前加尿素；
③ 最后调pH值时用氨水；
④ 延长第二阶段缩合时间；
⑤ 最后加入能与甲醛反应的物质。
12. 根据脲醛树脂的配方计算原料的用量。
G=M×N×(p/M’)×P/Q
G—甲醛用量（kg）；M—甲醛分子量；N—甲醛与尿素的摩尔比；p—尿素纯度（%）；P—尿素量（kg）；Q—甲醛的浓度（%）；M’—尿素分子量
13. 三聚氰胺甲醛树脂的生产工艺具有什么特点？
答：① 摩尔比 M：F＝1:2～3
② pH值的控制
第一阶段调至弱碱性（pH＝8～9），
第二阶段，pH值会自动下降，
终点调节pH=9.0
③ 反应温度T： 60℃＜T＜85℃
④ 反应终点的测定
a)混浊度（增水温度）
浑浊度越高，说明分子量越大。
b)水数（稀释度）
分子量↑，溶解性↓，加水的倍数就少。
∴水数↓→分子量↑
⑤ 反应终点后不脱水，加乙醇或对甲苯磺酰胺
14. 三聚氰胺甲醛树脂为什么要进行改性，改性的基本途径是什么？
答：因为纯三聚氰胺甲醛树脂存在贮存期短、产品脆性大的缺点；
改性的主要途径：
加酸→酯化，加醇→醚化。
1）用对甲苯磺酰胺改性——制备时
2）用乙醇改性——制备时

常用固化剂：三乙醇胺、邻苯二甲酸酯（为MF重的0.1～0.2%）
3）用聚酯树脂改性——使用时
4）用聚乙烯醇（PVA）改性
第四章
1.乳液胶（PVAc）具有.聚乙酸乙烯酯哪些性能？
答：优点：
1）无毒，无腐蚀性，无火灾和爆炸的危险；
2）干状胶合强度高，且胶层具有韧性；
3）粘度大，不易透胶；
4）常温下固化速度快；
5）贮存期长；
6）胶层白色，不易污染被胶合材料的表面；
7）具有一定的水溶性。
缺点：
1）不耐水；2）不耐热；3）易蠕变；4）耐寒性差；5）成本较高。
2.生产PVAc需要哪些原料，各种原料的作用是什么？
答：一、单体
二、水 作用：作为分散介质
三、引发剂 作用：引发反应，使单体具有一定的活性
四、乳化剂 作用：使只微溶于水的单体能均匀地分散在水中
五、保护胶体 作用：在聚合物颗粒表面形成保护层，防止其合并与凝聚，使乳液稳定
六、调节剂
1.表面张力调节剂 作用：降低乙酸乙烯酯或其聚合物颗粒在水中的表面张力，使乳液稳定
2.聚合度调节剂 作用：控制聚合程度，调节聚合物的分子量
3.pH值调节剂 作用：稳定pH值，控制聚合速度
七、增塑剂 作用：提高聚乙酸乙烯酯乳液的柔软性、粘接性、特别是降低玻璃化温度，提高成膜性
八、冻融稳定剂 作用：使乳液冻结消融稳定
九、防腐剂 作用：防止乳液发霉
十、消泡剂 作用：使聚乙酸乙烯酯乳液在使用中不易产生气泡
3.请简述 PVAc的合成原理。
答：用引发剂引发聚合反应，因此遵循自由基加聚反应的一般规律，即经过链引发、链增长和链终止这三个阶段。
一、链引发
引发剂 → 初级自由基
初级自由基+单体 →单体自由基
二、链增长（自由基传递）
单体自由基+单体→ 链自由基
三、链终止
1.双基结合（偶合）终止
链自由基 ＋ 链自由基 → 高聚物
2.双基歧化终止
链自由基 ＋ 链自由基 → 高聚物
3.链自由基与初级自由基结合终止
链自由基 ＋ 初级自由基 → 高聚物
4.PVAc分子量的大小与哪些因素有关；要获得较大分子量的聚乙酸乙烯酯乳液需采取什么样的合成工艺？（答案不全）
答：1、乳化剂的影响；2、引发剂用量的影响；3、搅拌强度的影响；4、反应温度的影响；5、其他影响，如：单体或引发剂的滴加条件，乳胶粒中单体浓度，氧。
引发剂用量多 → 反应效率高，分子量小
乳化剂用量多 → 聚合速度快，分子量大，稳定性好
温度高 → 聚合度低，分子量小
单体浓度↑→聚合速度↑，分子量↑
5.请简述国内常用的生产PVAc的工艺。
答：（1）先加水、乳化剂、表面张力调节剂、打底单体（5-15%）、部分引发剂（30%），再滴加单体，定时加入余下的引发剂。
（2）、反应温度
反应前期：
70℃～80℃
反应后期：
90℃～95 ℃
6. PVAc的胶层是怎么形成的，它对使用场所有什么要求?
答：聚乙酸乙烯酯乳液胶层的形成原理:PVAc中的水(PVAc颗粒被水包着) 蒸发或向被胶合材料渗透 → PVAc颗粒裸露→ 乳胶粒粘性流动 → 融合粘连
→ 成膜（即固化原理）
使用场所的温度应高于PVAc的最低成膜温度
7.提高PVAc耐水性和耐热性的主要途径是什么？试举例。
答：基本途径是使它向热固性树脂的方向发展
① 内加交联剂
常用：丙烯酸类、不饱和羧酸酯类等
② 外加交联剂
常用：酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、硅胶、异氰酸酯等。
第五章
1.常用的环氧树脂是由什么原料生产的，树脂分子具有什么特点？
答：1）．环氧氯丙烷（ECH）

2）．二酚基丙烷（双酚A）

分子特点：每个分子的两端都有环氧基。
一般：聚合度 n＝0～19
平均分子量 M＝340～7000
当n＝0时，M＝340
用作胶粘剂的环氧树脂，一般n＜2
2.目前常用什么方法生产环氧树脂？
答：两步加碱法：
原料溶解 → 加第一份碱液 →
减压回收过量的环氧氯丙烷 →
加苯溶解 → 加第二份碱液 →
脱苯 → 环氧树脂
3.如何根据环氧树脂的牌号，计算其环氧当量和分子量，或根据环氧树脂的分子量写出其牌号？
答：（环氧值与环氧当量
环氧当量：含有一克当量环氧基的环氧树脂的克数
环氧当量＝环氧树脂分子量/环氧基数
环氧值：每100克树脂中所含环氧基的当量数，（当量/100g）
环氧值（当量/100g）＝100/环氧当量＝（环氧基数/环氧树脂分子量）×100
分子量＝（环氧基数/环氧值）×100＝环氧当量×环氧基数
＝（100/环氧值）×环氧基数
环氧树脂的牌号是根据环氧值而定的
例：E－20
E 表示环氧树脂（全称：epoxy），
后面数字 表示环氧值的100倍。）
1)牌号 E-51 E-0.51环氧树脂
（1） 其平均环氧值为0.51，环氧当量=100/环氧值=100/0.51=196
（2） 其平均分子量M=环氧当量×环氧数=196×2=392
2)若环氧树脂分子量为340，则有：
环氧当量=M/环氧数=340/2=170 环氧值=100/环氧当量=100/170=0.59
则其牌号为E-59
4.环氧树脂和脲醛树脂作为胶粘剂使用前都必须加入固化剂，它们所加的固化剂在种类和作用上有何不同？
答：1）环氧树脂固化剂
作用：使热塑性的环氧树脂从线型结构转变成体型结构，从而达到固化的目的。
要求：能和环氧树脂中的环氧基或羟基作用，使环氧树脂固化的物质。
常用固化剂的种类：胺类、酸酐类、合成树脂类。
2）脲醛树脂固化剂
作用：把UF树脂的pH值调至弱酸性（pH=4.2～4.8），加速固化。
种类：① 单一固化剂
一般是酸物质：弱酸、酸性盐。
酸：草酸、苯磺酸、磷酸（H3PO4）、酒石酸、柠檬酸…
酸性盐：氯化铵（NH4Cl）、氯化锌（ZnCl2）、盐酸苯胺、硫酸铵（NH4）2SO4、硫酸铁铵…
最常用的是氯化铵，其次是氯化锌。
② 复合固化剂
a) NH4Cl＋缓冲剂
缓冲剂：六次甲基四胺、氨水
b) 几种固化剂合用
NH4Cl＋ZnCl2
NH4Cl＋潜伏性固化剂
潜伏性固化剂是对热不稳定的有机酸，如：丙二酸、乙烯基醋酸、硫酸羟胺、盐酸羟胺。
③ 胶囊固化剂
采用复合固化剂或胶囊固化剂可以解决“使胶的适用期长，固化速度快”这一对矛盾。
！！！！！5.环氧树脂胶常用哪几类固化剂，各类固化剂具有什么特点？
．常用固化剂的种类：胺类、酸酐类、合成树脂类。
1） 采用胺类固化剂，可以在常温下固化，而且固化速度快，粘度低，使用方便。
但它的适用期很短，需现配现用 。
2） 采用酸酐类固化剂，可以有较好的机械性能和耐热性，但由于固化后树脂中含有脂键，容易受碱侵蚀。酸酐固化时放热量低，试用期长，但必须在较高温度下烘烤才能完全固化。
3） 合成类固化剂本身都各具特性，当它们作为固化剂使用引入环氧结构中时，就给予最终产物某些优良的性能。

计算公式总结：
1、 尿醛树脂原料公式：
G=M×N×（p/M’）×(P/Q)
G—甲醛用量；M—甲醛分子量；N—甲醛与尿素的摩尔数；p—尿素纯度；M’—尿素分子量；P—尿素量；Q—甲醛浓度
2、酚醛树脂原料计算公式：
G=M×N×(p/94)×(P/Q)
G—原料用量；M—原料分子量；N—苯酚与所计算原料的摩尔比数；p—苯酚重量；P—苯酚纯度；Q—所计算原料的浓度
3、环氧树脂计算公式
环氧值（当量/100）=（环氧基数量/环氧树脂分子量）×100
环氧当量=100/环氧值=环氧树脂分子量/环氧基数
分子量=（环氧基数/环氧值）×100=环氧当量×环氧基数=（100/环氧值）×环氧基数