精细化学品复习题及答案(共16页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上一、精细化工的定义及其特征,精细化率,精细化工:生产精细化学品(fine chemicals)的工业1具有特定功能:2、大量采用复配技术3小批量多品种4技术密集5、附加值高精细化工产值率(精细化率)=精细化学产品的总值/化学产品的总值 100% 二、 精细化工的现状和发展方向二十一世纪精细化工的发展现状: 20世纪人们合成和分离了2285万种新化合物,新药物、新材料的合成技术大幅度提高,典型的单元操作日趋成熟,这主要当归属于精细化工的长足发展和贡献。21 世纪科技界三大技术,即纳米技术、信息技术和生物技术,实际上都与精细化工紧密相关。精细化工还将继续在社会发展中发挥其
2、核心作用,并被新兴的信息、生命、新材料、能源、航天等高科技产业赋予新时代的内容和特征。发展方向: 1 高尖端、高技术、功能化、专用化,与快速发展的高科技时代接轨。 2 绿色化发展方向,与“全球变化科学”和现行政策接轨。 3 开发新能源,与日趋紧张的能源形势接轨。 4 开发新方法、新路线,完善传统化工产品生产中存在的问题。三、 涂料用合成树脂种类,形成涂料的哪五大系列。合成树脂占主导地位:形成了醇酸、丙烯酸、乙烯、环氧、聚氨酯为主的五大系列。四、涂料分类:按形态分粉末涂料、液体涂料(溶剂、分散型、水性),按使用层次(作用):底漆、腻子、二道底漆、面漆,1按形态分:粉末涂料、液体涂料(溶剂、分散型
3、、水性)2按成膜机理分:非转化型(挥发型、热熔型、水乳型等) 转化型(热固性、氧化聚合、辐射固化)3按施工方法:刷漆、辊漆、喷漆、烘漆、电脉漆、流化床4按使用层次(作用):底漆、腻子、二道底漆、面漆5按用途:建筑用漆、船舶漆、汽车漆、绝缘漆、皮革涂料、防锈漆、 耐高温漆、可剥离漆。五、 涂料的组成,命名。答:组成:成膜物质、颜料、溶剂和助剂 命名:(1) 全名=颜色名称+成膜物质名称+基本名称 如 铁红醇酸防锈漆(2)对特殊用产品,必要时在成膜物质加以说明,如白硝基外用漆。 型号分三部分 如 C04-02 F5333 铁红酚醛防锈漆C成膜物质(醇酸) 04基本名称(瓷漆) 02序号(用来区分同
4、一类型的不同品种,表示油在树脂中所占的比例)六、 催干剂的种类主要有那些答:Co、Mn、Pb、Zr、Zn、Ca等金属的有机酸皂类,同作制造催干剂的有机酸主要有环烷酸,辛酸、植物油酸等七、 颜料和填料(体质颜料)的作用答:颜料:通常是固体粉末,虽然本身不能成膜,但它始终留在涂膜中,赋予涂膜许多特殊的性质。例如,使涂膜呈现色彩,遮盖被涂物的表面,增加厚度,提高机械强度、耐磨性、附着力和耐腐蚀性能等 填料:是基本没有遮盖力和着色力的白色或无色粉末,但它们能增加涂膜的厚度和体质,提高涂料的物理化学性质,加之价格便宜,因而广为应用。八、 涂料中溶剂的分类答:(1)真溶剂 能溶解成膜物质的溶剂,不同的成膜
5、物质有它固有的真溶剂。(2)助溶剂 也叫潜溶剂,此种溶剂本身不能溶解所用的成膜物质。但在一定的数量限度内与真溶剂混合使用,则具有一定的溶解能力。(3)非活性稀释剂 不能溶解成膜物质,也无助溶作用,但在一定数量内可以和真溶剂、助溶剂混合使用,起稀释作用。 (4)活性稀释剂 既能溶解或分散成膜物质,又能在涂料成膜过程中和成膜物质发生化学反应,形成不挥发性组分而留在涂膜中。九、 润湿剂和分散剂的作用及原理 润湿剂能降低液体和固体表面之间的表面张力,因此它能使固体表面易为液体所润湿。分散剂能促进固体粒子在液体中的悬浮,使分散体稳定,防止涂料中的颜料絮凝返粗。用作润湿剂和分散剂的物质主要是表面活性剂。润
6、湿剂和分散剂有时统称为润湿分散剂,许多分散剂本身就具有一定的润湿功能,润湿和分散本质上是一个连续的过程。溶剂型涂料的表面张力较低,它的润湿剂就是分子量较低的分散剂,只不过单独采用这种分散剂,很难将分散体稳定,需要与高分子量的分散剂配合使用才能发挥出稳定分散体的作用,一般分散剂的分子量从数百到数万不等。在涂料中加入润湿分散剂的目的就是减少涂料分散所需要的时间和能量,同时使颜料分散体稳定,此外,还可增加涂膜的光泽,改善流平性,降低色浆的黏度,改善流动性,提高颜料的着色力和遮盖力,防止浮色、流挂、沉降,提供储存稳定性,改变涂料的流变性。颜填料的稳定机理主要包括电荷稳定和空间位阻作用。对于溶剂型涂料,
7、由于溶剂介质不像水那样具有高介电常数,所以主要依靠分散剂和润湿剂的锚固作用和空间位阻来稳定颜填料。润湿分散剂主要包括阴离子、阳离子、电中性和双官能团粒子型以及非离子型润湿分散剂几种类型。前面4种是通过它们的亲水端与颜料表面形成物理化学键,表面疏水端向外定向排列来稳定颜料,他不能降低表面张力。非离子型润湿分散剂才是真正意义上的润湿剂,它可以降低涂料表面张力而使涂料容易在底材上扩散。十、 涂膜的固化机理几种类型答:(1)物理机理干燥 只靠涂料中液体(溶剂或分散相)蒸发而得到干硬涂膜的干燥过程称为物理机理干燥。在干燥过程中,高聚物不发生化学反应。(2)涂料与空气发生反应的交链固化 氧气能与干性植物油
8、和其它不饱和化合物反应而产生游离基并引起聚合反应,水分也能和异氰酸酯发生缩聚反应。(3)涂料组分之间发生反应的交链固化 涂料在贮存期间必须保持稳定,可以用双组分包装涂料法或是选用在常温下互不发生反应,只是在高温下或受到辐射时才发生反应的组分。十一、颜料的体积浓度颜料体积浓度(PVC)对干膜性质的关系也与+般涂料一样,所谓PVC就是颜料在干膜中所占的体积百分比,临界颜料体积浓度(CPVC)从理论上说是颜、填料在千膜中达到最高体积浓度,在这浓度下,颜、填料颗粹之间仍有漆料隔开,尚无空气(隙)存在,它的测试仅是半定量的,而乳胶漆的漆膜整体性原本较差。十二、 色漆的制造工艺答:一般采用分色研浆。也就是
9、把各种颜料分别研磨成单一颜料的色浆,制漆时再根据颜色的要求,把各色颜料浆按配方中规定比例调配在一起,然后再调入配方中的其余部分漆料以及催干剂等助剂和溶剂等所有组分十三、 丙烯酸酯涂料的特点答:无色透明,漆膜丰满、耐候、耐化学品、流平性好、耐高低温,附着力强十四、 环氧树脂的合成,环氧树脂性能特点十五、 丙烯酸树脂合成时各种单体的作用及影响十六、 乳液的组成及各组成的作用,构成乳液的主要组分是单体和水,其微组分是引发剂、乳化剂、链转移剂、阻聚剂、PH调节剂、增稠剂、消泡剂等。(1)单体及其作用: 单体决定着乳液膜及其乳胶涂膜的物理、化学及机械性能,因而单体是最重要的组分。单体在不同程度上影响着涂
10、膜的下列性能:硬度、沾尘性、抗压粘性、抗张强度、伸长率、耐磨性、附着力、耐湿磨性、耐光性、光泽、耐水性、水蒸气透过性、耐碱性、防腐性、乳液及其漆最低成膜温度(MFT)、乳液的颜料承载能力。2)水在乳液合成中的作用: 水通常占配方量50左右,它一方面起着介质作用,同时它在一定程度上,决定着乳液的固体分、乳液的粘度以及增稠乳液粘度。(3)微量组分对乳液合成的作用a引发剂种类及其作用: 引发剂是乳液聚合系统中极为重要的组成部分,它对整个聚合过程起着重要作用。使用不同的引发剂,所制得的聚合物具有不同的分子结构及性能。b乳化剂的作用及其分类: 乳化剂是表面活性剂的一个应用分支,它的作用主要使水相和油相形
11、成乳状液,使不溶于水或微溶于水的油相形成稳定分散系统,能形成具有增溶作用的胶束粒子。胶束的增溶作用,将会使单体溶解数量大大增加,乳化剂还可以使单体分散成很细的稳定的单体珠滴,同时它能够稳定聚合反应过程中形成乳胶粒子,起保护胶乳粒子的作用,防止聚合过程中产生凝聚现象。 乳化剂的浓度达到一定程度后形成胶束,即临界胶束浓度(CMC)。c链转移剂及其作用 链转移剂在聚合过程中起到极其重要的作用,链转移反应是聚合中必然产生的步骤,链转移的结果是分子量降低因此,使用链转移剂,可以有效地控制分子量通常,可使用十二烷基硫醇为链转移剂,用量可为单体的1%3%dPH值调节剂及其作用 PH值调节剂又称缓冲剂,目的是
12、为了当引发剂产生硫酸根时,能维持系统的PH值在一定的范围内,使之不致下降,以保证聚合反应正常进行及系统的稳定性。十七、在乳液聚合反应过程中,大体可以分为四个阶段,即分散阶段、阶段 I(或乳胶粒生成阶段)、阶段II(或乳胶粒长大阶段)及阶段III(或聚合反应完成阶段)。十八、最低成膜温度(MFT)玻璃化测温度(Tg) MFT是指乳液颗粒在一定条件下相互聚结而形成连续膜的最低温度。 聚合方法有那些,不同的乳液合成高聚物由高弹态转变为玻璃态的温度,指无定型聚合物(包括结晶型聚合物中的非结晶部分)由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度,是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度,通常用Tg表示。没
13、有很固定的数值,往往随着测定的方法和条件而改变。高聚物的一种重要的工艺指标。在此温度以上,高聚物表现出弹性;在此温度以下,高聚物表现出脆性,在用作塑料、橡胶、合成纤维等时必须加以考虑。十九、 乳液聚合方法有那些,不同的工艺有什么特点? 大体可分为间歇工艺、半连续工艺、连续工艺。1间歇乳液聚合优点:对间歇乳液聚合来说,乳胶粒在阶段I生成,在阶段II和阶段III乳胶粒就不再发生变化。阶段I持续时间很短,一般仅25min,则在反应过程中乳胶粒年龄几乎相同,故其尺寸几乎相等,所制成的乳胶粒直径分布窄,故在进行小批量、多品种的精细化工产品生产,可以考虑选用间歇乳液聚合法进行。生产。间歇乳液聚合工艺的缺点
14、:间歇工艺过程会出现前期和后期反应不均衡,常常会导致反应失控。对于乳液共聚,各种单体竞聚率不同,竞聚率大的会过早地被消耗掉,这势必导致反应前期的后期所得的共聚物组成不同。严重影响产品的质量。 反应开始时把单体一次性投入聚合釜中,在阶段I和阶段II乳液聚合体系中一直存在着大量的单体珠滴,这一方面会使单体珠滴成核几率增大,会生成更多大粒径的聚合物颗粒,使乳胶粒发生聚结而生成凝胶;另一方面,单体珠滴表面含吸附乳化剂,以使其身稳定悬浮,这样就使胶束数目减少,粒径变大。从能量利用角度来看,间歇聚合也有不尽合理之处。起初反应需要加热,之后不久因自由基聚合反应放出大量的热又需要冷却,后期反应速率慢又需要加热
15、,这样就造成能源浪费。一般来说间歇乳液聚合只能制备具均相乳胶粒结构的聚合物乳液,而无法获得具有异形结构如核壳型、梯度型等乳胶粒的聚合物乳液。2 半连续乳液聚合半连续聚合工艺有以下几个特点:在采用滴加单体工艺时,单体加料速率和实际的聚合反应速率相等,这样即可控制反应速率和放热速率,以保证体系温度恒定及反应平稳进行。单体加入体系中立即发生反应,无单体积累,可有效地控制乳液聚合物的共聚组成 。由于处单体饥饿状态的半连续乳液聚体系中,乳胶核内部单体浓度较间歇乳液聚合低,且在乳胶粒内部存在单体浓度梯度,故所生成的乳液聚合物的分子量和间歇法相比偏小,且分子分布偏宽。对于间歇聚合,存在阻聚剂时,将要聚合反应
16、开始前出现一个诱导期,而对于半连续聚合,阻聚剂将降低自由基浓度和聚合反应速率,但在加料完后,可能会出现一个聚合高峰。3连续乳液聚合连续聚合工艺和间歇工艺品相比有以下特点:间歇反应时,乳胶粒年龄分布窄,粒度分布也窄,而在连续反应器中,物料停留时间分布宽,致使乳液粒尺寸分布宽。在间歇反应器中所得的聚合物组成随时间而发生变化,而在单釜连续反应器中,生成的聚合物组成不随时而变化,若在多釜反应器中,将生成几种具有不同共聚组成的的聚合物的混合物。在间歇生产时,放热速度是变化的,而连续工艺放热均匀,可保证恒温操作,使反应地平稳进行。在釜式连续反应器中,若含有阻聚剂,也会使聚合速度降低。二十、乳胶漆的制造工艺
17、在颜料和聚合物两种分散体进行混合时,投料次序显得特别重要。典型的投料顺序如下, 水; 杀微生物剂; 成膜溶剂; 增稠剂; 颜料分散剂; 消泡剂、润湿剂; 颜填料; 乳液; pH调整剂; 其它助剂; 水和/或增稠剂溶液。二十一、按分子结构中带电性的特征表面活性剂的种类、各种表面活性剂的特点及应用按分子结构中带电性的特征首先分为阴离子型、非离子型、阳离子型和两性表面活性剂四大类。1 阴离子表面活性剂:亲水基团带有负电荷。 例如: C12H25OSO3-Na+ 水溶性基团硫酸盐为负性。 在这类表面活性剂中最重要的是直链烷基苯磺酸盐。当前和今后的一段时间内,它还将是洗涤剂和清洗剂中最重要的表面活性剂。
18、从产量上来看,它的产量仅次于肥皂,而在合成表面活性剂中则占首位。2非离子表面活性剂:在分子中并没有带电荷的基团,而其水溶性则来自于分子中所且有的聚氧乙烯醚基和端点羟基。 C12H25(OC2H4)7OH其中成直链排列的七个氧乙烯基形成聚醚结构,它们的氧原子和最后端点的羟基联合提供了水溶性。最重要的非离子表面活性剂是高碳脂肪醇(碳原子数在12以上)及壬基酚与环氧乙烷的缩合物。 3阳离子表面活性剂:亲水基团带有正电荷。例如: (C18H37)2 N+(CH3)2Cl季铵盐氮原子上的正电荷为分子提供了水溶性。阳离子表面活性剂中最重要的就是上述结构的双十八烷基-双甲基氯化铵。它主要用作纺织物洗后柔软剂
19、及抗静电剂。4两性表面活性剂:在分子中同时具有可溶于水中的正电和负电性基团。例如: C12H25 N+(CH3)2CH2COO 分子的两性结构使它具有某些特殊的功能,例如,可与上述任何一类表面活性剂相配伍。但产量较小,有一些特殊的用途。 世界上所有表面活性剂的年产量为1500万吨左右。其中肥皂占60%,合成表面活性剂占40%左右。 目前仍以阴离子型为主,但非离子型有迅速上升的趋势。其中突出的是脂肪醇聚氧乙烯醚,己占第三位。 我国表面活性剂的年产量目前约为50万吨。其中大多数为阴离子型,非离子型表面活性剂占18%,阳离子型表面活性剂仅占2%,因此表面活性剂的生产和科研将是一个重要的发展领域。二十
20、二、表面活性剂去污原理答:(1)污垢与表面活性剂溶液接触(2)表面活性剂的憎水端溶入污垢(3)表面活性剂影响污垢与织物间的接触角,在洗涤过程中应大于90。在搅拌作用下,污垢被清洗下来(4)进一步的搅拌力会把污垢变成悬浮体洗掉二十三、洗涤剂用助剂种类及作用答:(一)无机助剂:1三聚磷酸钠:(1)对重金属离子的螯合作用 对污垢起解胶、乳化和分散的作用 对洗涤剂有防止结块的作用 2、硅酸钠:硅酸钠主要用于重垢型洗涤剂的生产。用作助剂它与重金属离子形成沉淀而对水起软化作用,这种沉淀易于漂除,不致沉淀在被洗衣物上。硅酸钠还可以使污垢悬浮于洗涤剂溶液中,能防止其在衣物上再附着。硅酸钠具有良好的润湿和乳化性
21、能,对玻璃和瓷釉表面的润湿作用尤佳,所以特别适宜做硬表面洗涤剂的助剂;此为它还具有优异的防锈性能。3、碳酸钠:碳酸钠用作助剂,也是借助其高碱度,将水中的重金属离子沉淀下来而使水软化,并能使洗涤剂溶液的PH值保持在9以上,故可取代三聚磷酸钠,但由于它缺乏鳌合力和分散力,故其性能逊于三聚磷酸钠,配用多时对皮肤 、眼睛刺激性也强烈。4、硼砂:硼砂用作助剂在低PH值下不仅起缓冲作用,而且还能软化硬水,与洗涤剂起协同作用;另外,其它助剂碱性高,对皮肤刺激性大,所以将硼砂和三聚磷酸钠结合起来使用,则能产生极佳效果。此外硼砂还能改善粉剂的自由流动性,起抗粘结作用。5、膨润土:膨润土是含有络合硅酸盐的天然瓷土
22、,主要是硅铝酸盐,还有一些铁和镁的硅酸盐。膨润土的特性是在有水存在时能膨胀、能乳化油、能使污垢细粒胶溶并保持于洗涤剂溶液内。此外膨润土分子中还含有少量碱金属离子,所以能通过离子交换的方式软化硬水。6、硫酸钠:硫酸钠是价格比较便宜的中性助剂,是合成洗涤剂的无机助剂和粉状洗涤剂的填料,具有提高洗涤剂表面活性的能力,即能降低表面张力和油水界面张力,提高增溶的能力。7、氯化钠(食盐):氯化钠具有与硫酸钠相同的作用,还有增大洗涤剂溶液粘度的作用8、沸石:三聚磷酸钠虽然是性能极佳的助剂,但其洗涤剂废水排放入湖泊河流则会导致水藻类水生植物的过肥化,使其异常繁殖和很快枯死,引起水质缺氧,给水生生物的生长带来不
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- 精细 化学品 复习题 答案 16
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