涂料化学复习题.pdf
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1、 涂料化学复习题 The manuscript was revised on the evening of 2021 第 1 章 1.什么是涂料它有哪些主要作用 涂料是能涂覆在被涂物件表面并能形成牢固附着的连续薄膜材料。答:涂料(又称油漆),是一种流动状态或粉末状态的有机混合物,可用不同的施工工艺涂覆在物件表面上,形成粘附牢固,具有一定强度、连续的固态薄膜。涂料的主要作用:1)装饰作用,是美化生活环境不可缺少的;2)保护作用,金属防腐、放火涂料、贵重设备、文物保护;3)标志作用,各种标志牌和道路分离线;4)特种功能,导电、导磁涂料、烧蚀涂料、伪装和隐形涂料、温控涂料。现代涂料正逐步成为一类多功
2、能性的工程涂料。2.涂料的发展史一般可分为哪三个阶段?涂料的发展史一般可分为三个阶段:(1)天然成膜物质的使用;(2)涂料工业的形成;(3)合成树脂涂料的生产。3.试述涂料由几部分组成各部分起什么作用 答:(1)成膜物 也称基料或粘结剂是形成涂膜连续相的物质,也是最主要的成分,对涂料的性能起主要作用。(2)颜料 能赋予涂料以颜色和遮盖力,提高涂层的机械性能和耐久性。有的还能改善流变性能,降低成本或使涂层具有防锈、防污、磁性、导电、杀菌等功能。(3)溶剂具有溶解或分散成膜物质为液态,降低涂料的粘度,使之易于施工涂布的作用。(4)助剂涂料中的辅助组分,能对涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改进作用。
3、4、今后十年,涂料工业的技术发展将主要体现在哪“四化”5、答:水性化、粉末化、高固体份化和光固化。第 2 章 1、涂装前须对被涂物进行哪三个基本工序?答:涂装前须对被涂物进行:表面的处理、涂布工艺、干燥 三个基本工序。2、从涂料的角度看,具有明显结晶作用的聚合物作为成膜物是 不合适的,其原因是什么?答:1)用明显结晶作用的聚合物作为成膜物,涂膜会失去透明性,因为聚合物固体中同时存在结晶区和非结晶区,不同区域的折射率不同,因此透明性变差。2)明显结晶作用会使聚合物的软化温度提高,软化范围变窄。而软化范围宽对烘漆来说是很重要的,它能使漆膜易流平而不会产生流挂。3)明显结晶作用会使聚合物不溶于一般溶
4、剂,只有极性强的溶剂才可能使结晶性显着的聚合物溶解。3、简述自由体积理论的要点。答:Fox 和 Flory 提出了自由体积理论:液体或固体物质的体积由两部分组成的,一部分是被分子占据的体积,另一部分是未被占据的自由体积,后者以空穴的形式分散于整个物质中。有存在足够自由体积时,分子链才可能进行各种运动。4、试述影响玻璃化温度的因素有哪些?答:聚合物分子量及分布,聚合物结构,玻璃化温度的加合性,共聚物、增塑剂、溶剂的玻璃化温度。5、简述涂料的成膜过程。答:涂料由液态(或粉末态)变为固态,在被涂物表面上形成薄膜的过程,被称为涂料的成膜过程。液态涂料靠溶剂挥发、氧化、缩合、聚合等物理或化学作用成膜。粉
5、末涂料靠熔融、缩合、聚合等物理或化学作用成膜。6、有几种涂层成膜方式试述其要点 (1)成膜方式:溶剂挥发成膜:用足够的溶剂将聚合物的玻璃化温度降低,使T-Tg 的数值大到足够使溶液可以流动和涂布,在涂布以后,溶剂挥发,于是形成固体薄膜。热熔成膜:用升高温度的方法来增加聚合物 T-Tg(即增加自由体积),使聚合物达到可流动的程度,流动的聚合物在基材表面成膜后予以冷却,便可得固体漆膜。化学成膜:用可容的(或可熔的)低相对分子质量的聚合物涂覆在基材表面以后,在加温或者其他的条件下,分子间发生反应而使相对妃子量进一步增加或发生交联而成坚韧的薄膜的过程。乳胶成膜:乳胶在涂布以后,乳胶粒子仍可以以布朗运动
6、形式自由运动,当水分蒸发时,它们运动逐渐受到限制,最终达到乳胶粒子相互靠近成紧密的堆积。(2)涂膜干燥方法:自然干燥:在常温大气环境中,靠溶剂挥发,或氧化聚合,或固化剂固化而干燥成膜。烘干:对自干性涂料实施强制干燥或对耐热性差的材质表面涂膜进行干燥。辐射固化:辐射固化是利用紫外线或电子束,使不饱和树脂漆被快速引发、聚合,硬化速度很快。7、被涂物的表面处理有哪几种如何处理 答:1)金属表面处理:一般采用除锈,除油,除旧漆,磷化处理,钝化处理等方法进行金属表面处理。2)木材表面的处理:一般采用低温烘干或晾干,多次砂磨(去毛束),刷虫胶清漆在砂磨,去树脂,漂白和染色等方法进行木材表面处理 3)塑料表
7、面的处理:一般采用铬酸进行化学氧化处理,用三氯乙烯进行侵蚀处理等方法进行塑料表面处理。延伸 作用:1)提高涂层对材料表面的附着力。2)提高涂层对金属基体的防腐蚀保护能力。3)提高基体表面平整度。(2)方法:漆前表面处理主要包括除油、除锈、磷化、氧化表面调整和钝化封闭等。1)除油 溶剂脱脂法 水剂脱脂法 乳液脱脂法 电解脱脂法 2)除锈 酸洗除锈 电解除锈 碱液除锈 手工除锈 机械除锈 3)化学覆模 磷化处理 氧化处理 4)塑料表面处理 物理方法 化学方法 物理化学方法。8、简述涂装方法主要有哪些?1)手工涂装 包括刷涂、滚涂、揩涂和刮涂等。(2)浸涂和淋涂 适用于大批量流水线生产方式。(3)空
8、气喷涂 通过喷枪使涂料雾化成雾状液滴,在气流的带动下,涂到被涂物表面的方法。这种方法,效率高、作业性好。(4)无空气喷涂 靠高压泵将涂料增压到 535MPa,然后从特制的喷嘴小孔喷出,由于速度高(约 100m/s),随着冲击空气和压力的急剧下降,涂料内溶剂急速挥发,体积骤然膨胀而分散雾化,并高速地涂在被涂物上。可大大减少漆雾飞扬,生产效率高。适用于高粘度的涂料。(5)静电喷涂法 主要用于粉末涂料的涂装。(6)电泳涂装 主要用于水可稀释性涂料的涂装。第 3 章 1.名词解释缩聚反应:聚合度;官能度;凝胶化?2.答:缩聚反应是由具有两个或两个以上反应性官能团的低分子化合物(即单体)相互作用生成大分
9、子的过程。(缩聚反应是通过分子间官能团的逐步缩合反应生成的,聚合物主链中保持有官能团,如酯基、酰胺基等。加聚反应通过活性中心进行链式反应完成,聚合物分子链主链中一般没有官能团,如聚乙烯、聚丙烯等。)聚合度即一条大分子所包含的重复单元的个数,用 DP 表示;官能度是指一个单体分子中能够参加反应的官能团的数目。单体的官能度一般容易判断。个别单体,反应条件不同,官能度不同。凝胶化当反应进行到一定程度时,反应体系黏度突然增加,出现不熔不溶的弹性凝胶现象,该现象称为凝胶化。2、连锁聚合通常包括哪些基元反应?答:自由基聚合属于连锁聚合,包含四种基元反应:链引发、链增长、链转移、链终止。3、自由基引发剂依据
10、结构特征可以分为哪几类?1、偶氮类引发剂:特点:使用温度:45 65,解离能 105kJ/mol。油溶性。2、过氧化物类引发剂:无机过氧化物。3、氧化-还原体系引发剂。4、自由基聚合实施方法按照聚合配方、工艺特点可分为哪四种?答;本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合。5、高分子化合物有哪些特点?a.高的分子量:.104;.89nm)它们相互之间的排斥力可以保护粒子不聚集。在溶剂型漆中,加入一些长链表面活性剂,表面活性剂的极性基吸附在颜料上,非极性一端向着漆料,可形成一个较厚的吸附层(89nm)。但表面活性剂在颜料上只有一个吸附点,它很容易被溶剂分子顶替下来。如果加入一些聚合物吸附在颜料粒子表
11、面,可形成厚达纳米的吸附层,而且聚合物有多个吸附点,可以此下彼上,不会脱离颜料,从而起到很好的保护作用。7、请简述色漆的制备步骤。答:第一步在研磨设备中分散颜料;第二步调稀(或兑稀),即分散过程完成后,加入树脂溶液或溶剂来降低色浆的稠度,使它能从研磨设备中尽可能地放干净;第三步调漆,即将色漆配方中所有物料在调漆桶中凋匀。第 10 章 1、叙述漆膜与基材的粘附理论。答:漆膜与基材之间可通过机械结合,物理吸附,形成氢键和化学键,互相扩散等作用接合在一起。这些作用所产生的粘附力,决定了漆膜与基材间的附着力。1)机械结合力 涂料可渗透到基材或底漆(PVCCPVC)表面的空或孔隙中去,固化后就象许多小钩
12、子和楔子把漆膜与基材连结在一起。2)吸附作用 应包括物理吸附和化学吸附。涂料在固化前应完全润湿基材表面,才有较好的附着力。3)化学键结合 化学键(包括氢键)的强度比范德华力强得多。当聚合物带有氨基、羟基和羧基时,易与基材表面氧原子或氢氧基团等发生氢键作用,有较强的附着力。4)扩散作用 当基材为高分子材料时涂料中的成膜物分子与基材分子互相扩散(即互溶),使界面消失。要求两者溶解度参数相近,且都在 Tg 以上,才能互相渗透。5)静电作用 金属与有机漆膜接触时,金属对电子亲合力低,容易失去电子有机漆膜对电子亲合力高,容易得到电子。故电子从金属向漆膜转移,使界面产生接触电势,形成双电层。2、试述影响聚
13、合物材料强度的因素。答:聚合物分子结构;缺陷与盈利集中;形态的影响(聚合物的强度和聚合物的形态有很大的关系,聚合物形态往往可以影响裂缝发展的速度。另一方面,在无定形漆膜中的微观多相性也可使漆膜的韧性增加。用接技、嵌段共聚合,或者用共混方法可以得到具有微观多相性的材料。);附着力的影响(漆膜与底材的附着力如果很好,作用在漆膜上的应力可以较好地得到分散,因而漆膜不易被破坏。)3、论述影响涂膜实际附着力的因素。答:影响涂膜实际附着力的因素有:1)涂料粘度的影响 涂料粘度低,易流入处和孔隙中,可得到较高机械力。烘漆比气干漆附着力好,强度高。2)基材表面的润湿情况 金属表面必须经过表面预处理,才易润湿。
14、对低表面能的基材,如塑料表面要进行电火花处或用氧化剂处理,提高其表面能。3)表面粗糙度 提高表面粗糙度可增加机械力及有利于表面润湿。4)内应力的影响 漆膜内应力的两个来源:一是涂料固化时体积收缩引起;二是漆膜与基材的热膨胀系数不同,温度变化时产生热应力。缩聚体积收缩最严重;烯类单体或低聚物发生加聚反应收缩较大;环氧树脂开环聚合收缩率最小,吸附力最高。常用作底漆。4、塑料表面涂布涂料常常结合不好,原因何在解决的办法有哪些 答:塑料一般为低能表面,所以塑料表面涂布涂料常常结合不好。解决的办法就是对表面进行处理:1)灰尘的处理:由于塑料的静电效应,其表面极易吸附灰尘。常用溶剂清洗的方法。大批量产品,
15、可采用压缩空气喷射来除尘。2)脱模剂的去除:通常采用碱洗法或溶剂清洗法将其除去。3)表面改性:当塑料结晶度大,极性小,与涂料结合力低时,在涂装前需用物理化学方法改变其表面状态,以提高涂层的附着力。通常可采用机械处理法增加表面的粗糙度,或通过化学方法加入羟基、羧基、羰基等氧化基团,以增加塑料表面的极性和化学活性,提高涂层的附着力。4)提高耐溶剂性:常用苯胺处理以提高其耐溶剂性。5)其他处理方法:使用电子轰击、火焰、电晕或等离子体处理,改变塑料表面状态,增强涂层与基体的结合性能。第 11 章 1、什么是碘值什么是罩光清漆 2、答:指为饱和 100g 油的双键所需碘的克数。碘值大于 140 为干性油
16、,碘值在125140 为半干性油,低于 125 为非干性油。涂于之上形成保护装饰的统称为罩光清漆,其特点是高,优,丰满度好,同时具有一定的、等。常用的有氨基清漆、等。3、试述大漆的成膜机理。(1)气干成膜 生漆在常温下的成膜属于氧化聚合成膜,成膜过程分三个阶段:在漆酶的作用下,漆酚分子首先被氧化成邻醌结构。大漆表面很快变成红棕色,该阶段氧化时间短。在漆酶的进一步作用下,邻醌化合物相互氧化聚合成为长链或网状的高分子化合物,此时,一方面是邻醌结构进一步氧化,另一方面是侧链中长链烯烃基发生类似干性油的氧化反应,于是得到一个交联结构,大漆颜色逐渐转变为黑色,此时分子量并不高,氧化反应仍可继续进行。侧基
17、进一步进行氧化交联的反应,最终导致体型结构的形成而固化成膜。(2)缩合聚合成膜 在温度达 70以上时、漆酶失去活性,但和干性油一样,他们在高温下可通过侧基的氧化聚合成膜,另外,酚基间也可通过缩合相连,在高温下所得漆膜因醌式结构出现机会较少,所得漆膜颜色较浅。第 12 章 1、什么叫碘值油类按碘值是如何划分的 2、答:指为饱和 100g 油的双键所需碘的克数。碘值大于 140 为干性油,碘值在125140 为半干性油,低于 125 为非干性油。3、什么叫油度按油度大小可以把醇酸树脂分成哪几类 4、答:树脂和油的比例叫做油度。即 1 份树脂与几份油的比例关系。分为:长油度、中油度、短油度、特短油度
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