印刷工艺学-习题及答案 ch01.docx

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1、第一章润湿基本理论一、什么是表面活性？表面活性物质具有什么样的性质？在胶体化学中，把能使溶剂表面张力下降的性质称为表面活性；把能降低溶剂表面张力 的物质称为表面活性物质。对水溶液来说，第一类物质是非表面活性物质或表面惰性物质。 第二、三类物质都是表面活性物质。符合C曲线的表面活性物质叫作表面活性剂。性质：吸附性溶液中的正吸附：增加润湿性、乳化性、起泡性；固体表面的吸附：非极性固体表面单层吸附，极性固体表面可发生多层吸附。二 什么是表面活性剂？表面活性剂分为几类？润湿液中为什么要选用非离子 表面活性剂？表面活性剂是一种“双亲”分子，由非极 性的亲油（疏水）基团和极性的亲水（疏油） 基团共同构成。

2、在多数情况下，这两部分分别 处于分子的“两端”，形成不对称结构。分类：表面活性剂的种类很多，分别有乳化、润湿、分散、去污等作用。非离子表面活性剂在水溶液中不电离，亲水基团主要由一定数量的含氧基团构成，常见 的有聚氧乙烯一（C2H40） ” 一，彳笈基一 C00H等。由于其在溶液中不是离子状态，所以稳 定性 高，不受强电解质、无机盐的影响，也不受酸、碱性的影响。将非离子表面活性剂加 入润湿液后，不会和润湿液中的其他电解质发生化学反应，产生沉淀。因此，选用非离子 表面活性 剂降低润湿液的表面张力最合适。目前，润湿液中使用的2080 （聚氧乙烯聚氧 丙烯酵）、6501 （烷基醇酰胺）都是非离子表面活

3、性剂。三、 阿拉伯酸的分子结构式如图1/8所示，试回答：阿拉伯酸是表面活性剂吗？ 说明理由。hoch2 CH CH CH C I IIXOHOH OH OH图1J8阿拉伯酸的分子结构式答案：略四、G i bbs吸附定理反映了什么？它为什么较精确？在水中加入少量的表面活性剂，水的表面张力就会显著下降。这是因为表面活性剂的分 子由亲水的极性基团和亲油的非极性基团构成。当它溶于水后，根据极性相似相溶的化学原 理，表面活性剂分子的极性端倾向于留在水中，而非极性端倾向于翘出水面或朝向非极性的 有机溶剂。每个表面活性剂分子都有这种倾向，这就必然造成表面活性剂的分子倾向于分布 在溶液的表面（或界面）上。所以

4、，溶液表面张力下降的程度取决于溶液表面（或界面）吸 附的表面活性剂的量，即取决于表面活性剂在表面的浓度。Gibbs吸附定理为计算表面活性剂分子（离子）的表面吸附量提供了较为精确的定量计 算公式，利用这个公式，可以探讨表面活性剂分子（离子）在溶液表面及溶液内部的存在形式, 掌握表面活性剂使溶液表面张力降低的原理。但在使用Gibbs公式时要注意，它只适用 于 浓度比较低的溶液。五 应用厂-C曲线，试分析溶液表面膜的状态。略六、用质量百分数法计算表面活性剂月桂醇聚氧乙烯醵Ci2H25O（C2H4O）0H 的HLB值。并根据它的HLB值，说明它的用途。试分析H3Po4、NH4H2P04在润版版液中的作

5、用。七 什么是表面活性剂的临界胶束浓度？它和溶液的表面张力有什么关系？溶液开始出现时的浓度叫作临界胶束浓度（CMC）,溶液的表面张力恰好也达 到极限值。 当溶液浓度较低时，溶液表面的表面活性剂分子较少，分子采取平卧方式，碳氢链与液面平 行，表面膜的分子密度小。随着溶液浓度的增大，表面张力呈直线下降，为F-C曲线的直 线部分。当溶液的浓度继续增大时，溶液表面的表面活性剂 分子数量也随之增多，分子的 自由运动受到限制，相互产生作用力，分子的碳氧链不能再 处于平卧状态，而变成了斜向 竖立状态,此时，表面张力的降低不再与溶液浓度保持直线关系，为F-C曲线的直线向水平 线过渡的曲线部分。如果继续增加溶液

6、浓 度，则溶液表面完全由表面活性剂分子组成，成 为密集的表面活性剂单分子层。每一个分子的碳氢链都呈直立状态，垂直于液面表面膜的 浓度已达饱和，完全变 成了表面活性剂分子的表面。在这种情况下，若再增加溶液浓度， 则单分子层中已没有表 面活性剂分子的“容身之地”，表面活性剂分子间只好聚集成胶团， 表面张力也不再下降，达到了极限值，为F-C曲线中的水平部分。八 表面活性剂在液-固界面上的吸附原理是什么？单分子层吸附有哪几种方 式？吸附原理：在表面活性剂浓度不大的水溶液中，一般认为表面活性剂在液-固界面上是 以单分子层吸附的，并可能以下列方式进行。（1）离子对吸附：表面活性剂分子吸附于具有相反电荷、未

7、被反离子占据的表面上。处于水溶液中的金属表面大多带负电,所以金属固体能很容易地吸附带正电的表面活性 剂离子。（2）氢键吸附：表面活性剂分子或离子与固体表面的极性基团形成氢键，使得表面活性 剂分子在液-固界面上发生吸附。非离子表面活性剂比较容易发生这种吸附，如醇类及带有较长碳氧链的非离子表面活性 剂。平版印刷中使用的锌铝版经过处理之后，都带有一个亲水盐层或氧化层，这层物质带有 很多极性基团，因此润湿液中的表面活性剂有在版面上发生氢键吸附的可能性。（3） London力吸附：此种吸附总是随着吸附物分子的大小而变化，而且在任何场合都 能发生（不管吸附物分子是否带电）。但这种吸附依靠的是分子间十分微弱

8、的引力，因此， 这种 吸附是不牢固的，而且在许多情况（尤其是当离子表面活性剂在液-固界面上发生吸附 时）下 不是液-固界面上发生吸附的主要形式。（4）离子交换吸附：吸附于固体表面的反离子被同极性的表面活性剂离子取代。表面活性剂的离子较大，因而具有较大的London力，它可把带同电荷的、较小的吸附 离子从液-固界面上替换下来。固体表面存在的多余价键力也可以使表面活性剂在液-固界面上发生吸附。这几种吸附 原 理是目前对液-固界面的吸附情况较为流行的解释。因为液-固界面的吸附情况十分复杂, 所以从理论上彻底弄清物质在液-固界面上的吸附还存在一定困难。九、乳状液有几种类型？如何区分？胶印中通常以哪种形

9、式发生乳化。乳状液的类型通常有以下三种:1）水包油型（0/W）内相为油，外相为水，如人乳、牛奶等。2）油包水型（W/0）内相为水，外相为油，如原油、油性化妆品等。3）套圈形 由水相和油相一层 一层交替分散形成的乳状液，主要有油包水再包油（O/W/O）和水包油再包水（W/O/W）两种形 式。乳状液类型的鉴别主要有:1）稀释法利用乳状液能够与其外相液体混溶的特点，以水或 油性液体稀释乳状液便可以确定其类型。2）染料法 将少量水溶性染料加入乳状液中，若整 体被染上颜色，表明乳状液是O/W型;若只有分散的液滴带色,表明乳状液是W/O型。如果使 用油性染料，则情况相反。3）电导法0/W型乳状液的导电性好

10、,W/0型乳状液的导电性差, 测定分散体系的导电性即可判断乳状液的类型。4）滤纸润湿法 将一滴乳状液滴于滤纸上, 若液体迅速铺展，在中心留下液滴，则表明乳状液为0/W型;若不能铺展，则该乳状液为W/0 型。十、加入到润湿液中的非离子表面活性剂应符合哪些基本要求？试以非离子表 面活性剂2080为例进行说明。表面活性剂含量不能超过千分之一，否则对油墨的乳化增大。十一、非离子表面活性剂润湿液有什么优点？使用非离子表面活性剂润湿液时, 应注意哪些问题。如果在水中添加2080非离子表面活性剂，欲使溶液表面张力 降至0. 04N/m时，溶液 浓度只需0. 1%就可以达到，但若用酒精润 版液，浓度要在25%

11、左右。使用2080非离子表 面活性剂润版液，不仅降低了表面张力、减少成本，还具有无挥发性、无毒性及无爆燃危 险等优点。注意的问题：表面活性剂含量不能超过千分之一，否则对油墨的乳化增大。十二、非离子表面活性剂2080的分子结构式如图1-19所示。试根据格里芬定 律说明其亲水与亲油的性能。HHCH3HHHIIIIIIH-f-C C O + 33 C C-O-b-CC O4-33HIIIIIIHHHHHH图1-19非离子表面活性剂2080的分子结构式答案：略十三 试分析油墨在墨辐上附着的条件。表面活性剂会在乳状液的水油界面上发生吸附并定向排列，形 成具有一定强度的界面 膜，对分散相的液滴起到保护作用。如果这层膜带电，那么乳状液的稳定性还可进一步提 高。因此，有些生产部门使用经过皂化的表面活性剂来提高乳状液 的稳定性。一般来讲，无需上涂层的材质必须满足三个条件：表面密度较低、质地比较柔软、表面 反光性差。十四、举例说明如何保护橡皮布和墨辐的润湿性。你认为橡皮布和墨辐的清洗剂 应该具备哪些条件？到生产现场考察清洗剂的使用情况，分析其中一种的优缺 点。答案：略