作业与习题1010171627115.docx
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作业与习题1010171627115
涂料化学与工艺学习题及解答
第一章导论部分
1．从组成上看，涂料一般包含哪四大组分？
（成膜物质、分散介质、颜填料和各类涂料助剂）
2．颜料按用途可分为哪三种？
（体质颜料（也称为填料）、着色颜料、防锈颜料）
3．现代涂料助剂主要有哪四大类？
各举两例。
[
（1）对涂料生产过程发生作用的助剂，如消泡剂、润湿剂（或分散剂、乳化剂）；
（2）对涂料储存过程发生作用的助剂，如防沉剂、稳定剂（或防结皮剂）；
（3）对涂料施工过程起作用的助剂，如流平剂、消泡剂（或催干剂、防流挂剂）；
（4）对涂膜性能产生作用的助剂，如增塑剂、消光剂（或阻燃剂、防霉剂）]
4．涂料的作用一般包括哪三个方面？
[
（1）保护作用；
（2）装饰作用；（3）其它作用]
5．涂料的分类方法很多：
（1）按照涂料形态分为：
，。
（粉末涂料、液体液体）
（2）按成膜机理分：
，。
（热塑性涂料、热固性涂料）
（3）按施工方法分：
，，，，，。
（刷涂涂料、辊涂涂料、喷涂涂料、浸涂涂料、淋涂涂料、电泳涂涂料）
（4）按干燥方式分：
，，，，。
（常温干燥涂料、烘干涂料、湿气固化涂料、光固化涂料、电子束固化涂料）
（5）按涂布层次分：
，，，。
（腻子、底漆、中涂漆、面漆）
（6）按涂膜外观分：
，，，。
（清漆、色漆；平光漆、亚光漆、高光漆）
6．涂料的发展史一般可分为哪三个阶段？
[
（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]
7．今后十年，涂料工业的技术发展将主要体现在哪“四化”？
（水性化、粉末化、高固体份化和光固化）
第二章聚合反应原理部分
1．高分子化合物有哪些特点？
[
（1）高的分子量；
（2）存在结构单元；（3）结构单元通过共价键连接，连接形式有线形、分支形或网络状结构]
2．由单体合成聚合物的反应按聚合前后组成是否变化可分为：
，
。
（加聚反应，缩聚反应）
3．连锁聚合通常包括：
，，和等基元反应。
（链引发、链增长、链转移、链终止）
4．高分子化合物的分类依组成分可分为：
，，
和。
（碳链型大分子、杂链型大分子、元素有机大分子、无机大分子）
5．自由基引发剂依据结构特征可以分为：
，，。
（过氧类、偶氮类及氧化-还原引发体系）
6．写出过氧化二苯甲酰引发剂裂解式：
（
）
7．写出偶氮二异丁腈引发剂裂解式：
（
）
8．共聚物组成的控制方法主要有哪三种？
[
（1）在恒比点处投料；
（2）控制转化率的一次投料法；（3）补加活泼单体法]
9．缩聚过程中，反应体系表现为粘度逐渐增大，而且当反应进行到一定程度后，粘度急剧增加，体系转变成凝胶状物质，这一现象称为，出现凝胶现象时的临界反应程度称为。
（凝胶现象或凝胶化，凝胶点）。
10．对于
两种官能团等物质的量的缩聚体系，
的投料摩尔比为3：
2，则平均官能度为。
（2.4）
11．对于两种官能团等物质的量投料的丙三醇与邻苯二甲酸酐的体形缩聚，平均官能度为，凝胶点为。
（2.4，0.833）
[
；
]
12．自由基聚合实施方法按照聚合配方、工艺特点可分为四种：
，
，，。
（本体聚合，溶液聚合，悬浮聚合，乳液聚合）
13．逐步聚合的实施方法主要有：
，，。
（熔融聚合、溶液聚合、界面聚合）
第三章醇酸树脂部分
1．涂料工业中，将脂肪酸或油脂改性的聚酯树脂称为，，而将大分子主链上含有不饱和双键的聚酯称为，，其它的聚酯则称为，。
（醇酸树脂，不饱和聚酯，饱和聚酯）
2．醇酸树脂按改性用脂肪酸或油的干性可分：
，，。
（干性油醇酸树脂，不干性油醇酸树脂，半干性油醇酸树脂）
3．按醇酸树脂油度分醇酸树脂可分为：
，，。
（长油度醇酸树脂、短油度醇酸树脂、中油度醇酸树脂）
4．计算题
某醇酸树脂的配方如下：
亚麻仁油：
100.00g；氢氧化锂（酯交换催化剂）：
0.400g；甘油（98％）：
43.00g；苯酐（99.5％）：
74.50g（其升华损耗约2％）。
计算所合成树脂的油度。
[解：
甘油的相对分子质量为92，固其投料的物质的量为：
43×98％/92=0.458（mol）
含羟基的物质的量为：
3×0.458＝1.374（mol）
苯酐的相对分子质量为148，因为损耗2％，故其参加反应的物质的量为：
74.50×99.5％×（1－2％）/148=0.491（mol）
其官能度为2，故其可反应官能团数为：
2×0.491＝0.982（mol）
因此，体系中羟基过量，苯酐（即其醇解后生成的羧基）全部反应生成水量为：
0.491×18＝8.835g
生成树脂质量为：
100.0＋43.00×98％＋74.5×（1－2％）－8.835＝205.945（g）
所以油度＝100/205.945=49%]
5．合成醇酸树脂的原料主要包括：
，，。
（多元醇，有机酸，油脂，催化剂，催干剂）
6．合成醇酸树脂的多元醇主要有，，。
（任举三例）
（丙三醇（甘油）、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇中任意三种）
7．油类一般根据其碘值将其分为：
，，。
（干性油、不干性油和半干性油）
8．干性油：
碘值大于，每个分子中双键数大于；
不干性油：
碘值小于，每个分子中双键数大于。
（140，6个，100，4个）
9．干性油（或干性油脂肪酸）的“干燥”过程是的过程，该反应由过氧化氢键开始，属机理。
（氧化交联，连锁反应）
10．醇酸树脂的合成工艺按所用原料的不同可分为：
，。
（醇解法，脂肪酸法）
11．计算题：
中油度豆油季戊四醇醇酸树脂的合成单体配方如下：
原料
用量/kg
分子量
摩尔数/kmol
豆油酸
305.89
285
1.073
季戊四醇
138.11
136
1.016
苯酐
148.0
148
1.000
试计算油度、平均官能度，并判断该是否会发生凝胶。
第四章聚酯树脂部分
1．合成聚酯树脂的主要原料有：
，，，。
（多元酸，多元醇，催化剂，抗氧剂）
2．不饱和聚酯是指分子主链上含有的聚酯，一般由饱和的与饱和的及不饱和的聚合而成.
（不饱和双键,二元醇,二元酸（或酸酐））
3．不饱和聚酯不同于醇酸树脂，醇酸树脂的双键位于链上，依靠的氧化作用交联固化。
不饱和聚酯则利用其链上的双键及的双键由自由基型引发剂产生的活性种引发聚合、交联固化。
（侧,空气,主,交联单体）
4．不饱和聚酯的原料包括，，，和
。
（二元醇、二元酸（或酸酐）、交联剂、引发剂（亦称固化剂）、促进剂）
5．根据其结构的饱和性，聚酯可以分为和.
（饱和聚酯、不饱和聚酯）
6．涂料用聚酯树脂的合成工艺常用的有三种：
，，。
（溶剂共沸法，本体融融法，先融融后共沸法）
第五章丙烯酸树脂部分
1．以，，等乙烯基类单体为主要原料合成的共聚物称为丙烯酸树脂。
以丙烯酸树脂为成膜基料的涂料称作。
（丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及苯乙烯，丙烯酸树脂涂料）
2．从组成上分，丙烯酸烯树脂包括：
，，，，
等。
（纯丙树脂、苯丙树脂、硅丙树脂、醋丙树脂、氟丙树脂、叔丙（叔碳酸酯-丙烯酸酯）树脂）
3．热塑性丙烯酸树脂其成膜主要靠或挥发使大分子或大分子颗粒聚集融合成膜，成膜过程中没有化学反应发生，为单组分体系，施工方便，但涂膜的耐溶剂性较差。
（溶剂，分散介质（常为水））
4．及是合成丙烯酸树脂的重要单体。
此外，常用的非丙烯酸单体有：
，，（任写三例）等。
（丙烯酸类，甲基丙烯酸类单体；苯乙烯、丙烯睛、醋酸乙烯酯、氯乙烯、二乙烯基苯、乙（丁）二醇二丙烯酸酯（任意三例））
5．合成丙烯酸树脂的单体可分为三大类：
、、。
（丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯单体，乙烯基类单体，功能单体）
6．叔碳酸是α—C上带有三个基取代基的高度支链化的饱和酸。
（烷）
7．试简述热塑性丙烯酸酯涂料的优缺点。
（热塑性丙烯酸酯涂料具有丙烯酸类涂料的基本优点，耐候性好（接近交联型丙烯酸涂料的水平），保光、保色性优良，耐水、耐酸、耐碱良好。
但也存在一些缺点：
固体分低（固体分高时黏度大，喷涂时易出现拉丝现象），涂膜丰满度差，低温易脆裂、高温易发黏，溶剂释放性差，实干较慢，耐溶剂性不好等。
）
8．水性丙烯酸树脂包括：
，及。
（丙烯酸树脂乳液、丙烯酸树脂水分散体（亦称水可稀释丙烯酸）及丙烯酸树脂水溶液。
）
9．对于乳液聚合，聚合温度应选择（填“高于”或“低于”）三相平衡点。
非离了型表面活性剂无三相平衡点，乳液聚合温度设计的应（填“高于”或“低于”）非离了型表面活性剂的浊点。
（高于，低于）
10．请列举两种常用的水性自由基引发剂：
，。
（过硫酸胺、过硫酸钾、过硫酸钠中任两种）
第六章聚氨酯树脂部分
1．聚氨酯的合成单体主要有：
、、、、
。
（多异氰酸酯，低聚物多元醇，扩链剂，溶剂，催化剂）
2．单组分聚氨酯树脂主要包括：
、、和。
（线形热塑性聚氨酯、聚氨酯油、潮气固化聚氨酯，封闭型异氰酸酯）
3．多异氰酸酯可以根据异氰酸酯基与碳原子连接的结构特点，分为：
、
、和四大类。
（芳香族多异氰酸酯、脂肪族多异氰酸酯、芳脂族多异氰酸酯和脂环族多异氰酸酯）
4．举例：
芳香族多异氰酸酯：
、；脂肪族多异氰酸酯：
、
；芳脂族多异氰酸酯：
；脂环族多异氰酸酯：
。
（甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯；六亚甲基二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯；苯二亚甲基二异氰酸酯）；4,4’-二环己基甲烷二异氰酸）
5．异氰酸酯基活性大，能与水或含活性氢的化合物反应，缩聚用单体，溶剂的品质要求达到所谓的。
溶剂中能与异氰酸酯反应的化合物的量常用
来衡量。
（聚氨酯级，异氰酸酯当量）
6．聚氨酯化反应通常使用的催化剂为、。
（有机锡化合物和某些叔胺类化合物）
7．溶剂型双组分聚氨酯涂料为双罐包装，一罐为，由、
、、和组成，常称为甲组分；另一罐为
，也称为固化剂组分或乙组份。
（羟基组分，羟基树脂，颜料，填料，溶剂，各种助剂，多异氰酸酯的溶液）
8．潮气固化聚氨酯是一种端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体，它由同
聚合而成。
（聚合物多元醇，过量的二异氰酸酯）
9.以亲水性基团的电荷性质（或水性单体）分，水性聚氨酯可分为、
、。
（阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯）
第七章环氧树脂部分
1．环氧树脂概念
（环氧树脂（EpoxyResin）是指分子结构中含有2个或2个以上环氧基并在适当的化学试剂存在下能形成三维网状固化物的化合物的总称，是一类重要的热固性树脂。
）
2．按化学结构差异，环氧树脂可分为、2大类。
（缩水甘油类环氧树脂和非缩水甘油类环氧树脂）
3．型环氧树脂是目前应用最广的环氧树脂，约占实际使用的环氧树脂中的85%以上。
写出其结构式：
（双酚A，
）
4．写出线性酚醛型环氧树脂结构式：
（
）
5．环氧当量概念
（是指含有1mol环氧基的环氧树脂的质量克数）
环氧值概念
（是指100g环氧树脂中环氧基的摩尔数）
6．环氧树脂固化剂种类繁多，按化学组成和结构的不同，常用的固化剂可分为、、和。
（胺类固化剂、酸酐类固化剂、合成树脂类固化剂、聚硫橡胶类固化剂）
7．单一的环氧树脂多元胺类固化剂有：
、、
和。
（脂肪族多元胺类固化剂、聚酰胺多元胺固化剂、脂环族多元胺类固化剂、芳香族多元胺类固化剂及其他胺类固化剂）
8．举出两例潜伏性环氧树脂固化剂：
、。
9．环氧树脂用酸酐类固化剂种类很多，按化学结构不同可分为、和、。
（直链脂肪族酸酐，芳香族酸酐，脂环族酸酐）
10．环氧树脂涂料用合成树脂类固化剂主要有、、
和等。
（酚醛树脂固化剂、聚酯树脂固化剂、氨基树脂固化剂、液体聚氨酯固化剂）
11．工业上，双酚A型环氧树脂的生产方法主要有和两种。
低、中相对分子质量的树脂一般用合成，而高相对分子质量的树脂一般用合成。
（一步法，二步法，一步法，二步法）
12．写出合成线性酚醛环氧树脂反应式：
（答案：
）
13．写出以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和乙二胺为原料合成树枝状多氨基大分子固化剂的反应式。
（答案：
）
14．根据制备方法的不同，水性环氧树脂的制备方法主要有：
、
、和等。
（机械法、相反转法、固化剂乳化法、化学改性法。
）
第八章氨基树脂部分
1．氨基树脂概念
（是指含有氨基的化合物与醛类（主要是甲醛）经缩聚反应制得的热固性树脂。
）
2．在涂料中，由氨基树脂单独加热固化所得的涂膜而，且差，因此氨基树脂常与其他树脂如、、等配合，组成氨基树脂膝。
（硬，脆，附着力，醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂）
3．涂料用氨基树脂按母体化合物的不同，可分为、、
以及。
（脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯代三聚氰胺甲醛树脂、共缩聚树脂）
4．用于生产氨基树脂的原料主要有、、。
（氨基化合物、醛类、醇类）
5．氨基化合物主要有、、。
（尿素、三聚氰胺和苯代三聚氰胺。
）
6．写出三聚氰胺结构式。
（答案：
）
7．氨基树脂必须用醇类醚化后才能应用于涂料，所用的醇类主要有、
、（任举三例）等。
（甲醇、工业无水乙醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、辛醇，任举三例）
8．涂料用脲醛树脂反应包括弱碱性或微酸性条件下的反应、酸性条件下的反应以及用醇进行的反应。
（加成，缩聚，醚化）
9．甲醇醚化三聚氰胺树脂有3种：
、、。
（单体型高甲醚化三聚氰胺树脂、聚合型部分甲醚化三聚氰胺树脂、聚合型高亚氨基高甲醚化三聚氰胺树脂。
）
10．写出六甲氧基甲基三聚氰胺结构式：
（
）
第九章氟硅树脂部分
1．氟树脂概念。
（氟树脂又称氟碳树脂，是指主链或侧链的碳链上含有氟原子的合成高分子化合物）
2．为什么氟树脂有许多独特的优良性能？
（氟树脂之所以有许多独特的优良性能，在于氟树脂中含有较多的C—F键。
氟元素是一种性质独特的化学元素，在元素周期表中，其电负性最强、极化率最低、原子半径仅次于氢。
氟原子取代C—H键上的H，形成的C—F键极短，键能高达486KT/mol（C—H键能为413KJ/mol,C—C键能为347KJ/mol），因此，C—F键很难被热、光以及化学因素破坏。
F的电负性大，F原子上带有较多的负电荷，相邻F原子相互排斥，含氟烃链上的氟原子沿着锯齿状的C—C链作螺线型分布，C—C主链四周被一系列带负电的F原子包围，形成高度立体屏蔽，保护了C—C键的稳定。
因此，氟元素的引人，使含氟聚合物化学性质极其稳定，氟树脂涂料则表现出优异的热稳定性、耐化学品性以及超耐候性，是迄今发现的耐候性最好的户外用涂料，耐用年数在20年以上。
）
3．合成氟树脂的单体主要有：
、、、
、、等。
（四氟乙烯、三氟氯乙烯、氟乙烯、偏氟乙烯、六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚）
4．写出全氟代丙基乙烯基醚结构式。
（
）
5．聚四氟乙烯（PTFE）由四氟乙烯单体（TFE）聚合而成，聚合机理属，聚合过程一般在介质中进行，既可在30℃以下的低温下用引发，也可在较高温度下用来引发。
（自由基聚合，水，氧化还原体系，过硫酸盐）
6．写出合成聚全氟乙丙烯的反应式。
（
）
7．硅树脂概念。
（又称有机硅树脂，是指具有高度交联网状结构的聚有机硅氧烷，是以Si—O键为分子主链，并具有高支链度的有机硅聚合物。
）
8．有机硅树脂为什么耐热性好？
（有机硅树脂以Si—O键为主链，其耐热性好。
这是由于：
①在有机硅树脂中Si—O键的键能比普通有机高聚物中的C—C键键能大，热稳定性好；②Si—O键中硅原子和氧原子的相对电负性差数大，因此Si—O键极性大，有51％离子化倾向。
对Si原子上连接的烃基有偶极感应影响，提高了所连接烃基对氧化作用的稳定性，也就是说Si—O—Si键对这些烃基基团的氧化，能起到屏蔽作用；③有机硅树脂中硅原子和氧原子形成d-pπ键，增加了高聚物的稳定性、键能，也增加了热稳定性；④普通有机高聚物的C—C键受热氧化易断裂为低分子物，而有机硅树脂中硅原子上所连烃基受热氧化后，生成的是高度交联的更加稳定的Si—O—Si键，能防止其主链的断裂降解；⑤在受热氧化时，有机硅硅树脂表面生成了富于Si—O—Si键的稳定保护层，减轻了对高聚物内部的影响。
例如聚二甲基硅氧烷在250℃时仅轻微裂解，Si—O—Si主链要到350℃才开始断裂，而一般有机高聚物早已全部裂解，失掉使用性能。
因此有机硅高聚物具有特殊的热稳定性。
答对5要点即给满分）
9．按官能团的种类的不同，硅树脂的合成单体可分为：
、、
、、等。
（有机氯硅烷单体、有机烷氧基硅烷单体、有机酰氧基硅烷单体、有机硅醇、含有机官能团的有机硅单体）
10．涂料工业中使用的有机硅树脂一般是以有机氯硅烷单体为原料，经、
、及等步骤来合成。
（水解、浓缩、缩聚、聚合）
第十章光固化树脂部分
1．光固化树脂概念
（又称光敏树脂，是一种受光线照射后,能在较短的时间内迅速发生物理和化学变化，进而交联固化的低聚物。
光固化树脂是一种相对分子质量较低的感光性树脂，具有可进行光固化的反应性基团，如不饱和双键或环氧基等。
）
2．简述光固化涂料的优点。
（答案：
（1）固化速度快，生产效率高；
（2）能量利用率高，节约能源；
（3）有机挥发分（VOC）少，环境友好；
（4）可涂装各种基材，如纸张、塑料、皮革、金属、玻璃、陶瓷等。
）
3．聚氨酯丙烯酸酯的合成原料主要有、、及。
（多异氰酸酯、长链二醇、丙烯酸羟基酯以及催化剂）
4．列举2条聚氨酯丙烯酸酯的合成路线，写出反应式。
（答案：
第一条合成路线是将二异氰酸酯先与长链二醇反应，再与丙烯酸羟基酯反应。
第二条合成路线是二异氰酸酯先与丙烯酸羟基酯反应，再与长链二醇反应。
）
5．聚酯丙烯酸酯是由低相对分子质量的聚酯二醇经丙烯酸酯化而制得的，列举二种合成聚酯丙烯酸酯的方法，写出反应式。
（以下方法任取二种：
（1）丙烯酸、二元酸与二元醇一步酯化
（2）由二元酸与二元醇先合成聚酯二醇，再与丙烯酸酯化
（3）二元酸先与环氧乙烷加成，再与丙烯酸酯化
（4）丙烯酸羟基酯与酸酐先合成酸酐半加成物，再与聚酯二醇酯化
（5）聚酯二元酸与（甲基）丙烯酸缩水甘油酯反应
）
6．光固化有机硅低聚物主要为带有丙烯酰氧基的有机硅丙烯酸酯低聚物，列举二种合成方法，写出反应式。
（以下方法，任取二种：
（1）用二氯二甲基硅烷单体和丙烯酸羟乙酯在碱催化下水解缩合
（2）由二乙氧基硅烷和丙烯酸羟乙酯经酯交换反应
（3）利用端羟基硅烷与丙烯酸酯化
（4）用端羟基硅烷与二异氰酸酯反应，再与丙烯酸羟乙酯反应
）
7．光固化涂料由、、及组成。
（光引发剂、活性稀释剂、光固化树脂、及各种添加剂）
8．自由基光引发剂又可分为和两种。
（裂解型自由基光引发剂和夺氢型自由基光引发剂）
9．按反应性官能团的种类，光固化涂料用活性稀释剂可分为、、及等。
（（甲基）丙烯酸酯类、乙烯基类、乙烯基醚类和环氧类）
10．写出三羟甲基丙烷三丙烯酸酯结构式。
（
）
11．写出季戊四醇三丙烯酸酯的结构式。
（
）
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