涂料化學復(fù)習(DOC).doc

涂料1,2,5,10章復(fù)習第1章緒論1、涂料定義（組成、功能）2、涂料基本組分（成膜物、顏料、溶劑）及其作用3、涂料的分類（按成膜機理）：是否伴有化學反應(yīng)；熱固性or熱塑性第2章1、涂料成膜聚合物中的結(jié)晶作用對涂料性能有何影響？透明性、流平性、溶解加工性2、黏度計及其測定流體類型。3、概念：良溶劑、溶劑、不良溶劑。4、凍膠與凝膠區(qū)別。5、自由體積與黏度的關(guān)系：WLF方程：例如：配制某類聚合物涂料。要求在室溫進行涂裝，并達到實干程度。根據(jù)WLF方程計算所制備涂料刷涂粘度值。6、調(diào)節(jié)涂料Tg的方法：共聚（內(nèi)增塑）、加增塑劑（外增塑）、加溶劑共聚：例如：一種外墻涂料用的苯丙乳液。已知聚苯乙烯Tg為100聚丙烯酸丁酯Tg為-56要求：若共聚物乳液在20時可達到實干程度，采用Fox方程估算苯丙兩種單體比例。7、成膜方式包括：溶劑揮發(fā)、熱熔成膜、化學成膜。8、乳膠成膜的兩個條件：表面張力引起的壓力；自由體積。9、改善熱固性涂料室溫穩(wěn)定性與提高固化速度，采取的解決辦法。10、被涂物表面處理的的意義：除污；表面改造。第5章1、觸變性定義；觸變性在涂料中所起作用；觸變性的起因。2、流平、流掛概念；表5.2涂料對流變性能的要求。3、巴納爾漩流窩定義。4、涂料施工常見漆膜弊病。5、流平劑作用（不易揮發(fā)溶劑-改善流動性；低表面能液體-改善潤濕性）第10章1、 金屬基材的力學特點；涂覆漆膜的工作區(qū)間及力學特點。金屬材料受力特點：在成型加工時，表面涂料受多種力作用，發(fā)生很大形變。漆膜要求：不斷裂，不過分減薄。涂料用聚合物要求：選用硬和韌材料，即軟玻璃態(tài)材料，工作溫度處于Tb與Tg之間。加工時膜不會脆斷，發(fā)生強迫高彈形變，外力撤去后，形變可保留下來，表現(xiàn)出展性。2、 木器基材的的力學特點；涂覆漆膜的工作區(qū)間及力學特點。木器受力特點：吸水膨脹伸長；干燥收縮復(fù)原。漆膜要求：高彈性。隨底材伸長而伸長；收縮而恢復(fù)。否則出現(xiàn)裂紋或橘皮。選用高彈態(tài)材料，工作溫度處于Tg以上。形變量大，外力撤消或受反向收縮作用時形變易恢復(fù)。3、 增加漆膜耐磨性采取措施： 漆膜的耐磨性影響因素 分子間力有利于提高耐磨性 加入表面活性劑降低表面張力，降低摩擦系數(shù)，提高耐磨性 惰性顏料減少與漆膜接觸面積提高耐磨性4、 影響聚合物材料強度的因素-形態(tài)影響：適量的不良溶劑作用：聚合物形態(tài)影響裂縫發(fā)展的速度：適量的不良溶劑使形成的聚合物膜中可形成大量極細小的空隙。大量空隙存在，吸收能量，使裂縫在較大的區(qū)域內(nèi)緩慢發(fā)展，而不使應(yīng)力高度集中到少數(shù)部位，可避免局部斷裂。設(shè)計抗沖擊涂料配方需予考慮的微觀多相性結(jié)構(gòu)作用：無定形漆膜中的微觀多相性也可使漆膜的韌性增加：用接技、嵌段共聚合、共混；使涂料漆膜形成微觀多相結(jié)構(gòu)以達到增韌目的： 涂料利用核殼結(jié)構(gòu)的乳膠，形成微相分離：連續(xù)相硬而強，分散相軟而韌； 加入顏料也是形成多相體系的手段，它可提供大量使單個銀紋發(fā)生分枝的位置。也可使銀紋的發(fā)展方向偏轉(zhuǎn)，從而提高漆膜的強度5、影響漆膜和基材之間實際附著力因素1、相對揮發(fā)度 ：在標準條件下，即一定的體積和表面積(常用濾紙做試驗)，標準氣流和氣流溫度(25)以及相對濕度為0的條件下，測得揮發(fā)失去90的溶劑（體積和重量均可)的時間，以乙酸正丁酯的相對揮發(fā)度為1(或100)作為標準，于是得到系列溶劑的相對揮發(fā)度。2、內(nèi)聚能密度：是將1cm3的液體或固體中的分子固定在起的能量對于聚合物溶解，有時會出現(xiàn)高濃度時溶解，稀釋時反而出沉淀，為什么？答：低濃度時，低分子聚合物可以作為高分子聚合物的增塑劑，使其溶解，稀釋時，低分子聚合物首先進入溶劑溶解，使高分子聚合物剝離出來，從而出現(xiàn)沉淀。3、對于多羥基的預(yù)聚物，丁酮的溶解性能比甲醇更好 ，為什么？丁酮為給電子性溶劑，是氫鍵受體，多羥基預(yù)聚物是強親電子性及氫鍵聚合物，丁酮與多羥基預(yù)聚物可以形成強的電子之間相互作用以及氫鍵故溶解性能較佳；甲醇具有強親電性，既是氫鍵受體又是氫鍵給體，與同樣強親電子性的多羥基預(yù)聚物之間的相互作用不如給電子性溶劑丁酮與強親電子性的多羥基預(yù)聚物之間的相互作用，故對于多羥基的預(yù)聚物，丁酮的溶解性能比甲醇更好。4、溶劑指數(shù)：用標準溶劑調(diào)稀的涂料粘度和用被測溶劑調(diào)稀的涂料粘度之比，稱為溶劑指數(shù)，溶劑指數(shù)可以表征被測溶劑的溶解能力。標準溶劑和被測溶劑是在等重條件下比較的。溶劑指數(shù)大于1，表示被測溶劑溶解能力強 5、聚氨酯很容易形成膠凍，加入酮類溶劑可使其恢復(fù)流動 ，為什么？答： 聚氨酯分子間由于氫鍵的作用，很容易形成膠凍，加入酮類溶劑，由于酮類溶劑和聚氨酯之間能夠形成氫鍵，使聚氨酯分子溶解，從而恢復(fù)流動性。如：6、溶劑在涂料中有何作用？答：1）降低粘度，調(diào)節(jié)流變性2）控制涂料的電阻 3）作為聚合反應(yīng)溶劑，用來控制聚合物的分子量及分布4）改進涂料涂布和漆膜性能7、顏料：顏料是一種微細粉末狀的有色物質(zhì)，一般不溶于水、油和溶劑，但能均勻的分散在其中。8、 染料：與顏料不同，染料能溶于水、醇、油或其它溶劑等液體中的有色物質(zhì)。9、 顏料為什么可以使涂料強度增加？答：顏料的活性表面可以和大分子鏈相結(jié)合形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)當其中一條鏈受到應(yīng)力時，可通過交聯(lián)點將應(yīng)力分散，從而使強度增加。10、什么是觸變性？觸變性:物體(如涂料)受到剪切時，稠度變小，停止剪切時，稠度又增加或受到剪切時,稠度變大,停止剪切時,稠度又變小的性質(zhì).即,一觸即變的性質(zhì)。11、遮蓋力：色漆、油墨等經(jīng)均勻涂覆后，其涂膜遮蓋被涂表面底色的能力。 12、遮蓋力是顏料對光線產(chǎn)生散射和吸收的結(jié)果。13、用作涂料顏料的TiO2主要是金紅石型的，為什么？答：一方面，作為涂料的顏料，需要具有較好的遮蓋力，遮蓋力與顏料和聚合物折光率差有關(guān)，折光率差越大，遮蓋率越好。聚合物的折射率在1.3-1.7之間，金紅石型和銳鈦型TiO2的折射率分別為2.76和2.55，金紅石型TiO2與聚合物的折射率之差明顯高于銳鈦型TiO2與聚合物的折射率之差，因此金紅石型TiO2的遮蓋率較好；另一方面，銳鈦型TiO2有很強的光催化活性，可以使聚合物涂膜粉化，因此用作涂料顏料的TiO2主要是金紅石型的。14、為什么聚合物空心膠囊遮蓋率較佳？答：遮蓋力與填料和聚合物之間折射率之差有關(guān)，差值越大，遮蓋力越好。空氣的折射率最小，與聚合物折射率差值較大，因此聚合物空心膠囊遮蓋率較佳。15、遮蓋力與著色力有何區(qū)別？答：色漆、油墨等經(jīng)均勻涂覆后，其涂膜遮蓋被涂表面底色的能力。顏料遮蓋力的強弱主要決定于下列性能：(1)折射率，折射率相差越大，遮蓋力愈強；(2)吸收光線能力，吸收光線能力愈大，遮蓋力愈強；(3)結(jié)晶度，晶形的遮蓋力較強，無定形的遮蓋力較弱；(4)分散度，分散度愈大，遮蓋力愈強。著色力又稱著色強度。指顏料作為著色劑使用時，以其本身顏色使被著色物具有顏色的能力。著色力不僅取決于顏料化學結(jié)構(gòu)，也與多種影響因素有關(guān)，如粒徑較小(0.050.1m)，分布均勻，即可顯示高的著色力16、什么是滲色？答：底漆的顏色滲透到面漆上來，使面漆變色，稱為滲色。 17、為什么氧化鋅不能用于高酸值的樹脂中？答：氧化鋅用于高酸值的樹脂中，會與樹脂反應(yīng)生成皂，并使樹脂間交聯(lián)（通過二價金屬鋅），因而使樹脂在貯存過程中粘度大增，這稱為漆的“肝化”。 因此氧化鋅不能用于高酸值的樹脂中。18、按其作用顏料可分為（活性顏料）和（體積顏料），活性顏料可分為（著色顏料）和（功能顏料）著色顏科（白色顏料、黑色顏料和彩色顏料）19、吸油量(OA)：指在定量的粉狀顏料中，逐步將油滴入其中，使其均勻調(diào)入顏料，直至滴加的油脂能使全部顏料粘在一起的最低用油量就是吸油量。一般以100g顏料所吸收的精制亞麻油的最低克數(shù)來表示。20、顏基比：涂料配方中顏料(包括填料)與粘結(jié)劑的質(zhì)量比稱為顏基比 21、臨界顏料體積濃度（CPVC）：當基料逐漸加入到顏料中時，基料被顏料粒子表面吸附，同時顏料粒子表面空隙中的空氣逐漸被基料所取代，隨著基料的不斷加入，顏料粒子空隙不斷減少，基料完全覆蓋了顏料粒子表面且恰好填滿全部空隙時的顏料體積濃度定義為臨界顏料體積濃度，并用CPVC表示。22、為什么乳膠漆臨界顏料體積濃度（LCPVC）小于溶劑型漆的臨界顏料體積濃度（CPVC）？答：溶劑型的漆料(外相)是一個連續(xù)相，成膜過程中顏料間的空隙可自然地被漆料所充滿；乳膠是一種粒子，成膜前它可和顏料成混雜的排列，也可各自聚集在一起圖7.5b），這樣在最后成膜時，為使顏料間空隙被填滿就需更多的乳膠粒子，因此LCPVC總是低于溶劑型漆的CPVC 23、當乳膠粒徑減少時，LCPVC可以上升一點，因為這時，乳膠比較容易擠在顏料之間當體系溫度升高，或加有助成膜劑時，LCPVC也升高24、顏料的分散有三個過程：潤濕、分散和穩(wěn)定。25、顏料的穩(wěn)定方式 ：電荷穩(wěn)定；立體保護作用26、如果在分散顏料時使用良溶劑，在調(diào)稀時用不良溶劑可導致絮凝，但相反則可防絮凝？不良溶劑的聚合物成卷曲狀，而在良溶劑中成舒展狀，這使得他們在顏料上的吸附情況不同，良溶劑中粒子吸附的聚合物量小，密度低，而不良溶劑中粒子上吸附的聚合物密度高，吸附最大。如果在分散顏料時使用良溶劑，粒子表面吸附聚合物量小，在調(diào)稀時用不良溶劑，聚合物卷曲，從粒子表面脫落，從而使顏料粒子絮凝；如果在分散顏料時使用不良溶劑，粒子表面吸附聚合物量大，在調(diào)稀時用良溶劑，聚合物伸展，在聚合物表面吸附更加牢固，因此可防止絮凝。27、為什么貯存時粘度會上升？答：（1）低分子量聚合物被提取，高分子量的聚合物脫附，因此介質(zhì)粘度會明顯提高（2） 酸性介質(zhì)和堿性顏料間的化學反應(yīng)（3） 金屬顏料與酸性介質(zhì)間的反應(yīng)（4） 多聚磷酸鹽不但可作為水性涂料的分散劑，也可作為多價金屬的螯合劑，但它易水解為正磷酸鹽，失去螯合作用而變成絮凝劑。28涂料的組成：基料、介質(zhì)、填料、助劑29配方固定后，如何提高顏料和基料間的潤濕效率？降低基料粘度和使用潤濕劑來降低顏料和基料之間的界面張力以縮小接觸角可以提高潤濕效率30防止沉降三因素： 擴散雙電層機理、空間位阻穩(wěn)定機理、靜電空間穩(wěn)定機理31常用潤濕分散劑（1） 低分子量的潤濕分散劑通常為表面活性劑（2） 高分子量潤濕分散劑是指分子量在數(shù)千乃至幾萬的具有表面活性的高分子化合物32常用流平劑（3） 溶劑類流平劑主要是高沸點溶劑混合物（4） 相容性受限制的長鏈樹脂常用的有聚丙烯酸類、醋丁纖維素類（5） 相容性受限制的長鏈硅樹脂常用的有聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、有機基改性聚硅氧烷等（6） 氟系表面活性劑33常用消泡劑：礦物油類、有機硅類、聚合物類34光澤是涂膜把投射光線向同一方向反射的能力，光澤越高，反射的光是越多。涂膜的光澤用光澤儀測量，以光澤度表示。35消光劑：金屬皂、蠟、改性油消光劑 和 功能性填料36水性體系分散劑可分為三類：無機分散劑、聚合物型分散劑 和 超分散劑得分三、簡答題（本題共6小題，每題4分，共24分）1.涂料三大基本組分各自起什么作用？2.涂料成膜聚合物中的結(jié)晶作用對涂料性能有何影響？3.為改善熱固性涂料室溫穩(wěn)定性與提高固化速度，請?zhí)岢鰞煞N解決辦法。4.利用涂料中的觸變性可使涂層性能得到改善，簡單分析觸變性的起因？5.為使涂料漆膜形成微觀多相結(jié)構(gòu)以達到增韌目的，提出兩種方法 。四、分析與論述題（本題共3小題，每題8分，共24分）1.畫出無定形聚合物溫度-模量曲線，并分別闡述金屬漆膜和木器漆膜的工作溫度區(qū)間及其漆膜力學性能。2.分析影響漆膜和基材之間實際附著力因素。3.闡述涂料中溶劑的揮發(fā)過程，并分析為避免涂膜的流掛、縮孔、起泡、發(fā)白如何平衡揮發(fā)速度？五、得分計算并回答問題（本題共2小題，每題8分，共16分）1.一種外墻涂料用的苯丙乳液。已知聚苯乙烯Tg為100聚丙烯酸丁酯Tg為-56要求：若共聚物乳液在20時可達到實干程度，采用Fox方程估算苯丙兩種單體比例。2.配制某類聚合物涂料。要求在室溫進行涂裝，并達到實干程度。根據(jù)WLF方程計算所制備涂料刷涂粘度值。設(shè)計一種墻用苯丙乳膠涂料。設(shè)計內(nèi)容：1. 聚合物乳液配方，組分作用，計算，判斷施工溫度；2. 墻用建筑涂料主體配方，組分作用，涂料制備工藝路線，計算PVC值，判斷實際應(yīng)用的合理性。設(shè)計純丙乳液共聚單體配比。要求：（1） 選定軟硬共聚單體種類，并闡述各組分作用。（2）若共聚物乳液在20時可達到實干程度，計算軟硬單體比例。設(shè)計一種白色無光內(nèi)墻涂料。要求：（1） 按其作用，確定選用顏料種類，并闡述其作用。（2） 已知所選用總體顏料密度為77.47，吸油量為387.35，亞麻油的密度為93.5，計算臨界顏料體積濃度，并根據(jù)設(shè)計要求確定干漆膜中總體顏料加入體積比。 涂料設(shè)計一設(shè)計一種墻用苯丙乳膠涂料。設(shè)計內(nèi)容：1. 聚合物乳液配方，組分作用，計算，判斷施工溫度；2. 墻用建筑涂料主體配方，組分作用，涂料制備工藝路線，計算PVC值，判斷實際應(yīng)用的合理性。1聚合物乳液設(shè)計組分及作用如表1表1乳液配方及作用 組分作用軟單體：丙烯酸丁酯賦予涂抹柔韌性硬單體： 苯乙烯賦予涂膜硬度水作為分散劑使用引發(fā)劑引發(fā)單體聚合乳化劑乳化單體；使膠乳具有穩(wěn)定性計算 1/Tg=W1/ Tg1+ W2/ Tg2 判斷室溫成膜條件：T-Tg 25 值 備注：學生試卷答案要求配方組分具體到原料名稱，并具體計算。2墻用建筑涂料設(shè)計涂料主體配方、組分作用如表2表2涂料主體配方、組分作用 組分作用苯丙樹脂乳膠將分散相粘結(jié)在一起成連續(xù)干燥膜，對涂膜性質(zhì)起主要作用顏料遮蓋，增強，降低成本水作為分散介質(zhì)使用增稠劑控制粘度，并使顏料分散穩(wěn)定防止絮凝 分散劑改善顏填料的潤濕狀況，助分散消泡劑添加少量，消除泡沫成膜助劑降低成膜溫度涂料制備工藝路線（2分）將顏料、部分增稠劑、分散劑、水物料混合，高速分散5-10min,研磨到一定細度，緩慢加入丙烯酸樹脂乳液、消泡劑、成膜助劑、剩余增稠劑，分散均勻。計算PVC值（0.5分）PVC=顏料體積/涂料干膜體積，PVC值與干漆膜性能有很大關(guān)系如遮蓋力、光澤、透過性、強度等。墻壁用涂料要求PVCCPVC。涂料設(shè)計二設(shè)計純丙乳液共聚單體配比。要求：（1） 選定軟硬共聚單體種類，并闡述各組分作用。（2）若共聚物乳液在20時可達到實干程度，計算軟硬單體比例。（1）純丙乳液共聚單體選定BA為軟單體，作用降低成膜物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使漆膜具有柔韌性；選定MMA為硬單體，使漆膜具有一定硬度。（2）漆膜達到實干程度時，T-Tg = 25 ，由T = 20，得Tg = -5 據(jù)FOX 方程：1/ Tg= W1/ Tg1+ W2/ Tg2 W1+ W2 = 1 Tg1 =217k Tg2 =378k Tg =268k求得： W1 = 55.3%，W2 =44.7% 涂料設(shè)計三設(shè)計一種白色無光內(nèi)墻涂料。要求：（1） 按其作用，確定選用顏料種類，并闡述其作用。（2） 已知所選用總體顏料密度為77.47，吸油量為387.35，亞麻油的密度為93.5，計算臨界顏料體積濃度，并根據(jù)設(shè)計要求確定干漆膜中總體顏料加入體積比。（1） 顏料種類：（4分）白色顏料，主要為鈦白粉，賦予涂裝表面白色，遮蓋基材。惰性顏料，主要為碳酸鈣、滑石粉等，降低涂料成本，對涂料機械性質(zhì)、流變性質(zhì)起重要作用。（2） 總體顏料加入體積比：CPVC = 1/ (1+OA/93.5) （2分） = 0.31% （1分）無光內(nèi)墻涂料設(shè)計一般為PVC = CPVC ，故PVC = 0.31% （1分）涂料設(shè)計四1.一種外墻涂料用的苯丙乳液。要求：確定軟硬共聚單體，并說明各組分作用。若共聚物乳液在20時可達到實