涂料化學(xué)復(fù)習(xí)(DOC).doc

涂料1,2,5,10章復(fù)習(xí)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(lèi)（按成膜機(jī)理）：是否伴有化學(xué)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(duì)涂料性能有何影響？透明性、流平性、溶解加工性2、黏度計(jì)及其測(cè)定流體類(lèi)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(lèi)聚合物涂料。要求在室溫進(jìn)行涂裝，并達(dá)到實(shí)干程度。根據(jù)WLF方程計(jì)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(shí)可達(dá)到實(shí)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(xué)成膜。8、乳膠成膜的兩個(gè)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(duì)流變性能的要求。3、巴納爾漩流窩定義。4、涂料施工常見(jiàn)漆膜弊病。5、流平劑作用（不易揮發(fā)溶劑-改善流動(dòng)性；低表面能液體-改善潤(rùn)濕性）第10章1、 金屬基材的力學(xué)特點(diǎn)；涂覆漆膜的工作區(qū)間及力學(xué)特點(diǎn)。金屬材料受力特點(diǎn)：在成型加工時(shí)，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(guò)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(shí)膜不會(huì)脆斷，發(fā)生強(qiáng)迫高彈形變，外力撤去后，形變可保留下來(lái)，表現(xiàn)出展性。2、 木器基材的的力學(xué)特點(diǎn)；涂覆漆膜的工作區(qū)間及力學(xué)特點(diǎn)。木器受力特點(diǎn)：吸水膨脹伸長(zhǎng)；干燥收縮復(fù)原。漆膜要求：高彈性。隨底材伸長(zhǎng)而伸長(zhǎng)；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(shí)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(qiáng)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(xì)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(jì)抗沖擊涂料配方需予考慮的微觀多相性結(jié)構(gòu)作用：無(wú)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(dá)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(qiáng)，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(gè)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(qiáng)度5、影響漆膜和基材之間實(shí)際附著力因素1、相對(duì)揮發(fā)度 ：在標(biāo)準(zhǔn)條件下，即一定的體積和表面積(常用濾紙做試驗(yàn))，標(biāo)準(zhǔn)氣流和氣流溫度(25)以及相對(duì)濕度為0的條件下，測(cè)得揮發(fā)失去90的溶劑（體積和重量均可)的時(shí)間，以乙酸正丁酯的相對(duì)揮發(fā)度為1(或100)作為標(biāo)準(zhǔn)，于是得到系列溶劑的相對(duì)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(duì)于聚合物溶解，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)高濃度時(shí)溶解，稀釋時(shí)反而出沉淀，為什么？答：低濃度時(shí)，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(shí)，低分子聚合物首先進(jìn)入溶劑溶解，使高分子聚合物剝離出來(lái)，從而出現(xiàn)沉淀。3、對(duì)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)親電性，既是氫鍵受體又是氫鍵給體，與同樣強(qiáng)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(qiáng)親電子性的多羥基預(yù)聚物之間的相互作用，故對(duì)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(biāo)準(zhǔn)溶劑調(diào)稀的涂料粘度和用被測(cè)溶劑調(diào)稀的涂料粘度之比，稱(chēng)為溶劑指數(shù)，溶劑指數(shù)可以表征被測(cè)溶劑的溶解能力。標(biāo)準(zhǔn)溶劑和被測(cè)溶劑是在等重條件下比較的。溶劑指數(shù)大于1，表示被測(cè)溶劑溶解能力強(qiáng) 5、聚氨酯很容易形成膠凍，加入酮類(lèi)溶劑可使其恢復(fù)流動(dòng) ，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(lèi)溶劑，由于酮類(lèi)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(dòng)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(lái)控制聚合物的分子量及分布4）改進(jìn)涂料涂布和漆膜性能7、顏料：顏料是一種微細(xì)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(qiáng)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(dāng)其中一條鏈?zhǔn)艿綉?yīng)力時(shí)，可通過(guò)交聯(lián)點(diǎn)將應(yīng)力分散，從而使強(qiáng)度增加。10、什么是觸變性？觸變性:物體(如涂料)受到剪切時(shí)，稠度變小，停止剪切時(shí)，稠度又增加或受到剪切時(shí),稠度變大,停止剪切時(shí),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(duì)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)；(2)吸收光線能力，吸收光線能力愈大，遮蓋力愈強(qiáng)；(3)結(jié)晶度，晶形的遮蓋力較強(qiáng)，無(wú)定形的遮蓋力較弱；(4)分散度，分散度愈大，遮蓋力愈強(qiáng)。著色力又稱(chēng)著色強(qiáng)度。指顏料作為著色劑使用時(shí)，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(xué)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(lái)，使面漆變色，稱(chēng)為滲色。 17、為什么氧化鋅不能用于高酸值的樹(shù)脂中？答：氧化鋅用于高酸值的樹(shù)脂中，會(huì)與樹(shù)脂反應(yīng)生成皂，并使樹(shù)脂間交聯(lián)（通過(guò)二價(jià)金屬鋅），因而使樹(shù)脂在貯存過(guò)程中粘度大增，這稱(chēng)為漆的“肝化”。 因此氧化鋅不能用于高酸值的樹(shù)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(lái)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(chēng)為顏基比 21、臨界顏料體積濃度（CPVC）：當(dāng)基料逐漸加入到顏料中時(shí)，基料被顏料粒子表面吸附，同時(shí)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(shí)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(gè)連續(xù)相，成膜過(guò)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(shí)，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(dāng)乳膠粒徑減少時(shí)，LCPVC可以上升一點(diǎn)，因?yàn)檫@時(shí)，乳膠比較容易擠在顏料之間當(dāng)體系溫度升高，或加有助成膜劑時(shí)，LCPVC也升高24、顏料的分散有三個(gè)過(guò)程：潤(rùn)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(hù)作用26、如果在分散顏料時(shí)使用良溶劑，在調(diào)稀時(shí)用不良溶劑可導(dǎo)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?fàn)睿@使得他們?cè)陬伭仙系奈角闆r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(shí)使用良溶劑，粒子表面吸附聚合物量小，在調(diào)稀時(shí)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(shí)使用不良溶劑，粒子表面吸附聚合物量大，在調(diào)稀時(shí)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(shí)粘度會(huì)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(huì)明顯提高（2） 酸性介質(zhì)和堿性顏料間的化學(xué)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(jià)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(rùn)濕效率？降低基料粘度和使用潤(rùn)濕劑來(lái)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(rùn)濕效率30防止沉降三因素： 擴(kuò)散雙電層機(jī)理、空間位阻穩(wěn)定機(jī)理、靜電空間穩(wěn)定機(jī)理31常用潤(rùn)濕分散劑（1） 低分子量的潤(rùn)濕分散劑通常為表面活性劑（2） 高分子量潤(rùn)濕分散劑是指分子量在數(shù)千乃至幾萬(wàn)的具有表面活性的高分子化合物32常用流平劑（3） 溶劑類(lèi)流平劑主要是高沸點(diǎn)溶劑混合物（4） 相容性受限制的長(zhǎng)鏈樹(shù)脂常用的有聚丙烯酸類(lèi)、醋丁纖維素類(lèi)（5） 相容性受限制的長(zhǎng)鏈硅樹(shù)脂常用的有聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、有機(jī)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(lèi)、有機(jī)硅類(lèi)、聚合物類(lèi)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(cè)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(lèi)：無(wú)機(jī)分散劑、聚合物型分散劑 和 超分散劑得分三、簡(jiǎn)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(duì)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(qǐng)?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(jiǎn)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(dá)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(huà)出無(wú)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(xué)性能。2.分析影響漆膜和基材之間實(shí)際附著力因素。3.闡述涂料中溶劑的揮發(fā)過(guò)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(jì)算并回答問(wèn)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(shí)可達(dá)到實(shí)干程度，采用Fox方程估算苯丙兩種單體比例。2.配制某類(lèi)聚合物涂料。要求在室溫進(jìn)行涂裝，并達(dá)到實(shí)干程度。根據(jù)WLF方程計(jì)算所制備涂料刷涂粘度值。設(shè)計(jì)一種墻用苯丙乳膠涂料。設(shè)計(jì)內(nèi)容：1. 聚合物乳液配方，組分作用，計(jì)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(jì)算PVC值，判斷實(shí)際應(yīng)用的合理性。設(shè)計(jì)純丙乳液共聚單體配比。要求：（1） 選定軟硬共聚單體種類(lèi)，并闡述各組分作用。（2）若共聚物乳液在20時(shí)可達(dá)到實(shí)干程度，計(jì)算軟硬單體比例。設(shè)計(jì)一種白色無(wú)光內(nèi)墻涂料。要求：（1） 按其作用，確定選用顏料種類(lèi)，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(jì)算臨界顏料體積濃度，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定干漆膜中總體顏料加入體積比。 涂料設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)一種墻用苯丙乳膠涂料。設(shè)計(jì)內(nèi)容：1. 聚合物乳液配方，組分作用，計(jì)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(jì)算PVC值，判斷實(shí)際應(yīng)用的合理性。1聚合物乳液設(shè)計(jì)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(jì)算 1/Tg=W1/ Tg1+ W2/ Tg2 判斷室溫成膜條件：T-Tg 25 值 備注：學(xué)生試卷答案要求配方組分具體到原料名稱(chēng)，并具體計(jì)算。2墻用建筑涂料設(shè)計(jì)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(shù)脂乳膠將分散相粘結(jié)在一起成連續(xù)干燥膜，對(duì)涂膜性質(zhì)起主要作用顏料遮蓋，增強(qiáng)，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(rùn)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(xì)度，緩慢加入丙烯酸樹(shù)脂乳液、消泡劑、成膜助劑、剩余增稠劑，分散均勻。計(jì)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(guò)性、強(qiáng)度等。墻壁用涂料要求PVCCPVC。涂料設(shè)計(jì)二設(shè)計(jì)純丙乳液共聚單體配比。要求：（1） 選定軟硬共聚單體種類(lèi)，并闡述各組分作用。（2）若共聚物乳液在20時(shí)可達(dá)到實(shí)干程度，計(jì)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(dá)到實(shí)干程度時(shí)，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(jì)三設(shè)計(jì)一種白色無(wú)光內(nèi)墻涂料。要求：（1） 按其作用，確定選用顏料種類(lèi)，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(jì)算臨界顏料體積濃度，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定干漆膜中總體顏料加入體積比。（1） 顏料種類(lèi)：（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(duì)涂料機(jī)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(wú)光內(nèi)墻涂料設(shè)計(jì)一般為PVC = CPVC ，故PVC = 0.31% （1分）涂料設(shè)計(jì)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(shuō)明各組分作用。若共聚物乳液在20時(shí)可達(dá)到實(shí)