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胶粘剂复习资料

鏃ユ湡锛2019-08-19 14:49 鏉ユ簮:未知 浣滆:admin

  胶粘剂复习资料_工学_高等教育_教育专区。填空题 1. 水渗透到胶层的本体中,并和胶粘剂发生两种作用,其一:_水分破坏胶粘剂分子间的氢键和其 他 次价键,对胶粘剂产生增塑作用_;其二:_胶粘剂的化学键被水解,引起胶粘剂的降解_。 2. 胶粘剂

  填空题 1. 水渗透到胶层的本体中,并和胶粘剂发生两种作用,其一:_水分破坏胶粘剂分子间的氢键和其 他 次价键,对胶粘剂产生增塑作用_;其二:_胶粘剂的化学键被水解,引起胶粘剂的降解_。 2. 胶粘剂的四个基本条件是: _胶粘剂的湿润性_; _胶粘剂的分子量及分子量分布_; _胶粘剂的 pH 值 _;_胶粘剂的极性_。 3. 脲醛树脂胶合制品所释放的甲醛主要来自:UF 树脂中的游离甲醛; 树脂固化中分解的甲醛;木材 等被胶接材料所释放的甲醛。 4.甲阶脲醛树脂的反应终点是用 粘度 方法控制的。 5、在脲醛树脂合成过程中,反应程度的控制可以根据树脂溶液与水相溶性的变化来确定,常用的方 法有 水数测定法 , 憎水温度 , 浊点 ;也可以根据 测定粘度 来确定。 6、要形成良好的胶接,首先胶黏剂要 润湿 被胶接材料表面,然后通过 扩散 作用,形成 胶接 键 。 7.涂料是由成膜物质 、着色材料 、 溶剂 和 助 剂 等成份组成的。 8、胶接接头破坏类型:被胶接物破坏;内聚破坏;界面破坏;混合破坏。 9、成膜物质:是涂于制品表面能够干结成膜的物质。决定涂膜的主要性能。包括植物油和合成树脂 10、胶接过程是一个复杂的过程,胶粘剂与被胶接材料的胶接效果,是主价力、 次价力、 静电引力 和 机械作用力等作用综合作用的结果。 11、一般来说,木材纤维方向对胶接强度也有影响,纤维方向的角度越大,胶接强度越 低。 12、一般情况下,胶液对被胶接物的表面有良好的润湿,所形成的接触角就越小,胶接强度就高。 13、在甲醛系列树脂合成过程中,甲醛的官能度为 2 ,苯酚的官能度为 3 ,三聚氰胺的官能度为 6 14、热固性树脂固化过程中 分子量增大,而热塑性树脂硬化过程中, 分子量不变 。 15、薄胶层变形需要的应力比厚胶层大。 16、甲醛水溶液显弱酸性,而尿素水溶液显弱碱性,加成反应初期,随着反应的进行,反应液 pH 值 逐渐下降。 17、热塑性酚醛树脂合成条件:________________________________。 第一章 一、名词解释 1、胶粘剂:一类单组分或多组分的,具有优良粘接性能的,在一定条件下能使被胶接材料通过表面 粘附作用紧密地胶合在一起的物质。 2、被胶接物:通过黏合作用,与胶粘剂结合在一起的物质。 3、粘附:两个表面靠化学力、物理力或两者兼有的力使之结合在一起的状态。 两个表面靠化学力、物理力或两者兼有的力使之结合在一起的状态 4、弱界面层:材料表面与内部存在着性质上的差异而造成结构不均匀性界面。当被胶接的材料、胶 粘剂及环境中的低分子物或杂质等,通过渗析、吸附及聚集等过程,在部分或 全部界面内产生这些 低分子物的富集区,这就是弱界面层。胶接破坏中的界面破坏发生于弱界面 层,并可使胶接强度严 重下降。 5、活性期:配制后的胶粘剂能维持其可用性能的时间。 6、润湿性:是指固体对液体的亲和性,一般用液体对固体表面的接触角(θ )来表示,一般情况下, 两者间的 接触角越小,固体就容易被液体湿润(润湿性好) ,其胶接强度就越高。润湿性与胶粘剂的 性质、被胶接材料表面的结构与状态及胶接过程中的工作条件等因素密切相关。 7、机械胶接理论:液态胶粘剂充满被胶接物表面的缝隙或凹陷处,固化后在界面区产生啮合连接。 机械理论认为胶粘剂渗入被粘物的凹陷处、缝隙或/和孔隙内,固化后产生锚合、钩合、楔合等作用, 使被粘物胶接在一起。简而言之,机械理论就是只把胶接看成是纯粹的机械嵌定作用。 机械作用一 般有:嵌装,钩合(可以是分子级的) 、锚合、钉合、树根固定等 8、吸附胶接理论:胶接作用是胶粘剂分子与被胶接物分子在界面层上相互吸附产生的,是物理吸附 和化学吸附共同作用的结果。吸附理论认为胶粘剂分子通过布朗运动向被粘物表面移动,使二者的极 性分子基团和链段靠近,当分子间距小于 0.5 ~1nm 时,便产生分子间力,即范德华力,而形成粘接。 9、扩散胶接理论:胶粘剂和被粘物分子通过相互扩散而形成牢固的接头。扩散理论认为胶粘剂和被 粘物分子相互扩散,大分子相互缠结交织或在界面发生互溶,导致界面消失和过渡区的产生,从而固 化后形成牢固的胶合。 10、化学键胶接理论:胶接作用主要是化学键力作用的结果,胶粘剂与被胶接物表面分子间产生化学 反应而获得高强度的主价键结合。 11、耐久性:胶接接头在使用和存放过程中长期保存其性能的能力。 12、胶接技术:选择适宜的胶粘剂及适当的粘接方式采用合理达到牢固的粘接目的。选择适宜的胶粘 剂,选择适当的接头形式,采用合理的粘接工艺而达到粘接目的的方法。 二、问答题 1、木材胶粘剂是如何分类的? (1)按胶粘剂的主要化学成分分类 磷酸盐型胶粘剂 无机胶粘剂 硅酸盐型胶粘剂 硼酸盐型胶粘剂 木材胶粘剂 动物胶粘剂:鱼胶、虫胶、皮胶、骨胶、血胶等 天然胶粘剂 植物胶粘剂:松香、淀粉、阿拉伯胶、酪素胶、 有机高分子 豆胶等 胶粘剂 热固型树脂胶粘剂:环氧树脂、酚醛树脂、 脲醛树脂、有机硅树脂等 合成胶粘剂 热塑性树脂胶粘剂:聚醋酸乙烯乳液、乙烯醋酸 乙烯共聚树脂、聚酰胺树脂等 橡胶型树脂胶粘剂:氯丁橡胶、丁腈橡胶、 硅橡胶等 (2)按胶粘剂固化形式分类 化学反应型胶粘剂 溶剂挥发型胶粘剂 热熔型胶粘剂 (3)按胶粘剂的构成形态分类 溶液型胶粘剂 乳液型胶粘剂 无溶剂型胶粘剂 热熔型胶粘剂 (4)按胶液调制类型分类 单组分型胶粘剂 双组分型胶粘剂 2、木材与胶粘剂之间的胶合力的种类? 机械连接力,分子吸附力,电荷引力,分子引力,化学键结合力。 3、木材胶粘剂应具备哪些条件? 应具有极性、适当湿润性、适当分子量、PH 值酸碱度。 。 极性:木材系极性物质,其表面具有部分不饱和状态的极性基因,胶粘剂也只有带极性基因,才能造 成异性基因互相吸引而对木材表面产生牢固的胶合力。 适当的润湿性:即对木材等物体表面的粘附和扩散作用。胶液润湿性与其表面张力、内聚力大小有关, 表面张力越小,内聚力越小,其粘附、扩散作用越大。反之则越小。但润湿性过大,易被木材吸收而 造成缺胶及耗胶量过大。不同的胶合材料应采用相应的浓度和粘度。 适当的酸碱度(pH):强酸强碱的胶粘剂都会降低木材的力学性质,强酸尤甚。 适当的分子量与分子量分布:针对胶粘剂的不同用途调整(或设计)所要求的分子量范围及分子量分 布,可以提高胶粘强度和加速固化。 4、选择胶粘剂的原则是什么? (1)按木材胶接制品选择 胶接强度、耐水性、 耐久性、胶接制品的毒性 作简单说明 (2)按胶粘剂的使用特性选择 胶粘剂的固体含量和粘度、适用期、 固化条件和固化时间 作简单说明 因此每种胶粘剂各有其特点,只有合理选择,使用得当才能发挥长处,应根据不同胶接制品的使用 环境、用途等的不同而不同。 5、简述影响胶接强度的因素? 答;1,胶粘剂的分子量、分子结构、极性 分子量?润湿性、内聚力;分子结构:线形、支型、体型;极性 2,弱界面层 被胶接材料和胶粘剂中, 由于材料表面与内部存在着性质上的差异而造成结构不均匀性弱界 面层。 主要对物理吸附的胶接体系产生影响,对化学胶接理论和自粘体系影响不大。 1)物理吸附,2)胶接体系中存在不相容的低分子物,3)低分子物对被胶接物的吸引力大。 3,内应力 内应力主要是收缩应力和热应力 4,环境应力 机械力,温度变化(两端温度不同时,小分子易发生移动) ,表面污染,湿度变化,微生物、 霉菌。 被胶接物的表面状态、弱界面层、内应力、交联度、极性、分子量和分子量分布、固化 6、胶粘剂的固化和硬化有何区别? 固化:胶粘剂通过存在的活性基团在一定条件的作用下,粘料发生聚合、交联等化学反应而变硬的 现象产生胶接。 硬化是指胶粘剂通过干燥、结晶等物理过程而变硬的现象,这是一个物理过程, 一般热塑性树脂、 溶液型胶粘剂是通过硬化来实现胶接 7、木材加工业所用胶粘剂存在问题有哪些,针对这些问题,木材胶粘剂的发展方向如何? 笔记 8、胶接结构的内应力产生原因有哪些,如何降低内应力或应力集中的现象? 主要是收缩应力和热应力两类。 收缩应力是胶粘剂固化过程中体积收缩产生的应力,热熔胶,由于冷却速度的变化,温度的分布梯 度,高聚物的结晶度及结晶区的分布等会产生内应力。温度变化引起的材料收缩,在某些情况下是相 当严重的。 溶液胶粘剂固化过程中溶液的浓度梯度、 溶剂的挥发速度等的分布与变化都将产生内应力。 热应力是热膨胀系数不等的材料胶接在一起,当温度变化时在界面中产生的。其大小正比于温度变 化、胶粘剂与被胶接膨胀系数差值以及材料的弹性模量。因此,接头设计时,尽可能减少材料种类, 采用膨胀系数匹配的材料和胶粘剂。尽可能选用模量低,延伸率高的胶粘剂,使热应力通过胶粘剂的 变形释放出来。适当提高胶层厚度,选用室温固化的胶粘剂都可减小接头的热应力。 环境应力,通过胶接体系内的缺陷造成应力集中而导致破坏的。包括外界的机械作用力、温度波动 的热冲击以及油、水等介质因素对胶接界面的物理化学作用。 9、胶接接头破坏类型有哪些?造成的原因是什么? 胶接接头破坏类型:1,被胶接物破坏;2,内聚破坏;3,界面 6 破坏;4,混合破坏 原因:被胶接物破坏和胶粘剂和胶粘剂的内聚破坏,主要取决于二者材料自身的强度。还与材料内 部的缺陷、构成接头后体系内部胶层厚度,被胶接表面处理状况,组分间相互作用等有关,界面破坏 是被胶接材料的可粘性差造成的。界面破坏的原因是被胶接材料的可粘性差造成的。由于材料的非均 一性及表面处理、工艺实施等环节的不均一性,完全的界面破坏是不存在的。在理想的条件下,即没 有界面区存在时,其破坏强度主要取决于胶粘剂与被胶接物之间的粘附强度。混合破坏的情况,在各 种材料强度相近时特别容易发生。P.29 第二章 名词解释 1、凝胶化:体型缩聚反应中,当反应程度达到某一数值时,体系的黏度会突然增加,突然转变成不溶、不熔、 具有交联网状结构的弹性凝胶的过程。 2、脲醛树脂胶黏剂:是尿素与甲醛在催化剂(碱性或酸性催化剂)作用下,缩聚而成的初期脲醛树脂;在固 化剂或助剂作用下,形成不溶、不熔的末期树脂。 3、热固型脲醛树脂:脲醛树脂为分子量低于 200 并相互间不能分离的不同低分子聚合物的混合物。它可长期 贮存或在温度和促进剂或仅在促进剂的作用下继续缩聚反应, 树脂从线型结构转化为体型结构, 即转变成不溶、 不熔的热固性脲醛树脂。 4 、Uf 的调制:在 UF 树脂实际使用时需加入固化剂(亦称促进剂,有时也有例外,如木材酸性较强时,可以 不加)使 UF 迅速固化,保证胶接质量;此外,为了改变 UF 的某些性能(如增加初粘性、提高耐水性及耐老 化性、降低游离醛等) ,还需加入某种助剂。以上过程称为 UF 的调制(简称为调胶) 。 5、三聚氰胺树脂胶黏剂:三聚氰胺树脂是三聚氰胺甲醛树脂的简称,它是由三聚氰胺与甲醛在催化剂作用下 加成缩聚而成的高聚物。 问答题 1、脲醛树脂的优缺点以及其用途? 答:优点:固化后胶层物色,工艺性能好,成本低廉,并具有优良的交接性能和较好的耐湿性。耐光性好,毒 性较小,可室温或加热固化, 缺点:释放有毒的游离甲醛,对沸水的抵抗力较弱,胶膜易于老化,性能脆,强度较低。 用途: 生产人造板的主要胶种, 既可用于交接木材和非木材材料, 有可用于浸渍纸张做人造板的表面装饰材料。 2、写出脲醛树脂胶黏剂的加成反应方程式,解释为什么在弱碱和中性下进行反应? 答 : 方 程 式 : 当 1mol 尿 素 与 1mol 的 甲 醛 反 应 生 成 一 羟 甲 基 脲 H2N-CO-NH2 + HCHO —→ H-NH-CO-NH-CH2-OH ;当 1mol 当尿素与1mol 的甲醛反应生成二羟甲基脲、三羟甲基脲 H2N-CO-NH2 + 2HCHO—→HO-CH2 -NH-CO-NH-CH2-OH。脲醛树脂胶黏剂的加成反应一般在弱碱性或中性条件下因为只有 在中性至碱性的结介质中,尿素和甲醛才能稳定的生成羟甲基脲,而在酸性条件下羟甲基脲会进一步缩聚生成 次甲基脲和次甲基醚键连接的化合物,平衡不能达到,不能充分羟甲基化,故脲醛树脂胶黏剂的加成反应一般 在弱碱性或中性条件下 3、脲醛树脂合成过程中形成树脂化反应的可能途径有哪些? 答:1羟甲基脲中的羟基和尿素中的氨基活一羟甲基脲中的氨上的活性氢原子作用脱去一分子水。2羟甲基脲的 羟基和另一羟甲基脲中的羟基相互作用脱掉一分子水形成醚键。3羟甲基脲中的羟甲基和另一羟甲基脲的羟基 相互作用脱掉一分子水和一分子甲醛形成次甲基键。这三个途径主要是以第一个途径为最可能反应途径。 4、写出脲醛树脂缩聚主要反应途径并用反应式表示? 答:同上,教材 P53~54 反应式? 5、脲醛树脂交接制品中释放的甲醛来源? 答:胶接制品所释放的甲醛来源: (1)UF 树脂中的游离甲醛; (2)树脂固化中分解的甲醛; (3)木材等被胶接材料所释放的甲醛。 6、影响脲醛树脂质量的因素有哪些?怎样影响的? 答:1)尿素和甲醛的摩尔比。但个摩尔比太低的时候只能生成一羟甲基脲然后缩聚只能得到线型结构的树脂, 而当摩尔比增大时能生成一羟甲基脲和二羟甲基脲从而形成立体结构的树脂; 同时摩尔比还会影响到树脂中的 游离的羟甲基从而影响到胶黏剂的耐水性;游离甲醛的含量在极大程度上取决于尿素与甲醛的摩尔比。摩尔比 增加,UF 中的游离甲醛含量也增加,这是因为不论是加成反应还是缩聚反应,尿素分子中氨基剩余氢原子的 反应活性,随着引入羟甲基数量的增加而依次降低。故,甲醛摩尔数越高,即游离甲醛过量越多,残存于 UF 中成为游离的甲醛含量就越高。以及胶黏剂的固化时间都和摩尔比有关、随尿素与甲醛摩尔比的增加而缩短; 2)反应介质的 PH。PH 值在 7.5 以上时,很少发生缩聚反应,但加成反应在此附近开始,且反应速度随 PH 值 的升高而加快; 但当 PH 值达到 11-13 时,一羟甲脲和二羟甲脲的形成极慢,导致羟甲基化不完全,游离甲醛含量升高及影响 其它性能;碱性条件下缩聚时,羟甲基之间不能直接形成次 —CH2— ,而是缩聚脱水形成二次甲基醚键 ( —CH2—O —CH2—) ,它又进一步分解放出甲醛,形成—CH2—,反应速度很慢; PH 值降低(酸性越强) ,缩聚反应越快,易生成不含羟甲基的聚次甲脲沉淀,游离甲醛含量增加,树脂适用 期缩短,水混和性降低。 加成反应时采用弱碱,缩聚时采用弱酸,保存是采用弱碱最佳。3)反应温度。对反应速度、游离甲醛含量胶 树脂贮存稳定性等的影响较为明显;过高(酸性介质) ,出现凝胶,易形成次甲脲沉淀;过低,反应时间过长, 树脂聚合度低、粘度低等。应视各反应阶段的具体条件而定,酸性加成阶段,应为 40-60℃,碱性加成阶段, 应为 80-95℃适宜。 4)反应时间。关系到树脂的聚合度、游离甲醛含量、粘度及树脂的力学性能等;过短,反应不完全,固体含 量低、粘度小、游离甲醛含量高、树脂机械强度低;过长,聚合度过高、粘度过高、树脂水混和性下降、贮存 期短。应考虑反应时间与其它条件的共同作用。 5)原材料的质量。尿素:硫酸盐含量不应超过 0.01%。 。缩二脲不应超过 0.7%游离氨不应超过 0.015% 甲醛浓度:对反应速度有明显影响。一般工业用甲醛浓度 37±0.5%。 甲酸和甲醇含量:不应高于 0.05%-0.1%,另要控制铁含量 7、论述降低脲醛树脂甲醛释放量的途径? 答: (1)从树脂合成入手:采用低摩尔比 U/F;加入能与尿素、甲醛共聚的苯酚或三聚氰胺、双氰胺等;尿素 分次加入;改变反应 pH 值等反应条件。 (2)从调胶入手:加入甲醛结合剂(捕捉剂) ,如尿素、三聚氰胺、间苯二酚、对甲苯磺酰胺、各种过硫化物 等含单宁的树皮粉、豆粉、面粉、聚乙酸乙烯乳液等。 (3)从热压工艺入手:热压温度愈高,成品中的游离甲醛愈少;热压时间愈短,成品中的游离甲醛愈多;板 坯含水率愈高,成品中的游离甲醛愈多。 (4)从制品后续处理入手:如封边、贴面;氨气处理、尿素溶液处理等。 8、合成脲醛树脂尿素分次加入的好处? 答:1 降低游离甲醛的量,2 可以改善脲醛树脂的质量。3 延长保质期,4 提高树脂贮存稳定性。 9、脲醛树脂中如何控制反应程度确定反应终点? 答:1 根据树脂溶液与水的相溶性的变化来确定反应终点,2 以粘度确定反应终点,3 反应时间,4 折光系数。 10、固化剂的选择原则,以及常用的固化剂有哪些? 答:选择原则: (1)根据不同的用途要求和气候条件进行适当的选择。 (2)根据 pH 值来选择的固化剂:固化 后的胶层 pH 值不宜过低或过高,一般胶层的 pH 值在 4-5 之间,其胶合性能最理想。pH 值过低,胶层易老化, 过高会造成固化不完全。 (3)根据胶接制品的工艺要求选择。 (4)固化剂应无毒、无污染、水溶性好、价格低廉。 常用的固化剂: (1)酸类固化剂:草酸、磷酸、苯磺酸、酒石酸、柠檬酸、无水苯甲酸等; (2)酸性盐类:氯化铵、氧化锌、硫酸铁胺、盐酸苯胺等。不宜采用强酸固化剂,但强酸性盐(尤其是强酸 铵盐,如氯化铵、硫酸铵)可行。 11、填充剂的作用,以及常用的填充剂? 答:作用:降低成本、提高 UF 初粘性、减少 UF 渗透量、延长适用期、降低内应力、减少 UF 体积收缩率、 提高耐老化性、降低游离甲醛含量等。 常用的填充剂:淀粉类(常用的有面粉、淀粉、高梁粉、木薯粉等) ;蛋白质类(常用的有豆粉和血粉) ;纤维 素类(常用的有树皮粉、花生壳粉、木粉、水解玉米芯粉等) ;矿石粉类(石英粉、白垩土粉、高岭土粉等) 12、发泡剂的作用以及常用的发泡剂? 答:作用:减少胶黏剂的用量,降低用胶成本。常用的发泡剂:血粉,明胶等。 13、脲醛树脂的改性方法有哪些? 答:UF 树脂胶粘剂的缺点:耐沸水性差,不能用作室外人造板;耐老化性差;胶接制品有甲醛释放,污染空 气。 脲醛树脂的改性方法:1)合成过程:分子内部改性——共聚 和分子外部改性——共混;2)合成后:加入各种改性剂 主要改性研究工作方向:1)提高耐水性,缩聚过程中加入适当的苯酚,间苯二酚等使之共聚,产生耐水性的 共聚体 2)改善老化性。交接木材表面光滑平整,是当的加入热塑性树脂降低树脂的脆性,并且加入各种调料 盒适当的加入固化剂。3)降低游离甲醛。 (前面第七题回答了这个问题)4)改善脲醛树脂的胶接强度:可加 入苯酚、间苯二酚、三聚氰胺等,起增强作用 14、为什么耐水性差的原因,如何提高耐水性? 答:原因:树脂中含有亲水性基团(羟甲基、亚氨基等) 改善脲醛树脂的耐水性的措施: 共聚:可以在脲醛树脂缩聚过程中适当的加入苯酚,间苯二酚或三聚氰胺等使之共聚,产生耐水性的共聚体。 共混:或将制的脲醛树脂与酚醛树脂或三聚氰胺树脂混合使用。 或胶接前加入三聚氰胺粉末或其它化合物进行热压 15、脲醛树脂易老化的原因及改良的措施? 答:老化原因:1)缩聚脱水反应:树脂固化后仍然进行缩聚脱水反应,2)收缩产生应力作用:胶层存在游 离羟甲基:不断地吸收大气中的水份或放出水份,在反复干湿的情况下,即收缩-膨胀应力的作用下,引起胶 层的老化; 3)外界环境影响(大气中的水、热、光等)使树脂分子断裂,导致胶层老化。 4)固化剂的浓度、加压压力、木材表面的粗糙程度等都是引起树脂老化的因素。 改良措施:交接木材表面光滑平整,是当的加入热塑性树脂降低树脂的脆性,并且加入各种调料和适当的加入 固化剂。 ①工艺方面:被胶接木材表面平整光滑,尽量减少凸凹不平,以免胶液分布不均而形成过厚的胶层,在表里收 缩不均匀的情况下产生开裂。 ②对脲醛树脂的改性:加入热塑性树脂(降低树脂交联程度,脆性下降,挠性增加) 。 ③在树脂中加入填料:如豆粉、小麦粉、木粉、石膏粉等,简便而又行之有效的方法。 ④适当使用固化剂:固化剂的酸性愈强,虽然可以明显地缩短树脂的固化时间,但也相应地促使胶压后树脂的 迅速老化。一般以氯化锌或氯化铁等作固化剂,效果较好。 16、简介传统三段式脲醛树脂合成工艺特点并予以解释。 答(主要要点) : 传统三段式 UF 合成工艺为: (弱)碱-(弱)酸-(弱)碱工艺。 特点: (1)加成反应:在(弱)碱性性下进行加成反应,生成羟甲基,为缩聚提供足够的活性基团; (2)缩聚反应:在(弱)酸性条件下进行缩聚反应,生成具有一定分子量(或粘度,或缩聚程度均可)的脲 醛树脂聚合物; (3)贮存:最后在弱碱性条件下(或中性条件下)进行贮存,保证脲醛树脂具有一定的贮存期和 贮存稳定性。 17、三聚氰胺胶黏剂的品种和用途,以及优缺点? 答:品种:三聚氰胺浸渍树脂、三聚氰胺尿素甲醛浸渍树脂和尿素甲醛浸渍树脂。 优缺点; (1)胶接强度很高、化学活性较大; (2)固化快:无需加固化剂即可加热固化和常温固化; (3)热稳定性好; (4)硬度和耐磨性较高; (5)耐沸水性、耐化学药物性、电绝缘性均较好; (6)胶层脆性高,易破裂:常用改性的三聚氰胺树脂胶; (7)贮存期短:经改性后可延长贮存期,或制成粉状产品; (8)价格高:只作为浸渍树脂用。 18、用反应式表示三聚氰胺树脂加成,缩聚反应原理? 答:教材 P80~P82 页, 19、影响三聚氰胺树脂合成反应的因素有哪些? 答:1 三聚氰胺与甲醛的摩尔比,最适合的摩尔比为 1:2.5~3. 2 反应介质的 PH 3 反应温度,60~80 度为最适合 的反应温度。4 改进剂。 (一)三聚氰胺与甲醛的摩尔比 胶接强度:摩尔比与树脂的胶接强度直接相关,如摩尔比为 1∶2 以下时,三聚氰胺树脂胶合板的干状胶接强 度下降, 而湿状胶接强度稍有增加; 当摩尔比为 1∶3 以上时, 胶合板的湿状强度下降。 摩尔比以 1∶2-3 (2.5-3) 为宜。 羟甲基化程度:PH 值相同时,三聚氰胺分子中引入羟甲基之后,其羟甲基三聚氰胺的缩聚反应速度将依次减 慢。当三聚氰胺分子中氨基上被取代的氢原子超过三个时,缩聚反应只依赖于羟甲基,而氨基不参加反应。这 也要求其摩尔比为 1∶2-3(2.5-3)为宜。 (二)反应介质 PH 值 酸性介质中,形成的羟甲基三聚氰胺以较快的速度进行缩聚反应;碱性介质中,则以较慢的速度 进行。一般来说,PH 值应控制在 8.5-10 以内,可得到稳定性较高的树脂。由于三聚氰胺比较活泼,故作为浸 渍用树脂不宜在酸性介质下进行反应。 (三)反应温度 温度影响三聚氰胺在甲醛水溶液中的溶解度,进而影响其与甲醛反应的速度。反应温度在 60℃以下时,三聚 氰胺不溶于甲醛水溶液中,反应很慢;超过 60℃时,三聚氰胺很快溶解,反应速度随温度升高而加快。 (四)原料质量影响 主要是甲醛中铁含量不能超标。铁含量高,在树脂合成时,影响 PH 值的准确测定;在浸渍装饰纸时,形成的 Fe(OH)3 沉淀浮出来附着于装饰纸表面,影响质量。其它要求与 UF 相同。 (五)反应终点控制 反应终点控制影响树脂质量和稳定性,应严格加以控制。 (六)改性剂 改进脆性:可用乙醇、对甲苯磺酰胺、硫脲、已内酰胺或鸟粪胺,还可加入一些塑性物质。 增加稳定性:可适当提高摩尔比,可在使用三聚氰胺 树脂前加入 5%虫胶片酒精溶液(浓度 25%) , 或加入稀释剂。 降低成本:一般常加入尿素与三聚氰胺、甲醛进行共缩聚,尿素与三聚氰胺质量比为 3∶7。 20、某脲醛树脂合成配方:甲醛一次投入,尿素均分两次加入(尿素纯度为 100%) ,甲醛水溶液(浓度为 37%) 共 430 克首先加入,第一次尿素加入后,甲醛与尿素 F/U 摩尔比为 2/1,反应一段时间后加入第二次尿素,使 最终摩尔比为 1.5/1,求:第一次尿素投入量和第二次尿素投入量? 21、某脲醛树脂合成配方为 U/F 摩尔比为 1/2,尿素加入量为 100kg(尿素纯度为 98%) ,请计算需加入多少甲 醛水溶液(浓度为 37%)? 第三章 名词解释 甲阶酚醛树脂:可溶性易溶于水,分子量小的线型酚醛树脂,含有一定量的活性羟甲基是各种不同聚合度(分 子量)树脂的混合物,线型,加热或加促进剂可使缩聚反应加速,最终形成不溶、不熔的体型结构树脂。木材 工业用酚醛树脂胶粘剂是甲阶酚醛树脂。 乙阶酚醛树脂:是指甲阶酚醛树脂经加热或长期贮存,树脂分子量较高(1000 左右) ,聚合度 6-7,可部分溶 于丙酮、乙醇等溶剂,具溶胀性,加热可软化,冷却后变脆。 丙阶酚醛树脂:是乙阶酚醛树脂继续反应缩聚而得到的最终产物,不溶、不熔的体型结构,机械强度、耐水性、 耐久性均很好。 酚醛树脂:是酚类与醛类在催化剂作用下反应而得到的合成树脂的统称。而木材工业中所用的酚醛树脂常指由 苯酚和甲醛缩合反应生成的树脂。分热固性和热塑性两种(摩尔比、pH) 。 问答题 1 酚醛树脂的固化机理是什么? 答:1)羟甲基与酚核上邻位及对位活性点之间通过 SN2(两个分子的亲核取代)反应生成次甲基键; ★2)由羟甲基之间的 SN2 反应生成二次甲基醚键; ★3)羟甲基与羟甲基酚的邻位及对位活性点之间通过 SN2 反应生成次甲基键; ★4)通过亚甲基醌的 SN1(1 分子的亲核取代)反应生成次甲基键。 2 简述苯酚与甲醛摩尔比对酚醛树脂的影响? 答:1 影响初级结构产物 2 影响树脂分子量 3 游离酚和游离醛的含量 4 固化时间 理论上形成热固性 PF:苯酚与甲醛摩尔比为 1∶1.5。 实际合成热固性 PF:常使用过量的甲醛,以提高胶接强度和耐久性。 1)初级产物的分子结构: ①P 与 F 摩尔比=1 : 1:邻羟甲基酚、对羟甲基酚(含量较多) 。 ②P 与 F 摩尔比=1 : 2:二羟甲基、三羟甲基酚(表 3-2) 。三羟甲基酚含量随 P 与 F 摩尔比减小而增加。 2)缩聚反应速度:随甲醛对间甲酚摩尔比增加,树脂化时间增加 3)树脂分子量:除受反应温度、反应时间及甲醛缩聚次数等的影响外,还受苯酚与甲醛摩尔比的影响,而树 脂分子量是影响湿润性和胶接强度的重要条件 4)游离酚和游离醛含量:除受催化剂、反应温度和反应时间的影响外,还受摩尔比的影响,游离酚、游离醛 含量随甲醛摩尔数的增加而降低 5)树脂固化时间:甲阶酚醛树脂的固化时间随甲醛摩尔数的减少而延长(固化速度随甲醛量的增加而加快) 。 3 用化学方程式表示酚醛树脂的形成过程并简单说明? 答: 1). 苯酚与甲醛间的加成反应——-化学方程式 此反应是形成酚醛树脂高聚物的基础,甲醛是和苯酚的邻对位上的活性氢反应形成羟甲基酚,它形成各种羟甲 基酚(一羟甲基酚和多羟甲基酚的混合物) 。 2). 羟甲基酚缩聚反应 羟甲基酚进一步的反应是缩聚反应,形成线型结构的酚醛树脂。此反应有下列三种可能: 三种可能的化学方程式 但在碱性条件下,缩聚体主要是通过次甲基键连接起来的。羟甲基酚的缩聚反应进行到凝胶点前,突然把反应 体系冷却下来,各种反应速度都降低,此时可得到各种用途的可溶性酚醛树脂,即甲阶酚醛树脂(A 阶树脂), 它就是由不同聚合度的树脂组成。 4 简述热固型酚醛树脂的形成过程以及影响它质量的因素? 答:首先将甲阶酚醛树脂有室温缓慢加热至 110~120 度,增加树脂的分子量。相邻的甲基缩聚,并且羟甲基的 与苯环上的活性氢失水缩合,此时还是甲阶酚醛树脂。然后温度由 120 度升高到 140 度,醚键缩合成次甲基键 连接,同时羟甲基和活性氢继续缩合此时形成的是乙阶酚醛树脂,呈半固化状态。最后升温到 170~200 度,进 一步形成聚亚甲基醌。这些聚亚甲基醌在 200~230 下聚合成丙阶酚醛树脂。影响质量的因素有:温度,树脂浓 度,摩尔比,添加剂。第一步:室温至 110~120℃;分子量进一步增长;羟甲基失水缩聚形成次甲基醚键,羟 甲基与苯环上未反应活性点的氢原子失水缩合形成次甲基键桥;特征:从低分子流动态变为半固态,胶层具有 一定初粘力,仍是可溶可熔的甲阶酚醛树脂。第二步:120℃-140℃或更高;羟甲基与酚核上活泼氢的缩合, 醚键大量裂解失去甲醛变成次甲基键;分子量 400~500,聚合度 6~7;为乙阶树脂:丙酮及乙醇等溶液只能 部分溶解,大部分不能溶解仅溶胀,加热软化,110~120℃下呈粘弹状态,可拉成长丝,冷却后变成硬脆物质, 呈半固化状态。 第三步:温度 170~200℃;次甲基含量进一步上升,并定量地转化为聚亚甲基醌;这些聚亚 甲基醌在 200~230℃下聚合成惰性树脂(即丙阶酚醛树脂) ,产生少量的亚甲基醌氧化还原产物羟醛化合物, 并热解产生少量的二甲酚及单、双酚醛等低分子裂解产物。 5 酚醛树脂主要针对那些性能进行改性?以及改性方法有那些? 答:固化时间长。成本高,毒性大,脆性高。1 化学改性 引用其他组分使之与酚醛树脂发生化学反应或部分 混合;共混或共缩聚;制成接枝或嵌段共聚物。2 物理改性 添加填充物.ru 如三聚氰胺与苯酚甲醛共聚得到 苯酚-三聚氰胺共缩合树脂胶粘剂;酚醛-缩醛树脂胶粘剂 6、改进酚醛树脂固化速度的途径有哪些? 答:1 添加固化促进剂或者高反应性的物质如添加碳酸钠、碳酸氢钠、 2 改变树脂的化学构造,赋予其高反应 性,如高邻位 PF 的合成。3 与快速固化性树脂复合,如苯酚-三聚氰胺共缩合树脂、苯酚-尿素共缩合树脂、木 素、单宁-酚醛树脂共缩合树脂等。 4 提高树脂的聚合度。 7、合成热固型酚醛树脂为什么制成甲阶酚醛树脂,而这种树脂为什么可固化产生强化? 答:甲阶酚醛树脂为线型结构,分子量较低。具有可溶可熔性,并具有较好的流动性和湿润性,能满足胶接和 浸渍工艺的要求。因此一般合成热固性酚醛树脂均控制在此阶段。甲阶树脂之所以固化是因为在结构中还存在 羟甲基,可以继续进行缩聚反应,当温度升高时,伴随羟甲基与苯环上活性氢的缩合,同时醚键大量裂解失去 甲醛而变成次甲基,树脂相对分子质量为 1000 左右,聚合度为 6—7,此时树脂为乙阶,在温度更高时,进一 步固化,最后形成交联的体型网状结构的丙阶树脂,因此能产生强度。 8、热塑型酚醛树脂直接加热能否固化?为什么? 答:不能。因为只有次甲基能转换成聚亚甲基醌形成丙阶酚醛树脂。而直接加热树脂中没有次甲基键无法形成 并阶酚醛树脂。 无法完成固化。 热塑性酚醛树脂加热不能固化。 因为这种树脂结构中不存在没有反应的羟甲基, 所以当树脂加热时,仅熔化而不能继续进行缩聚反应。因此不能固化。 9、综述甲醛系列树脂的现状以及发展趋势? 答: 目前对甲醛树脂的研究热点是降低游离甲醛含量、提高耐贮存稳定性和固含量 甲醛树脂及其衍生物由 于其独特性能而成为一种重要的化工产品,广泛应用于各个行业。将来研究方向可以是从理论角度,分析甲醛存 在机理、不稳定性原因,指导实验得到稳定高固含量的甲醛树脂并使其制备工艺多样化和成熟稳定。随着三聚 氰胺生产规模的不断扩大 ,产品价格将持续走低 ,解决了甲醛含量和耐贮存稳定性的问题后 ,甲醛树脂将会有更 加广阔的应用前景。 涂料 1、涂料与胶黏剂有什么异同点? 答: (1)目的:涂料的主要目的是对被涂物体表面起保护和装饰作用。 胶黏剂的主要目的是将两种或两种以上同质或异质的材料连接在一起,固化后具有足够强度的物质。 (2)配方组分:涂料主成分大多是以高分子树脂为基础的成膜物质;其次是起装饰效果的颜料;助 剂包括固化剂、催干剂、流平剂及表面活性剂。 胶黏剂的主成分大多是以高分子树脂为基础的胶接力强大的粘合物质。它基本不含 颜料;也有溶剂或水;助剂以固化剂、偶联剂为主而不需要催干剂、流平剂等。 (3)性能:涂料性能主要要求粘附力好、成膜均匀并有一定的韧性和硬度,其次还要求有流平性、 遮盖力、透明度、光泽、颜色、耐磨性、耐老化、耐霉菌等性能的要求。 胶黏剂则以胶合强度、韧性、固化速度、耐热性、耐寒性、耐水性、耐溶剂性及可靠性等性能要 求为主。 (4) 表面处理: 为提高涂膜的粘附力和胶黏剂的粘合力,均需要对被涂底材或被粘物表面进行表面处理,处理方法亦 大致相同。 2、什么是涂料?涂料的作用有哪些?涂料一般由什么组成? 涂料是涂于物体表面能形成具有保护、装饰或特殊性能(如绝缘、防腐、标志等)的固态涂膜的一类液 体或固体材料之总称。通常是以树脂或油或乳液为主,添加或不添加颜料、填料,添加相应助剂,用 有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。 作用: (1)保护作用; (2)装饰美化作用; (3)特殊保护作用; (4)标记功能。 组成:固体份和挥发份;固体份是能转变成固体漆膜的部分,一般包括成膜物质、着色材料和辅助材 料(助剂)三大部分;挥发份是溶剂。 3、什么是着色颜料?什么是体质颜料?作用分别是什么? 着色颜料:是指具有一定着色力与遮盖力,在色漆中主要起着色与遮盖作用的一些颜料,用于调制各 种着色剂,能为木质基材表面着色,具有白色、黑色或各种彩色。 作用:具有一定的着色力和遮盖力,在色漆中主要起着色和遮盖作用。 体质颜料:又称填料,是指那些不具有着色力与遮盖力的白色和无色颜料。 作用:增加漆膜的厚度,降低收缩率,提高耐久性,降低成本。 4、涂料的分类方法有哪些?如何进行命名,其型号编码的含义是什么? 分类方法:标准分类和习惯分类。 命名:颜色+成膜物质名称+基本名称 型号:成膜物质+基本名称代号+产品序号 5、什么是涂料的成膜?涂料的成膜干燥固化机理有哪几种?干燥固化方法有哪些? 涂料成膜:涂料涂覆于物体表面以后,由液体或疏松粉末状态转变成致密完整的固态薄膜的过程,即 为涂料的成膜,亦称之涂料的干燥和固化。 涂料成膜主要靠物理作用和化学作用来实现。仅靠物理作用成膜的涂料称之非转化型涂料。如挥发性 涂料和热塑性粉末涂料等,通过溶剂挥发或熔合作用,便能形成致密涂膜;成膜过程中只有物理形态 的变化而无化学作用。此类涂料包括挥发性涂料、热塑性粉末涂料、乳胶漆及非水分散涂料等。 而靠化学反应交联成膜的涂料称之转化型涂料。此类涂料的树脂分子量较低,它们通过缩合,加聚或 氧化聚合交联成网状大分子固态涂膜。如热固性涂料必须通过化学作用才能形成固态涂膜。 涂膜干燥方法分自然干燥,烘干和辐射固化三类。 6、涂料中溶剂的作用是什么?种类有哪些?溶剂对涂料性能的影响有哪些? 溶剂作用:溶解或稀释固体或高粘度的成膜物质,使其成为有适宜粘度的液体,便于施工;增加涂料 贮存的稳定性,防止涂料发生凝胶;减少涂料表面的结皮现象;含有适量溶剂的液体涂料,当涂饰涂 料时,溶剂能增加涂料对木材表面的润湿性,使涂料便于渗透到木材的孔隙中去,有利于提高涂层的 附着力;适量的溶剂的存在也有利于改善涂层的流平性。 根据溶剂对主要成膜物质的溶解力不同,分为真溶剂,助溶剂和稀释剂。 常用溶剂有: (1)石油溶剂; (2)萜烯溶剂; (3)煤焦溶剂; (4)酯类溶剂; (5)酮类溶剂; (6)醇 类溶剂: (7)混合溶剂 影响:溶剂对涂料的生产、贮存、施工和成膜、涂膜的外观和内在性能都有重要的影响,施工成膜以 后挥发掉的溶剂会造成环境污染,危害人们健康。 7、什么是涂料的流平性?哪些因素对流平性有影响? 流平性:涂料在施涂后湿漆膜流动而消除涂痕,干燥后形成均匀漆膜的性能。涂料施涂后,湿漆膜能 够流动而消除涂痕的性能。与温度、表面张力、粘度、溶剂有关。 因素:粘度、固体份含量、溶剂挥发 8、什么是油性漆?有哪些种类? 油性漆:指涂料组成中含有大量植物油的漆类,主要成膜物质:植物油。 其中包括单独用油作成膜物质的油性漆、 油和部分改性松香作成膜物质的油基漆以及油和少量合成树 脂作成膜物质的。 种类: (1)清油; (2)厚漆; (3)油性调和漆; (4)酚醛树脂漆; 9、什么是大漆?大漆的主要成分是什么?固化成膜机理是什么? 大漆:又称国漆、土漆等,是我国著名特产之一。是漆树的树皮被割破后,从韧皮部内流出的一种乳 白色或谷白色粘稠液体,是漆树的一种的生理分泌物。 成分:漆酚、漆酶、树胶质、水分与油分。 机理: (1)氧化聚合成膜:室温、PH=6.7—7.1;大漆涂层在常温下自然干燥,漆酚分子在漆酶的作 用下,发生复杂的氧化聚合反应,形成网状体型结构的坚硬涂膜。 (2)缩合聚合成膜:温度高于 70 ,漆酶失活,依靠高温烘烤通过漆酚的缩合聚合反应而固化成坚 硬的涂膜。 10.什么是硝基漆?组成有哪些?固化成膜机理是什么? 硝基漆:原称硝酸纤维素漆,也称喷漆、蜡克,是以硝化棉为主要成膜物质的一类涂料,是一种 单组分漆。包括硝基清漆、硝基磁漆、硝基腻子、硝基底漆。一般固含量为 10~30%。 组成:硝化棉、合成树脂、增塑剂、颜料、溶剂与稀释剂 机理:溶剂挥发后即成膜,干燥迅速,无化学反应,属挥发性漆。 计算题: 1 某脲醛树脂合成配方:甲醛一次投入,尿素(浓度为 100%)均分两次加入,甲醛水溶 液 (浓度为 37%) 共 430 克首先加入, 第一次尿素加入后, 甲醛与尿素 F/U 摩尔比为 2/1, 反应一段时间后加 入第二次尿素,使最终摩尔比为 1.5/1,试计算第一次所投尿素量和 第二次所投尿素量。 (甲醛分子量为 30.03,尿素分子量为 60.06。要求写出计算过程。 ) 答案: G1=60.06* 2 1 G2=60.06* 1.5 * 30.03 1 * 30.03 430*37% 430*37% G3=G2 -G1 第一次尿素投入量 G1=159.1g,第二次尿素投入量 G3=53.03g 2 某脲醛树脂合成配方为 U/F 摩尔比为 1/2,尿素加入量为 100kg(尿素纯度为 98%) ,请计算需 加入多少甲醛水溶液(浓度为 37%)? 答案:需加入甲醛水溶液 264.86kg。 3 某脲醛树脂合成配方为:甲醛和尿素均分两次加入,第一次甲醛水溶液(浓度为 37%)共 243 克首先加入,第一次尿素加入后,U/F 摩尔比为 1/2,反应一段时间后加入第二次甲醛 122 克和第 二次尿素,使最终摩尔比为 1/1.5,试计算第一次所投尿素量和第二次所投尿素量。 (甲醛分 子量为 30.03,尿素分子量为 60.06。要求写出计算过程。 ) 答:其中第一次所投尿素的计算式和结果为 1 G1=60.06* 2 * 243*37% 30.03 ,89.91g(2 分) ,第二次所投尿素量的计算式和结果为 1 G2=60.06* 1.5 * (243+122)*37% 30.03 G3=G2-G1 ,90.16g(2 分)_。

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