涂料与涂装科学技术基础复习题

《涂料与涂装科学技术基础》复习题

1、涂料的主要功能有哪些

答：(1) 保护作用—防腐蚀、防火、防水等；

(2) 装饰作用—建筑涂料等；

(3) 标志作用—光敏涂料、热敏等；

(4) 特殊作用—温控涂料、隐形涂料、导电、绝缘等。

2、涂料的基本组成是什么

答：成膜物（胶黏剂）、颜料、溶剂三大部分，另外还有所需的助剂。

3、VOC的含义是什么

答：ＶＯＣ：是指任何参加气相光化学反应的有机化合物。

4、涂料的定义

答：涂料是高分子材料为主体，以有机溶剂、水或空气为分散介质的多种物质的混合物,是一种流动状态或粉末状态的物质，能够均匀的覆盖和良好的附着在物体表面形成固体薄膜，它具有对基材防护、装饰、标志及其他特殊功能的一类重要的精细化学品。

5、结晶物不适合做成膜物的原因

答：（1）漆膜会失去透明性(各向异性是结晶体的特点)；

（2）聚合物的软化温度提高，软化范围变窄；

（3）不溶于一般溶剂。

6、物理、化学干燥（固化）方式有哪些

答：物理干燥（溶剂挥发、乳胶固化）；

化学干燥（氧化固化、交联固化）。

7、氧化干燥和化学干燥的区别

答：氧化干燥：用含干性油或半干性油的树脂作为成膜物（不饱和聚酯涂料、醇酸树脂涂料、酚醛树脂涂料、天然树脂涂料等）；可以通过空气中的氧发生交联反应。主要是与C=C和C=O键反应。

化学干燥：活性官能团：—OH、—COOH、—OCH3，还有环氧基、异氰酸基、氨基，酰胺基等。

自交联反应：分子内部缩聚；

热固化涂料：分子之间缩聚（加入固化剂）。

8、冻胶和凝胶的区别

答：冻胶是非键力；凝胶是化学键形成的交联。

9、什么是自由体积

答：液体或固体物质的体积是由两部分组成的，一部分被分子占据，另一部分是未被占据的自由体积，后者以空穴的形式散于整个物质中，只有存在足够自由体积时，分子链才可能进行各种运动，玻璃化温度是自由体积达到某一临界值的温度。

10、影响玻璃化温度的因素（分子质量、分子结构等）

答：（1）玻璃化温度与相对分子质量的关系：

①M<25000 M↑Tg↑

②M=25000~75000 Tg 不变

③分子量分布宽的Tg低，窄的Tg高

（2）玻璃化温度与聚合物结构的关系：

①主链越僵硬Tg高；反之，越柔顺Tg低

②刚性侧链基团的引入Tg ↑(如加入苯环侧链)，侧链柔顺Tg低(如烷基侧链)与聚合物构型的关系在顺反异构中，往往反式的分子链柔顺性差，Tg高；链间的相互作用大,Tg高。

11、改善室温稳定性和提高固化速度的措施

答：（1）反应物在固化条件下才出现，贮存时没有此反应物。

（2）添加挥发性阻聚剂挥发性单官能团反应物。

（3）利用相变的方法,反应物之一或催化剂是不溶的，当温度上升到熔点时，才参与反应。

（4）微胶囊法，将反应物包于微胶囊中。

12、解释线性缩聚在什么情况下才具有较好的物理性能

答：线性缩聚只有聚合度很高才具有较好的物理性能。

13、什么是硬单体、软单体

答：均聚物Tg低的单体称为软单体,其聚合物成膜柔软,延伸性好,附着力强,耐寒；

均聚物Tg高的单体称为硬单体,其聚合物偏硬,耐磨、耐热及拉伸强度高。14、什么是乳液聚合有什么特点

答：定义：单体在乳化剂作用和机械搅拌下，在水中分散成乳液状态进行的聚合反应

特点：聚合速度快，相对分子质量高，分布窄。

乳胶粘度低，可以提高固体物含量。

聚合反应温度低，传热易于控制，但有大量乳化剂，聚合物不纯。15、乳液聚合中乳胶颗粒大小控制因素有哪些

答：（1）和乳化剂浓度有关：浓度高，胶束少，生成M/P颗粒也小；

（2）与单体之比有关：1：1时颗粒较大，因为相对单体量多时，胶束的粒子数就少了；

（3）温度有关：温度降低，乳化剂的乳化效果效率降低，胶束数目较少，因此M/P颗粒减少，乳胶颗粒增大。由于温度降低，乳化能力降低，有时会出现凝胶。

16、乳化聚合的优缺点

答：优点：（1）水作分散介质，传热控温容易，胶乳黏度低

（2）Rp快，分子量高，可在低温下聚合

（3）可直接得到聚合物乳胶，可直接用作乳胶漆

缺点：要得到固体聚合物，后处理麻烦，成本较高，难以除尽乳化剂残留物17、乳液聚合常用原料的选择（单体、引发剂、乳化剂）

答：(1)单体：能进行自由基聚合；不与水反应。

常见：丙烯酸酯、乙烯酯（用于建筑涂料）；苯乙烯、丁二烯（用于纸张涂料）；甲基丙烯酸（MAA）和丙烯酸（AA）可以改善胶体稳定性、改善流动性、提供交联的羧基。

(2)引发剂：水溶性好：

常用：过硫酸盐（过氧双硫酸铵）。加热分解，产生硫酸离子自由基（增加酸性，需加缓冲剂）。需要低温聚合：可以添加还原剂加速自由基产生速度（亚铁盐、硫代硫酸盐）。

(3)乳化剂：

阴离子型：烷基、烷基芳基的羧酸盐：如硬脂酸钠

硫酸盐：如十二烷基硫酸钠

磺酸盐：如十二、十四烷基磺酸钠

阳离子型：极性基团为胺盐，乳化能力不足，乳液聚合一般不用

两性型：兼有阴、阳离子基团，如氨基酸盐

非离子型：环氧乙烷聚合物，或与环氧丙烷共聚物；PVA

对pH变化不敏感，比较稳定，乳化能力不如阴离子型一般不单独使用，常与阴离子型乳化剂合用

18、乳化剂在乳化聚合中的作用原理（电荷排斥、熵排斥）

答：电荷排斥和熵排斥：共同作用于一种涂料聚合物系统；

电荷排斥：双电层，以阴离子活性剂最稳定。主要依赖阴离子活性剂。

熵排斥：溶胀后位阻排斥，相互靠近就要降低熵值。相互靠近就要把溶胀水挤出，需要熵降低。主要依赖非离子活性剂。

19、聚合物改性的意义

答：（1）扩大高分子的品种和应用范围；

（2）在理论上研究和验证高分子的结构；

（3）研究影响老化的因素和性能变化之间的关系；

（4）研究高分子的降解，有利于废聚合物的处理。

20、解释乳胶漆涂料搅拌后粘度下降的原因

答：以Mooney公式解释乳胶漆在搅拌下黏度下降，当搅拌停止时黏度恢复的现象,主要是剪切时粒子形变的结果。乳胶的粒子通常是可以变形的，假定它是球形，在搅拌时，因受剪切力作用，可以变形为橄榄球形，此时Ke减少，值增加，内相提供的粘度降低，因此体系粘度降低。

21、为什么颜料粒度越小体系粘度越大

答：在等量颜料的前提下，因为颜料外层吸附有一层树脂，颜料粒子愈细，所吸附的树脂量愈多，则分散体（内相）在体系中所占的体积分数Vi要大大增加，根据Mooney公式可知其体系粘度就越大。

22、涂料发生絮凝时为什么粘度会升高很多

答：是因为涂料发生絮凝时分散体（内相）在体系中所占的体积分数Vi增加的结果。

23、什么是荷叶效应什么是双疏表面

答：○1荷叶效应：粗糙表面的接触角θ大于90°时，θ随着表面粗糙程度i 增加而增加，最终得到超疏水或者超双疏表面的现象。

○2双疏表面：当表面上水的接触角大于150°时，不仅疏水，也疏油的表面。

24、怎样解释TiO2的光致超双亲性

答：在光的作用下，由于价电子激发，产生三价钛离子和氧空位，它们分别属于亲水和亲油微区，但是水和油滴的尺寸远远大于微区，分别被亲水亲油微区所吸附，宏观上表现出双亲性。

25、什么是流平什么是流挂两者的作用力有什么不同

答：○1流平：当涂料施工后能否达到平整、光滑的特性。

○2流挂：涂料涂于一个垂直平面时，由于重力涂料向下流动的倾向。

○3区别：流挂是由重力引起的，而流平推动力为表面张力而不是重力。26、影响流平的因素（Ochard公式：粘度、波长、表面张力、厚度）影响流挂的因素（流挂速度方程：粘度、密度、厚度）

答：（1）由Ochard公式可知，当涂料的粘度低时，Δt小；x值高时，Δt小；Δt 值小表示流平好，因此流平好希望涂料的粘度低，涂层厚。

（2）由流挂速度方程可知，涂料的密度大，流挂速度大；粘度大，流挂速度小；涂层薄，流挂速度也小。因此控制流挂主要就是控制粘度。

27、什么是流平剂

答：流平剂是指为了克服漆膜中的弊病，帮助漆膜在干燥之前完成流平过程的一种溶剂。

28、什么是溶剂指数

答：溶剂指数用于表示溶剂对涂料的溶解能力，也就是降低黏度的能力，它是用标准溶剂调稀的涂料粘度与用被测溶剂调稀的涂料粘度的比值。

29、溶剂挥发速度过快或者过慢对涂层质量的影响

答：溶剂的挥发性是决定湿膜干燥过程中黏度变化的重要因素之一，挥发过快，粘度增加快不易流平，在烘烤时易起泡；挥发过慢，粘度增加太慢，易流挂。30、颜料与染料的区别（溶解度、化学性质、透光性、粘结性）

答：（1）溶解性：一般来讲颜料是不可溶的，染料是可溶的。（2）化学性质：染料多是有机物，而颜料多是无机物。通常用于涂料的颜料多是无机物。（3）透明性：溶解在树脂中且使混合物呈现透明外观的着色剂称为染料。不能溶解但会使光发生散射，使混合物呈现混浊、半透明或不透明外观的着色剂称作颜料。（4）粘结性：通过对基体的直接染色或亲和性能明确区分颜料和染料。颜料对基体无亲和力而染料对基体有亲和力。

31、体积颜料的作用（降低成本、改善强度、调节水汽透过、消光）

答：（1）体积颜料常用来调节涂料的颜料体积浓度（PVC），降低成本。（2）改善聚合物分子间的相互作用力，降低分子内应力，增强漆膜的机械强度和附着力。（3）涂料中颜料含量和颗粒形状的不同，造成对水、汽透过漆膜的阻力也各不相同。调节漆膜的水汽渗透性。（4）使漆膜表面粗糙，起到消光的目的。

32、颜料粒子大小和形状对涂料质量的影响

答：（1）颜料粒子的大小：粒子越小，分散度越大，反射光的面积越大，因而遮盖力大；粒子越小着色力越大。颗粒大小还直接和吸油量有关，颗粒越小，表面积越大，吸油量越大。对大多数颜料而言，最有效的粒子尺寸为可见光波长的一半，此时发生折射、散射的效果最好。

（2）颜料粒子的形状：颗粒的形状不同，其堆积与排列也不同，因此会影响颜料的遮盖力，涂料的流变性等。如针状粒子，针状颜料具有增强作用，因而可以改善涂料的机械性能；扁平粒子具有强烈的取向作用，具有较好的防腐性和特殊的外观。

33、什么是颜料体积浓度（PVC），什么是临界颜料体积浓度

答：（1）漆膜中颜料所占的体积百分数称为颜料体积浓度（PVC）；PVC = 颜料的体积/漆膜的总体积。

（2）漆膜性质在一特定PVC时有一明显的转折，该转折点称为临界颜料体积浓度（CPVC）。

34、颜料的吸油量如何计算

答：颜料的吸油量（OA）= 亚麻油量/ 100g颜料

35、为什么乳胶漆临界颜料体积浓度低于溶剂型涂料

答：因为溶剂型的漆料（外相）是一个连续相，成膜过程中颜料间的空隙可自然的被漆料所充满，但乳胶漆不同，乳胶是一种粒子，成膜前它可和颜料成混杂的排列，也可各自聚集在一起，这样在最后成膜时，为使颜料间空隙被填满就需更多的乳胶粒子，因此乳胶漆临界颜料体积浓度低于溶剂型涂料

36、影响漆膜光泽度的因素有哪些（粗糙度、成膜过程、颜料粒度和粒度分布、颜料体积浓度和分散、漆膜分子结构）

答：①涂膜表面的粗糙度，②涂膜的成膜过程，③颜料的粒度和分布，④颜料的体积浓度(PVC)及颜料的分散性，⑤漆膜分子结构的性质。

37、光泽度测试中高光泽采用什么检测角答：一般采用20°测量光入射角。

38、色彩的三个要素答：色调（色相）、明度（亮度）和饱和度（彩度）。

39、颜料颗粒分散有几种状态

答：原生颗粒、凝聚体和团聚体。

40、颜料分散要完成哪三个过程（润湿、研磨与分散、稳定）

答：（1）润湿，润湿的效果和速度取决于颜漆料的表面张力差与漆料的黏度。漆料的表面张力与黏度越小越容易润湿。（2）研磨与分散（分离），将颜料原生颗粒从团聚体分离开来的过程，该分离过程是通过施加在颜料上的剪切力或撞击力来实现的。（3）稳定，颜料经分散细分后，粒径减小，表面积增大，颜料表面自由能也增加，造成细化的颜料不稳定性。所以，当机械研磨能去除以后，颜料粒子会再凝集起来。为此需要对分散后的颜料进行稳定。

41、颜料体系不稳定的表现

答：（1）颜料的沉降；（2）颜料的絮凝；（3）贮存时黏度的上升。

42、颜料絮凝对涂料的影响

答：絮凝会严重影响涂料的性能：（1）降低遮盖力。（2）降低CPVC 值，从而影响涂料的机械性能。（3）影响涂料的光泽。（4）絮凝会增加涂料的黏度，不利于流平。

43、贮存是颜料粘度上升的原因（高分子脱附、酸碱作用、金属与酸反应、多聚磷酸盐水解）

答：（1）低分子聚合物聚集，高分子脱附，使介质粘度升高。（2）酸碱颜料的化学反应，导致凝胶。（3）金属颜料与酸反应导致凝胶。（4）多聚磷酸盐水解，失去螯合作用。

44、常见颜料分散设备有哪些

答：高速分散机；球磨机；砂磨机；三辊机；二辊机

45、色漆的组成

答：成膜材料；溶剂；颜料；助剂

46、无定形聚合物随温度变化有几种形态

答：玻璃态；高弹态；粘流态

47、什么是理想的弹性体什么是理想的粘流体

答：理想弹性体：外力作用，变形与时间无关。

理想粘流体：外力作用，变形随时间变化。

48、交联聚合物和线性聚合物的变形有何不同

答：交联高聚物：形变可恢复；

线性高聚物：分子之间没有交联，可以滑动，应力撤去，形变不可恢复。

49、影响高聚物分子内耗的因素有哪些

答：分子结构、温度、应力频率

50、漆膜强度性质及其形态的关系

答：漆膜处于硬玻璃态：脆性大，加工易断裂。

漆膜处于高弹态：漆膜太软。但木质漆要适应木材的伸缩变形，应该处于高弹态。

漆膜适宜的形态：软玻璃态，即在Tb以上，Tg以下既有硬性，又有展性。

51、聚合物漆膜材料强度影响因素

答：（1）聚合物分子结构；（2）缺陷与应力集中；（3）形态的影响；（4）附着力的影响

52、影响漆膜附着力的因素有哪些

答：（1）涂料粘度；（2）基材表面的润湿情况；（3）表面粗糙度；（4）内应力

53、什么是碘值答:碘值：饱和油脂中100g双键所吸收碘的质量（g）。

54、什么是油的干性指数

答：干性指数：亚油酸一个活泼亚甲基，亚麻酸两个活泼亚甲基。用亚油酸和亚麻酸含量来表征干性（氧化性）。干性指数＝1×亚油酸％＋2×亚麻酸％