北京化工大學(xué)《高分子精細(xì)化工》作業(yè)答案.docx

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第一章 1 簡(jiǎn)述精細(xì)化工和精細(xì)高分子化工的區(qū)別與聯(lián)系 答：精細(xì)高分子化工是精細(xì)化工的一部分，降稀高分子化工范疇更寬。精細(xì)高分子化工是精細(xì)化工發(fā)展到一定程度后形成的另一分支，二者緊密相連，互相貫穿。 2 簡(jiǎn)述精細(xì)高分子化學(xué)品的范疇 答：精細(xì)高分子包括特殊性能和特殊功能的高分子化學(xué)品。 具有特殊性能的工作化學(xué)品有：涂料，粘合劑，耐熱聚合物，特種橡膠，阻燃材料，降解聚合物，高分子助劑，油品降凝劑，皮革整理劑，微膠囊等。 具有特殊功能的工作化學(xué)品有：離子交換樹(shù)脂；高分子試劑與催化劑；電活性高分子材料；感光高分子材料；高分子功能膜材料；高分子液晶材料；導(dǎo)電高分子；吸水、吸油樹(shù)脂；醫(yī)用高分子材料等。 3 簡(jiǎn)述材料的性能和特種性能的概念區(qū)別 材料的性能主要指材料的通用性能，首先是材料的力學(xué)性能(包括強(qiáng)度、模量，伸長(zhǎng)率，硬度、抗沖等）、耐老化性能(耐紫外老化、耐熱老化、耐其他環(huán)境老化)、耐熱性能(耐熱變形及耐熱老化及耐熱分解)、絕緣、耐化學(xué)品腐蝕等。 而材料的功能則指材料除上述性能外還有其他的物理或化學(xué)過(guò)程的特殊性能，如傳輸功能[(一次功能)導(dǎo)電、傳熱、透光、阻尼(吸聲吸波)、分離與富集、超吸附、催化、特種大分子反應(yīng)試劑，生物相容性、緩釋、光電轉(zhuǎn)換(二次功能)等。 4 簡(jiǎn)述精細(xì)高分子化學(xué)品的特點(diǎn) 精細(xì)高分子化學(xué)品和精細(xì)化學(xué)品一樣，具有①高技術(shù)密集度；②小批量、多品種、復(fù)配多；③特定功能和專一用途；④ 經(jīng)濟(jì)效益高。 5 思考題：試對(duì)有機(jī)高分子的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)給出的準(zhǔn)確定義 指一個(gè)均聚物當(dāng)分子量增大到一定程度后該均聚物鏈段開(kāi)始啟動(dòng)或凍結(jié)的溫度，它是線形有機(jī)高分子的一個(gè)恒定的特征溫度，無(wú)論采用何種測(cè)定方法，其結(jié)果都相近。 測(cè)定Tg的方法有DSC法(differential scanning calorimetry，示差掃描量熱法示差掃描量熱法)、DMA法(Dynamic thermomechanical analysis，動(dòng)態(tài)粘彈色譜儀)，TBA法(torsional braid analysis,動(dòng)態(tài)扭辨儀法）。 第二章 1 設(shè)計(jì)一種耐油、耐高溫、耐低溫的丙烯酸酯橡膠 ①賦予聚合物耐油性則聚合物主鏈或側(cè)鏈必須帶有極性原子或極性基團(tuán)；但主鏈極性太強(qiáng)，則耐低溫性能下降； ② 賦予聚合物耐高溫老化性能則聚合物主鏈必須是飽和結(jié)構(gòu)，因此主鏈不能用二烯烴參與共聚； ③ 賦予低溫柔性則主鏈不僅為飽和結(jié)構(gòu)，還需主鏈不能結(jié)晶，因此需從側(cè)基的耐油性和耐低溫性去設(shè)計(jì)。 而丙烯酸酯共聚物主鏈為飽和結(jié)構(gòu)，側(cè)基為極性酯側(cè)基，但隨酯側(cè)基的烷基鏈增大，耐低溫性能增加，但耐油性下降。為此，為制備丙烯酸酯橡膠專門(mén)設(shè)計(jì)了一類(lèi)乙二醇單甲醚丙烯酸酯，其低溫柔性接近丙烯酸丁酯，耐油性接近丙烯酸乙酯。因此用該單體與丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯共聚得到的橡膠的耐油性、耐高溫老化性、耐低溫性達(dá)到最好的平衡統(tǒng)一。 2 高分子分為一次結(jié)構(gòu)，二次結(jié)構(gòu)及三次結(jié)構(gòu)，各層次的結(jié)構(gòu)都指哪些內(nèi)容 ①高分子的一次結(jié)構(gòu)主要指構(gòu)成高分子的原子，原子價(jià)態(tài)，原子的極性，組成，分子量及分布； ②高分子的二次結(jié)構(gòu)則包括組成高分子單元的序列結(jié)構(gòu)，立體構(gòu)型及幾何結(jié)構(gòu)； ③高分子的三次結(jié)構(gòu)主要指當(dāng)多個(gè)分子在一起后所呈現(xiàn)的堆積結(jié)構(gòu)，有無(wú)定形結(jié)構(gòu)，結(jié)晶結(jié)構(gòu)及半結(jié)晶結(jié)構(gòu)，聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是決定該材料在使用溫度下或環(huán)境溫度下所具有的力學(xué)狀態(tài)，即據(jù)定了該高分子材料在環(huán)境溫度下是作為橡膠(高彈態(tài))、還是作為塑料(玻璃態(tài))、還是作為纖維(玻璃態(tài))，還是作為壓敏粘合劑(粘流態(tài))材料使用。 3 為什么尼龍既可以作為塑料，纖維，還可以作為橡膠材料使用 有機(jī)高分子材料在使用溫度下是作為塑料、纖維還是作為橡膠使用，是由該聚合物在使用溫度附近所處的力學(xué)狀態(tài)所決定的。而聚合物所處的力學(xué)狀態(tài)又是由聚合物的第三個(gè)層次結(jié)構(gòu)—聚集態(tài)結(jié)構(gòu)所決定的，而聚集態(tài)結(jié)構(gòu)又是由高分子的一次結(jié)構(gòu)和二次結(jié)構(gòu)共同決定的。通常塑料的Tg或Tm應(yīng)遠(yuǎn)高于使用溫度越好，而作為纖維使用的高分子不僅Tm遠(yuǎn)高于使用溫度，而且能在紡絲拉伸過(guò)程中能取向結(jié)晶，達(dá)到高強(qiáng)力、耐磨、耐洗、可熨燙，所以纖維均是側(cè)鏈小、熔點(diǎn)在240～300℃的結(jié)晶聚合物；橡膠的Tg要遠(yuǎn)低于使用溫度。尼龍的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)主要是由組成尼龍的一次結(jié)構(gòu)和二次結(jié)構(gòu)的決定的，尼龍結(jié)構(gòu)最大的特征就是酰胺鍵，酰胺鍵之間可形成氫鍵，氫鍵的密度大小取決于鏈結(jié)構(gòu)中(CH2)n的n的多少，n越大，氫鍵密度越低，尼龍的聚集態(tài)更趨向橡膠態(tài)，反之就趨向塑料，當(dāng)分子量達(dá)到其熔點(diǎn)超過(guò)240℃后就可成為纖維材料。因此尼龍或聚酰胺可通過(guò)控制其結(jié)構(gòu)，使其可作塑料、纖維或橡膠。 4 主鏈含季碳結(jié)構(gòu)的高分子為何耐熱分解溫度都相對(duì)較低？可以利用這些缺點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)點(diǎn)嗎？ 利用這些特性可制備具有如下特性的聚合物： ①制備可回收利用的熱降解塑料，如PMMA在250℃以上，可完全熱解為MMA單體； ②利用MMA與α-甲基苯乙烯共聚可以制得印刷電路板的印墨的粘合劑，然后加熱可將有機(jī)共聚物變成單體揮發(fā)掉，留下可導(dǎo)電的銅粉，而不降低導(dǎo)電性。 ③MMA與乙烯進(jìn)行交替共聚可制得可熱降解的耐油橡膠。 5 精細(xì)高分子的耐熱性包括哪些方面的內(nèi)容？ 有機(jī)高分子的耐熱性包括耐熱形變溫度的高低及耐熱空氣老化能力大小。同時(shí)包括材料的耐熱分解溫度的高低。 第三章 1. 精細(xì)高分子化學(xué)品的設(shè)計(jì)主要有哪些方法？ 答：精細(xì)高分子化學(xué)的設(shè)計(jì)主要有3種路線，即：(1)單體聚合：(2) 大分子的化學(xué)反應(yīng)；(3)大分子的功能化； 其中：?jiǎn)误w聚合包括傳統(tǒng)的聚合機(jī)理，也可利用近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的活性可控聚合，如：①原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)；②基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合(GTP)；③LB膜聚合；④易位聚合(Metathesis Polymerization)等。而大分子的反應(yīng)則是在傳統(tǒng)的大分子上進(jìn)行消去或加成、或側(cè)基的反應(yīng)制得，如用聚氯乙烯消去氯化氫制備聚乙炔，用聚丙烯腈制備碳纖維；用聚乙烯醇制備聚縮丁醛乃至大分子酶等。大分子的功能化就是對(duì)通過(guò)拉伸、取向、壓延、復(fù)合等物理手段達(dá)到特殊的功能，如膜材料的制備，醫(yī)用敷料、醫(yī)用壓敏粘合劑等， 2. 試闡述ATRP、RAFT、GTP、Metathesis Polym、Living Polymerization、Immortal Polymerization、Infer Polymerization的概念、機(jī)理。 (1) ATRP：原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization)是以簡(jiǎn)單的有機(jī)鹵化物為引發(fā)劑、過(guò)渡金屬配合物為鹵原子載體，通過(guò)氧化還原反應(yīng)，在活性種與休眠種之間建立可逆的動(dòng)態(tài)平衡，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚合反應(yīng)的控制。 引發(fā)劑R-X 與Mnt 發(fā)生氧化還原反應(yīng)變?yōu)槌跫?jí)自由基R，初級(jí)自由基R與單體M反應(yīng)生成單體自由基R-M，即活性種。R-Mn與R-M性質(zhì)相似均為活性種，既可繼續(xù)引發(fā)單體進(jìn)行自由基聚合，也可從休眠種R-Mn-X/R-M-X 上奪取鹵原子，自身變成休眠種，從而在休眠種與活性種之間建立一個(gè)可逆平衡。由此可見(jiàn)，ATRP 的基本原理其實(shí)是通過(guò)一個(gè)交替的"促活—失活"可逆反應(yīng)使得體系中的游離基濃度處于極低，迫使不可逆終止反應(yīng)被降到最低程度，從而實(shí)現(xiàn)"活性"/可控自由基聚合。 (2) RAFT：可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization)是在聚合體系中加入鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)高的特種鏈轉(zhuǎn)移劑，使得增長(zhǎng)自由基和該鏈轉(zhuǎn)移劑之間進(jìn)行退化轉(zhuǎn)移，從而降低自由基的濃度，來(lái)實(shí)現(xiàn)的活性自由基聚合。： 活性鏈自由基Pm由引發(fā)劑引發(fā)并通過(guò)鏈增長(zhǎng)形成,它能夠與鏈轉(zhuǎn)移劑發(fā)生可逆反應(yīng),形成一種自由基中間體PmSCSZR(休眠種),休眠種可以分解產(chǎn)生一種新的自由基R和新的鏈轉(zhuǎn)移劑PmSC= SZ。這種新的鏈轉(zhuǎn)移劑與初始鏈轉(zhuǎn)移劑具有相同的鏈轉(zhuǎn)移特性,它們可與其它活性自由基Pn發(fā)生反應(yīng),再形成休眠種PnSCSZPm,并進(jìn)一步分解產(chǎn)生自由基Pm和鏈轉(zhuǎn)移劑PnSC= SZ,而PnSC= SZ與RSC= SZ具有相同的鏈轉(zhuǎn)移特性。為這一循環(huán)過(guò)程提供了一個(gè)鏈平衡機(jī)理,使自由基聚合中的活性鏈增長(zhǎng)過(guò)程得以控制。 (3) GTP：基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合(group transfer polymerization)是以α-、β-不飽和酯、酮、酰胺和腈類(lèi)等化合物為單體，以帶有硅、鍺、錫烷基等基團(tuán)的化合物為引發(fā)劑，用陰離子型或路易士酸型化合物作催化劑，選用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)物為溶劑，通過(guò)催化劑與引發(fā)劑之間的配位，激發(fā)硅、鍺、錫等原子與單體羰基上的氧原子結(jié)合成共價(jià)鍵，單體中的雙鍵與引發(fā)劑中的雙鍵完成加成反應(yīng)，硅、鍺、錫烷基團(tuán)移至末端形成“活性”化合物的過(guò)程。以上的過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，得到相應(yīng)的聚合物。 鏈引發(fā) 鏈增長(zhǎng) 鏈終止 (4) Metathesis Polymerization: 易位聚合，是環(huán)烯烴在Ziegler-Natta 催化劑下的開(kāi)環(huán)聚合，雙鍵數(shù)目不變，但雙鍵的位置發(fā)生易位的聚合，是一種特殊的聚合方式。也稱ROMP(Ring-Opening Metathesis Polymerization——開(kāi)環(huán)易位聚合)： 開(kāi)環(huán)易位聚合所得到的聚合物中仍保留了單體中所含有的雙鍵，它包含有四方面的內(nèi)容：環(huán)狀烯烴、卡賓絡(luò)合物催化劑的存在、雙鍵的斷裂、首尾連接。在環(huán)烯烴的 ROMP 中, 金屬卡賓是活性中心。金屬卡賓與烯烴中的雙鍵形成金屬環(huán)丁烷結(jié)構(gòu), 當(dāng)該中間體以易位方式發(fā)生裂解時(shí), 形成新的烯烴和金屬卡賓物種。由于 C=C 雙鍵被限制在一個(gè)環(huán)內(nèi), 因而發(fā)生了基本的開(kāi)環(huán)易位聚合，過(guò)程如下圖所示： (5) Living polymerization: 活性聚合 概念：快引發(fā)、慢增長(zhǎng)、無(wú)轉(zhuǎn)移、無(wú)終止的聚合反應(yīng)； 特征：(1)無(wú)鏈終止；(2)無(wú)鏈轉(zhuǎn)移；(3)引發(fā)反應(yīng)比增長(zhǎng)反應(yīng)快，反應(yīng)終了時(shí)聚合鏈仍是活的。在活性聚合中，鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)開(kāi)始后，只要有新單體加入，聚合鏈就將不斷增長(zhǎng)，分子量隨時(shí)間呈線性增加，直到轉(zhuǎn)化率達(dá)100%，直到人為加入終止劑后，才終止反應(yīng)。這類(lèi)聚合物制得的分子量可預(yù)期計(jì)算，且分子量分布很窄。 (6) Immortal Polymerization：永生聚合(無(wú)終止聚合或不死聚合)，具體特征是向聚合體系加入活性O(shè)或活性氫(醇，醛)只發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移但活性中心仍保持活性，繼續(xù)引發(fā)增長(zhǎng)的聚合。 “永生聚合”在配位插入聚合機(jī)理的基礎(chǔ)上得到了發(fā)展和應(yīng)用。“無(wú)終止聚合”的概念最早是在1978年井上洋平和相田卓三等研究金屬卟啉配合物時(shí)提出的?！盁o(wú)終止聚合”即活性鏈ROH、轉(zhuǎn)移聚合，是指在聚合體系中加入H2O、HCl等質(zhì)子化合物時(shí)，聚合反應(yīng)不但不會(huì)終止，其活性中心的數(shù)目還可能會(huì)增加的聚合。在聚合過(guò)程中質(zhì)子化合物起到了鏈轉(zhuǎn)移劑的作用，在適當(dāng)?shù)逆溵D(zhuǎn)移劑(質(zhì)子化合物)存在下，增長(zhǎng)鏈與鏈轉(zhuǎn)移劑之間存在著交換反應(yīng)，同時(shí)通過(guò)交換反應(yīng)生成的末端帶有羥基的聚合物鏈和其它增長(zhǎng)鏈之間也發(fā)生著類(lèi)似的交換反應(yīng)，聚合體系中每個(gè)鏈轉(zhuǎn)移劑分子對(duì)增長(zhǎng)鏈數(shù)目的貢獻(xiàn)可視同于一個(gè)引發(fā)劑分子。通常這種鏈交換的速率要遠(yuǎn)大于鏈增長(zhǎng)的速率，使所得聚合物具有分子量與單體和鏈轉(zhuǎn)移劑的比例成反比，分子量分布窄的特征。 (7) infer polymerization:引發(fā)轉(zhuǎn)移聚合(引發(fā)快、轉(zhuǎn)移快) 通過(guò)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成比引發(fā)劑數(shù)目多的分子鏈 機(jī)理：通過(guò)鏈轉(zhuǎn)移使反應(yīng)體系中活著的聚合物和休眠的聚合物迅速而可逆地交換，使每一個(gè)高分子的成長(zhǎng)活性化，加入含活性氫物質(zhì)起到鏈轉(zhuǎn)移劑的作用而不是終止劑的作用。 3. 聚苯乙烯為什么可以制備許多精細(xì)高分子化學(xué)品？ 因?yàn)榫郾揭蚁┑谋江h(huán)上可發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)：如取代、加成、氫化、鹵化、硝化、磺化等。 而很多精細(xì)高分子化學(xué)又多是通過(guò)大分子的反應(yīng)制取，因此用苯乙烯骨架可制備多種功能性高分子化學(xué)品，如各類(lèi)吸附樹(shù)脂，各類(lèi)離子交換樹(shù)脂，大分子反應(yīng)試劑等。 第四章 1. 簡(jiǎn)述什么叫調(diào)聚、齊聚？都有哪些可能的應(yīng)用。 答： (1) 調(diào)聚(telomerization)：調(diào)聚反應(yīng)也是一類(lèi)聯(lián)鎖聚合反應(yīng)，是在具有鏈轉(zhuǎn)移速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于引發(fā)增長(zhǎng)速度的聚合反應(yīng)，以期獲得鏈段結(jié)構(gòu)相同、分子量極低的聚合物產(chǎn)品為目的。具體事例如下： ① 用Al(Et)3在高溫下進(jìn)行的乙烯聚合，然后水解即可得到碳鏈數(shù)在8~20端基為羥基的高碳醇； ② 用I2在高溫下或UV輻射下進(jìn)行四氟乙烯的聚合反應(yīng)，最終得到端乙烯基、聚合度在3~8的聚四氟乙烯，在端雙鍵上進(jìn)行加成可轉(zhuǎn)化為羥基，這是目前制備高全氟碳醇的唯一方法； ③ 用INIFER法(含氯的引發(fā)劑)引發(fā)異丁烯的陽(yáng)離子聚合，制備大分子單體； ④ 用后茂金屬催化劑進(jìn)行乙烯聚合制備碳數(shù)8~22的α-烯烴； (2) 齊聚反應(yīng)(oligomerization)：齊聚反應(yīng)一般是是指獲得分子量在2000~5000的聚合反應(yīng)，不追求實(shí)現(xiàn)過(guò)程的歷程，可以是聯(lián)鎖聚合也可以是逐步聚合。和調(diào)聚反應(yīng)相比，齊聚物的分子量更高，端基可以是反應(yīng)性基團(tuán)，也可以是惰性基團(tuán)。 ① 烯烴齊聚反應(yīng)（主要生成烯烴單體的二、三、四、五聚物）作為一類(lèi)重要的工業(yè)反應(yīng)，是生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、洗滌劑原料、潤(rùn)滑油、增塑劑等化學(xué)品的有效途徑。 ② 異丁烯經(jīng)陽(yáng)離子齊聚作密封膠； ③ 二元醇與二元酸反應(yīng)制備低分子量聚酯多元醇，聚酯多元醇再與單不飽和羧酸酯化制備光敏樹(shù)脂等； 2. 大分子單體有哪些？如何制備？ 答：大分子單體(Macromonomer或Macromer)：是一種分子鏈一端或兩端帶聚合性基團(tuán)、分子量為數(shù)千至數(shù)萬(wàn)的齊聚物(或低聚物)。聚合性基團(tuán)可以是乙烯基、炔基、丙烯酸基，也可以是雜環(huán)基。 大分子單體的合成主要是在齊聚物鏈末端引入可聚合的活性基團(tuán)，單端聚合活性的大分子單體一般采用先調(diào)聚后終止的方法。具有應(yīng)用價(jià)值的方法有陰離子聚合、陽(yáng)離子聚合、自由基聚合、基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合。雙端聚合活性的大分子單體一般采用縮合聚合方法。 3. 何謂光敏齊聚物，主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？ 答：光敏齊聚物或稱光敏樹(shù)脂，基本是以縮合聚合法制得的，這些光敏樹(shù)脂實(shí)質(zhì)上也是大分子單體，其制備方法是先制備具有兩端帶有化學(xué)反應(yīng)基團(tuán)的齊聚物，這些基團(tuán)可以是羧基、羥基、環(huán)氧基、異氰酸酯基等。由于線型縮合多是二官能的單體，因此這類(lèi)大分子單體一般以帶二官能聚合基團(tuán)為主。廣泛用于厭氧膠、光固化涂料、紙上光、非銀鹽成像材料。市售的這類(lèi)大分子單體主要有環(huán)氧樹(shù)脂丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、酚醛環(huán)氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等。 4. 離子交換樹(shù)脂有哪些，主要應(yīng)用領(lǐng)域是什么？ 答：離子交換樹(shù)脂按基團(tuán)性質(zhì)不同可分為兩大類(lèi)，即陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可解離出的反離子是氫離子及金屬陽(yáng)離子，可與溶液中的陽(yáng)離子進(jìn)行交換反應(yīng)。陰離子交換樹(shù)脂可解離出的反離子是OH－離子及酸根離子，可與溶液中的陰離子進(jìn)行交換反應(yīng)。離子交換樹(shù)脂是交聯(lián)的高分子固體結(jié)構(gòu)，是不溶不熔的固體酸堿或鹽。 離子交換樹(shù)脂的化學(xué)功能主要體現(xiàn)在工業(yè)高純水和軟水的制備、工業(yè)廢水的凈化、有機(jī)反應(yīng)的催化等功能。同時(shí)離子交換樹(shù)脂還具有物理吸附功能，如脫色、金屬吸附等。按使用機(jī)理分為： (1) 離子交換功能 離子交換功能是離子交換樹(shù)脂最基本的功能，利用離子交換性質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)高純水、軟水、含鹽廢水的制備或處理，尤其是大孔徑離子交換樹(shù)脂可以通過(guò)離子交換反應(yīng)實(shí)現(xiàn)催化功能。 (2) 吸附功能 離子交換樹(shù)脂因具有電性能，可對(duì)極性物質(zhì)，如醇、有機(jī)氣體、水、金屬、有機(jī)色素等進(jìn)行吸附，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和貴金屬的回收、有機(jī)溶劑的脫水、有機(jī)化合物的脫色。 5. 高分子試劑有哪些，為什么大家都在競(jìng)相研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)高分子試劑？ 答： 高分子試劑是具有化學(xué)功能性高分子，主要用于化學(xué)合成和化學(xué)反應(yīng),具有高收率、高反應(yīng)活性及高選擇性，甚至專一性。同時(shí)，利用高分子試劑可以簡(jiǎn)化反應(yīng)過(guò)程，提高材料的使用效率，特別是能夠解決許多小分子試劑難以解決的合成問(wèn)題。 高分子試劑有：① 高分子還原試劑；② 高分子氧化試劑；③ 高分子鹵代試劑；④ 高分子?；噭虎?高分子烷基化試劑等五大類(lèi)。 利用高分子試劑可以簡(jiǎn)化操作過(guò)程、有利于貴重試劑和催化劑的重復(fù)使用、可以提高試劑的穩(wěn)定性和安全性、在高分子載體上可以進(jìn)行所謂的固相合成、提高試劑的選擇性、提供在均相反應(yīng)條件下難以達(dá)到的反應(yīng)環(huán)境、提供理想的鄰位效應(yīng)，使得大家都在競(jìng)相研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)高分子試劑。 6. 橡膠的生膠屬于反應(yīng)型高分子化學(xué)品嗎？為什么？ 答：橡膠必須經(jīng)過(guò)“硫化后”才具一定的力學(xué)性能，如高的強(qiáng)力、低的永久變形等，未經(jīng)硫化的橡膠稱為生膠，因此作為橡膠使用的聚合物必須有可提供交聯(lián)的基團(tuán)，這些反應(yīng)基團(tuán)可以是雙鍵附近的α-H(二烯烴橡膠，EPDM)，可以是活性鹵原子(氯丁橡膠，丙烯酸酯橡膠，溴化丁基橡膠，氯磺化聚乙烯)，也可以是環(huán)氧基，羧基，羥基等基團(tuán)(丙烯酸酯橡膠)，因此橡膠的生膠仍具有反應(yīng)性，應(yīng)歸屬于反應(yīng)型高分子化學(xué)品。 第五章 1. 具有物理功能的高分子化學(xué)品主要是哪些？ 答：精細(xì)高分子化學(xué)品的物理功能如導(dǎo)電功能、分離功能、吸附功能、光電轉(zhuǎn)換等在電子顯示元件、抗靜電材料、屏蔽材料、記錄材料等均得到了很好的應(yīng)用，具體產(chǎn)品應(yīng)用形式包括：① 導(dǎo)電高分子、各類(lèi)分離膜、高吸水樹(shù)脂、吸油樹(shù)脂、吸附樹(shù)脂、磁記錄材料以及醫(yī)用高分子等。 2. 簡(jiǎn)述具有導(dǎo)電功能的高分子化學(xué)品的應(yīng)用？ 答：導(dǎo)電高分子材料，也稱導(dǎo)電聚合物，因此將具有重復(fù)單元結(jié)構(gòu)特征且在電場(chǎng)作用下能顯示電流通過(guò)的高分子材料均稱導(dǎo)電高分子材料。結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料的發(fā)現(xiàn)及摻雜技術(shù)的突破，促進(jìn)了導(dǎo)電高分子材料的廣泛應(yīng)用。目前導(dǎo)電高分子材料從最初的抗靜電材料、電屏蔽材料發(fā)展到全固態(tài)電池、聚合物顯示材料、聚合物電極、傳感原件，信息轉(zhuǎn)換材料以及有機(jī)半導(dǎo)體材料。 3. 吸附樹(shù)脂如何分類(lèi)？可分為哪些類(lèi)？ 答：依據(jù)高分子吸附樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)和用途，吸附性高分子樹(shù)脂可以分為非離子型高分子吸附樹(shù)脂、親水性高分子(包括高吸水樹(shù)脂)、高分子螯合樹(shù)脂和離子型高分子吸附樹(shù)脂(包括離子交換樹(shù)脂)。 非離子型高分子吸附樹(shù)脂對(duì)非極性和弱極性的有機(jī)化合物具有特殊的吸附作用，多用于吸附分離處在氣相或液相(主要水相)中的有機(jī)物。如高分子吸油樹(shù)脂已用于河流、海上油類(lèi)飄浮物的吸收。 親水性高分子樹(shù)脂是在交聯(lián)的聚合物骨架上帶有親水基團(tuán)的功能高分子，主要指高吸水樹(shù)脂。廣泛用于土壤改良、農(nóng)田保水、種子包衣，吸水性衛(wèi)生材料。高吸水樹(shù)脂與彈性橡膠混煉經(jīng)共硫化后可制得具有遇水膨脹性的防水堵漏材料，廣泛用于水利工程、地鐵、隧道建筑地下室的防水堵漏，這種材料已在我國(guó)的三峽工程、引黃工程、上海地鐵、北京地鐵開(kāi)始大量使用。 金屬陽(yáng)離子配位型吸附樹(shù)脂也稱高分子螯合樹(shù)脂。這種吸附樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)上帶有象乙酰丙酮基、多羧基或多胺基的基團(tuán)，與金屬陽(yáng)離子易于進(jìn)行配位從而進(jìn)行吸附達(dá)到分離水相中的各種金屬離子。 離子交換樹(shù)脂是離子型高分子吸附樹(shù)脂的主要組成部分，其分離功能和機(jī)制和離子交換膜一樣，主要用于各種陰離子和陽(yáng)離子的分離和富集。 高分子吸附性樹(shù)脂在使用過(guò)程中，需具有耐熱、耐溶劑、不熔不溶等特性，因此高分子吸附性樹(shù)脂的骨架一般是以交聯(lián)的聚合物為骨架材料。為了保證其吸附功能，其顆粒形態(tài)結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)成多孔性的粒狀形態(tài)。 4. 目前國(guó)外生產(chǎn)交聯(lián)聚丙烯酸鈉型的廠家有哪些？哪家技術(shù)水平最好？ 答：目前聚丙烯酸系高吸水樹(shù)脂不論在產(chǎn)量和耗量上均居首位，其中以丙烯酸鹽為單體的聚合方法使用最廣。其聚合方法一般有兩種，一是丙烯酸鹽的水溶液聚合，另一個(gè)是反相懸浮法。 全世界主要生產(chǎn)廠家30多家(日本11，美國(guó)11)，如：Henkel；Dow；BASF；Unilever；日本觸媒化學(xué)；花王石堿；三洋化成；住友；三菱油化。其中，住友： MMA/VA(62/38)，在苯溶劑中共聚，產(chǎn)物加入甲醇溶液在堿下加壓水解，干燥后可得SPA?；ㄍ跏瘔A：將40%以上丙烯酸鈉水溶液懸浮在山梨糖醇溶劑中聚合制得。 5. 我國(guó)是SPA耗量大國(guó)，但國(guó)產(chǎn)SPA的生產(chǎn)技術(shù)仍很差，你認(rèn)為是哪些技術(shù)瓶頸未攻克？ 答：我國(guó)開(kāi)展高吸水樹(shù)脂研制的歷史雖然不短，研發(fā)單位和生產(chǎn)單位也已達(dá)數(shù)十家，但存在的問(wèn)題很多，主要體現(xiàn)在吸水速度慢，顆粒間的傳遞效應(yīng)差，生產(chǎn)尿不濕和衛(wèi)生巾的廠家仍依賴進(jìn)口，主要原因可歸納三方面： (1) 對(duì)高吸水樹(shù)脂的制造工藝過(guò)程對(duì)顆粒形態(tài)的控制仍缺乏理論基礎(chǔ)和設(shè)備基礎(chǔ)； (2) 生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)和設(shè)備技術(shù)開(kāi)發(fā)資金注入小，風(fēng)險(xiǎn)投資大； (3)原料來(lái)源也有待提高，如高純丙烯酸是制備高吸水樹(shù)脂的主要原料，但國(guó)內(nèi)雖有上海高橋和北京東方化工廠兩家建立了高純丙烯酸生產(chǎn)裝置，但因丙烯醛含量仍偏高而均未達(dá)到制造高吸水樹(shù)脂的要求。 6. 如何設(shè)計(jì)一種可降解的高吸水樹(shù)脂？ 答：依原料不同高吸水性樹(shù)脂可分為天然高分子改性樹(shù)脂和合成樹(shù)脂兩大類(lèi)。前者以淀粉或纖維素為主要原料，用親水性單體或可水解的有機(jī)單體進(jìn)行接枝聚合制得，其特點(diǎn)是生產(chǎn)成本低、吸水性能高，產(chǎn)品具有生物降解性，但生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，產(chǎn)品易變質(zhì)。后者生產(chǎn)成本高，吸水率偏低，缺乏生物降解性，但生產(chǎn)工藝較簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定。 利用可降解天然高分子材料，如淀粉，斜纖維素等為高吸水樹(shù)脂的骨架，然后接枝丙烯酸，丙烯腈，控制接枝鏈的長(zhǎng)度(1000以下)，就可制備可完全生物降解的高吸水樹(shù)脂。 第六章 1. 涂料的確切定義是什么？ 答：涂料是指涂覆到物體表面后能形成堅(jiān)韌涂膜從而起到保護(hù)、裝飾、標(biāo)志乃至其它特殊功能的一類(lèi)材料的總稱。 2. 涂料的作用有哪些？ 答：涂料的左右有四，首先是保護(hù)作用，其次是裝飾作用，第三是標(biāo)識(shí)，第四是賦予某些材料表面具有特殊的功能，其中保護(hù)作用是涂刷涂料的最重要目的。 涂料的保護(hù)作用可以防止金屬腐蝕、阻止木材被微生物侵蝕、賦予混凝土建筑抗“碳化”能力，從而延長(zhǎng)物品或材料的使用壽命。涂料本身的老化可通過(guò)再重涂進(jìn)行解決，而且成本低，效率高。涂料的保護(hù)功能除防腐功能外，還可以增加物品的表面硬度，提高抗傷性能和耐磨性。 涂料的裝飾作用是通過(guò)在涂料中加入不同的顏料，可使涂膜具有各種顏色，增加物品表面的色彩和光澤，還可以修飾和平整物品表面的粗糙和缺陷，改善物品的外觀質(zhì)量，提高商品價(jià)值。 涂料的標(biāo)識(shí)作用也源于涂料可制作成不同顏色的漆膜，依據(jù)不同顏色進(jìn)行分類(lèi)、指示，如交通道路、各種輸送管道等，使其易于識(shí)別和操作。 涂料的功能。包括阻燃，導(dǎo)電涂、示溫、船舶的防污，屏蔽各類(lèi)電磁波、紅外線等(飛機(jī)艦船的隱身)，聲波(阻尼減振，潛水艇吸收聲吶波，動(dòng)設(shè)備減振). 3. 涂料的四化是什么？ 答：美國(guó)早在1968年就頒布了關(guān)于涂料行業(yè)中環(huán)保的法律和法規(guī)，涂料行業(yè)開(kāi)始向水性化、光固化、粉末化和高固含量“四化”發(fā)展。 水性化——如何達(dá)到溶劑型涂料的干燥速度、光澤和附著力；如何解決耐水性問(wèn)題，如何解決濕附著力問(wèn)題 光固化——如何解決殘余活性交聯(lián)稀釋劑的問(wèn)題 粉末化——如何降低固化溫度問(wèn)題 高固含量化——如何解決粘度及流變問(wèn)題、無(wú)毒溶劑的選擇問(wèn)題。 4. 作為涂料的成膜物質(zhì)的共性是什么？ 答：作為涂料的成膜物質(zhì)的共性是其起粘合作用的聚合物的分子量為中等的極性聚合物，分子量中等可保證聚合物對(duì)基材的潤(rùn)濕，極性確保聚合物本身對(duì)顏料和填料有物理吸附作用，從而提高涂料的穩(wěn)定性，提高最終漆膜的均勻性和致密性。所以往往將涂料的成膜物質(zhì)常稱為涂料樹(shù)脂，樹(shù)脂是對(duì)分子量不高的聚合物的俗稱，涂料樹(shù)脂的分子量遠(yuǎn)低于橡膠和纖維。作為涂料成膜物質(zhì)的另一共性或要求就是它們?cè)谕苛蟽?chǔ)存期間內(nèi)應(yīng)相當(dāng)穩(wěn)定不發(fā)生明顯的物理變化和化學(xué)變化。 5. 何謂氣干型涂料？ 答：氣干型涂料(air-drying coatings)是指利用空氣中的氧氣進(jìn)行交聯(lián)的涂料。作為氣干型涂料的成膜物質(zhì)的聚合物主鏈或側(cè)鏈必須有碳碳雙鍵，然后在催干劑(環(huán)烷酸過(guò)渡金屬鹽，或過(guò)渡金屬鹽，前者用于油性涂料，后者用于水性涂料)作用下，空氣中的氧分子均裂為2個(gè)氧自由基，然后氧自由基進(jìn)攻雙鍵，成膜物質(zhì)發(fā)生交聯(lián)，進(jìn)而漆膜的耐熱性、耐水性、耐沾污性均得到提高。氣干型涂料首先是從天然油脂發(fā)展起來(lái)的，天然油脂的分子鏈上均含1~4個(gè)不飽和雙鍵，這就是所謂大漆。隨著合成樹(shù)脂的發(fā)展，將從天然油脂制備的醇或酸與合成醇或酸進(jìn)行酯化也可得到氣干型涂料，如油性醇酸樹(shù)脂等，現(xiàn)在的水性醇酸也可以制備成氣干型涂料。 6. 大多涂料為什么要進(jìn)行交聯(lián)？ 答：作為涂料的成膜物質(zhì)的聚合物必須是分子量中等(從幾千到幾萬(wàn))的極性聚合物，只有這樣才能保證聚合物對(duì)基材和顏填料的潤(rùn)濕，只有這樣才能提高涂料的穩(wěn)定性和最終漆膜的均勻性和致密性，但上述小分子聚合物的耐熱性差，耐水性和耐沾污性也不好，因此干燥后的漆膜必須交聯(lián)，使分子量進(jìn)行第二次擴(kuò)大，最好形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這樣涂料的綜合性能才能達(dá)到最高，這對(duì)于木器涂料、地板地坪涂料、防腐涂料及汽車(chē)飛機(jī)涂料尤為重要，故涂料樹(shù)脂大多是交聯(lián)型的，熱塑性涂料非常少用，而且交聯(lián)反應(yīng)在成膜后發(fā)生最佳，速度應(yīng)不能太快，否則漆膜與基材會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致附著力下降，因此很多涂料的性能測(cè)試多是在養(yǎng)護(hù)7天或15天后進(jìn)行，即只有養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間后測(cè)定性能才能反映出涂料的真正性能。 7. 木器涂料及工業(yè)涂料水性化的難點(diǎn)是什么？ 答：涂料的水性化有兩個(gè)方向，一是制備的成膜物質(zhì)是水溶性，另一方向則是制備的成膜物質(zhì)是乳液型。前者作為成膜物質(zhì)的聚合物必須有足夠多親水基團(tuán)，如羧基，氨基或羥基，一般含量多在20%以上，因此必須用大量的交聯(lián)劑去封閉這些親水基團(tuán)。由于大分子的反應(yīng)具有不充分性，因此在聚合物鏈上的親水基團(tuán)必然有部分“裸露”在漆膜中，導(dǎo)致漆膜的耐水、耐鹽霧性能下降，至此，涂料的水性化完全無(wú)溶劑化都走乳液路線。所形成的乳液有兩種路線，一是通過(guò)乙烯基不飽和單體進(jìn)行乳液聚合(丙烯酸酯共聚物乳液)，二是合成帶有親水基團(tuán)的預(yù)聚體，然后在高速分散得到聚合物分散體(水性聚氨酯分散體，水性醇酸樹(shù)脂)，不管走何種路線，已微粒分散在水相中的聚合物都處于聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，尤其是用于木器漆和水性金屬漆的分散體聚合物的Tg都很高，都是剛性極大的“球”，因此成膜時(shí)不是舒展的高分子鏈的搭接，而是鋼球的堆積，因此乳膠涂料成膜機(jī)理是粒子的堆積，表面的搭接，孔隙率較溶劑揮發(fā)型涂料大，漆膜的致密性差，故最終導(dǎo)致漆膜的耐水性、耐鹽霧性及光澤遠(yuǎn)不及溶劑型涂料。另一方，水乳型涂料的成膜物質(zhì)——乳液還有大量的乳化劑，這些乳化劑在干燥成膜過(guò)程向漆膜表面擴(kuò)散，也會(huì)導(dǎo)致漆膜的耐泛白能力差，因此工業(yè)漆或木器漆的水性化難度極高。 第七章 1. 與工業(yè)上常用焊接、鉚接、螺接相比用膠粘劑具有何種優(yōu)缺點(diǎn)？ 答：粘合劑是一類(lèi)具有優(yōu)良粘合性能，能將各種材料緊密地粘接起來(lái)的物質(zhì)。粘合劑又稱為膠粘劑、粘接劑，或簡(jiǎn)稱膠。 粘合劑的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，這是由粘接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)所決定的。和工業(yè)上常用的焊、接、鉚接及螺接技術(shù)相比，粘接技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)容易實(shí)現(xiàn)不同材質(zhì)物件的連接； (2)粘接面應(yīng)力分布均勻，耐疲勞生命長(zhǎng)； (3)粘接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕，這一點(diǎn)是由于省去了鉚釘或螺釘?shù)馁|(zhì)量，另一方面是由于膠接件受力均勻，允許采用薄壁結(jié)構(gòu)； (4)連接縫具有對(duì)氣體、液體的良好密封性，這是鉚接、螺接所不能達(dá)到的，另外，粘接件的外表可以做的比較平滑。 (5)工藝簡(jiǎn)單，實(shí)施方便，節(jié)省金屬材料，提高連接效率 (6)施工過(guò)程無(wú)噪聲污染。 粘接技術(shù)也存在不足之處和局限性，突出體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)粘接強(qiáng)度不夠高，這一缺點(diǎn)對(duì)于被粘物件本身具有很高強(qiáng)度（如各種金屬）時(shí)顯得尤為突出。其原因是絕大多數(shù)粘合劑都是通過(guò)分子間力的作用將被粘物連接在一起的，一般只有幾十焦耳每摩爾。 (2)大多數(shù)粘合劑的原料是有機(jī)高分子，耐熱性和耐寒性有限，一般粘合劑只能在－50~100℃范圍內(nèi)正常工作，在高溫下機(jī)械力學(xué)性能大幅度下降。 (3)易老化失效。 (4)對(duì)被粘物的表面潔凈度要求比較高，為獲得優(yōu)良的粘接效果，往往需對(duì)物件進(jìn)行表面處理，這就在一定程度上增加了粘接工序的復(fù)雜性。 上述缺點(diǎn)限制了粘合劑在某些場(chǎng)合的應(yīng)用，盡管如此，粘接技術(shù)仍然是最主要的連接方法之一，其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展，而且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，上述問(wèn)題將會(huì)逐步得到解決。 2. 粘合劑與被粘物形成膠接接頭的基本條件有哪些？ 答：形成膠接接頭的基本條件是： (1)粘合劑必須具有流動(dòng)性，至少應(yīng)在外力作用下能夠流動(dòng)。通過(guò)流動(dòng)才能保證與被粘物充分接觸。 (2)膠層必須有一定的內(nèi)聚強(qiáng)度，即機(jī)械強(qiáng)度。液態(tài)粘合劑的內(nèi)聚強(qiáng)度接近于零，因此，液態(tài)粘合劑必須通過(guò)溶劑揮發(fā)干燥或交聯(lián)固化來(lái)提高內(nèi)聚強(qiáng)度。 (3)粘合劑和被粘物表面之間必須處于濕潤(rùn)狀態(tài)。 前兩個(gè)條件屬于粘合劑本身所應(yīng)具備的性質(zhì)，第三個(gè)條件則是一種粘合劑能否對(duì)一種被粘物產(chǎn)生粘合作用的前提條件。 3. 影響膠接層的粘結(jié)力大小的因素？ 答：粘合強(qiáng)度的高低取決于粘合劑的內(nèi)聚強(qiáng)度、被粘材料的強(qiáng)度和粘合劑與被粘物面之間的粘合力，最終強(qiáng)度受三者中最弱的所控制。對(duì)于一定的被粘物來(lái)說(shuō)，粘接強(qiáng)度則取決于粘合劑本身的化學(xué)性質(zhì)和接頭設(shè)計(jì)等物理因素。 1. 粘合劑的結(jié)構(gòu)因素 粘接體系的力學(xué)性能很大程度上取決于粘合劑的分子結(jié)構(gòu)。 (1) 極性 粘合劑中聚合物極性對(duì)粘合強(qiáng)度的影響，至今尚未找到一個(gè)比較全面的解釋。對(duì)于高表面能被粘物的粘接，極性越高膠接強(qiáng)度越大；對(duì)于低表面能被粘物，極性的增大往往導(dǎo)致粘接體系的濕潤(rùn)性變差而使粘接力下降。 (2) 分子鏈柔順性 粘合劑聚合物分子的柔性增加有利于大分子或鏈段運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散，促進(jìn)粘合劑大分子與被粘物分子相互靠近、滲透并產(chǎn)生吸附力，提高粘合強(qiáng)度。剛性的提高則有利于高溫下保持其粘合力。 (3)側(cè)鏈的長(zhǎng)度 有些粘合劑的粘合力是有酯側(cè)基的極性貢獻(xiàn)的，如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯類(lèi)粘合劑，因此聚合物的側(cè)鏈長(zhǎng)度對(duì)粘合力有顯著影響。具體表現(xiàn)為：當(dāng)側(cè)鏈長(zhǎng)度小于12時(shí)，側(cè)鏈起到內(nèi)增塑作用，側(cè)鏈越長(zhǎng)，內(nèi)增塑作用越大，聚合物由玻璃態(tài)向粘流態(tài)過(guò)渡，潤(rùn)濕能力增大，粘合力提高，但當(dāng)側(cè)鏈長(zhǎng)度大于12時(shí)，由于側(cè)鏈之間能相互結(jié)晶，導(dǎo)致聚合物的Tg值升高，玻璃化性質(zhì)增強(qiáng)，潤(rùn)濕能力下降，粘合力降低。這類(lèi)粘合劑與環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂粘合劑不同，其粘合力主要是由主鏈的極性和側(cè)基的極性同時(shí)貢獻(xiàn)的結(jié)果。 (4)分子量 粘合劑聚合物的分子量對(duì)粘合力的影響也是有條件的，在分子量不太高時(shí)，分子量的增大，粘合強(qiáng)度提高，這是因?yàn)榉肿恿康奶岣?，增大了粘合劑分子間、粘合劑分子與被粘物的分子間力成為主要因素。但當(dāng)分子量增大到一定值后，由于擴(kuò)散能力下降，界面層的相互作用亦減弱，分子量的增大反而回導(dǎo)致粘合強(qiáng)度下降。顯然中等分子量的聚合物應(yīng)當(dāng)有最佳的粘合強(qiáng)度－既能保證有好的粘合力，又能保證粘合劑層本身有足夠的強(qiáng)度。不同分子量聚異丁烯(PIB)粘合玻璃紙時(shí)即呈現(xiàn)這種規(guī)律。 (5)交聯(lián)度 當(dāng)粘合劑已充分地濕潤(rùn)被粘物面，并與被粘物分子相互擴(kuò)散滲透的情況下，通過(guò)交聯(lián)可以提高膠層的內(nèi)聚力從而提高膠接強(qiáng)度。但是，當(dāng)破壞類(lèi)型屬于界面破壞時(shí)，提高交聯(lián)度無(wú)助于提高膠接強(qiáng)度，反而有損于膠層韌性。 (6)結(jié)晶性 總體而言，高結(jié)晶性聚合物難以獲得粘接性能良好的粘接體系，原因是這種體系的界面強(qiáng)度不好。因此，在熱塑性粘合劑的粘接施工中，有時(shí)通過(guò)急冷的方法保持粘合劑處于較低的結(jié)晶度，獲得較好的膠接強(qiáng)度。 粘合劑聚合物結(jié)構(gòu)因素不僅對(duì)粘接強(qiáng)度有影響，還影響粘合劑的初粘力，即潤(rùn)濕能力，這兩個(gè)力在粘合劑聚合物設(shè)計(jì)中，是一個(gè)均衡問(wèn)題。因此粘合劑聚合物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須從初粘和粘接力兩方面考慮，一般分子量增大、交聯(lián)程度提高、表面張力增大均降低粘合劑的初粘力，相反，分子量增大、交聯(lián)程度提高均能提高干膠層的強(qiáng)度，為此大多粘合劑在使用前是非交聯(lián)的線型聚合物，以滿足適中的潤(rùn)濕性，而在成為干膠層過(guò)程中伴隨交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生，以提高干膠層的內(nèi)聚強(qiáng)度或粘接強(qiáng)度。 2. 物理因素 粘合劑粘接強(qiáng)度的高低還與一些物理因素有關(guān)。 (1)表面粗糙度 對(duì)于物面能被粘合劑所濕潤(rùn)的被粘物。粗糙度的提高相當(dāng)與作用面積的增加，同時(shí)還可增大膠層與物面的靜摩擦力，從而提高粘合強(qiáng)度。 但是，對(duì)于低表面能的被粘物面，粗糙度的增加反而會(huì)降低粘接強(qiáng)度，因?yàn)榇藭r(shí)粘合劑很難進(jìn)入被粘物的凹孔，這實(shí)際上相當(dāng)于減少了作用面積。 (2)表面處理 對(duì)被粘物面進(jìn)行表面處理的目的是提高表面對(duì)粘合劑的濕潤(rùn)性，從而提高粘合效果。物理清洗是常見(jiàn)的處理方法，可以除去被粘物面的機(jī)械雜質(zhì)和油污。表面化學(xué)改性則是通過(guò)增加被粘物面的極性來(lái)提高表面對(duì)粘合劑濕潤(rùn)性的。 (3)內(nèi)應(yīng)力 粘接體系的內(nèi)應(yīng)力一般有兩個(gè)來(lái)源。一個(gè)是膠層固化收縮產(chǎn)生的收縮應(yīng)力；另一個(gè)是膠層與被粘物膨脹系數(shù)不同，在溫度變化時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力會(huì)降低粘合強(qiáng)度，甚至使粘接接頭自行脫開(kāi)。 在形成粘合接頭時(shí)，升溫可加強(qiáng)粘合劑分子對(duì)被粘物面的擴(kuò)散、潤(rùn)濕及滲透，有利于提高粘合力。尤其是固態(tài)粘合劑必須加溫，以保證粘合劑的流動(dòng)性，提高粘合劑對(duì)被粘物面的潤(rùn)濕、滲透能力。增大壓力只是為了達(dá)到最大接觸面積。對(duì)于液態(tài)粘合劑只需要有接觸壓力就可以了；對(duì)于半固態(tài)或高粘度的粘合劑，則大壓力有利于粘合劑均勻鋪展在粘合表面上，使粘合力提高。 (5)膠層厚度 粘合強(qiáng)度隨膠層厚度的減少而提高，原因是較厚的膠層在固化后收縮量較大，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，有損粘接強(qiáng)度。 4. 增加粘合劑對(duì)基材的粘接能力的手段有哪些？ 答：粘料又稱基料、主劑，是決定粘合劑性能主要組分，能起到膠粘的作用。作為粘料的物質(zhì)可以是天然高分子、合成樹(shù)脂及合成橡膠。天然高分子有淀粉、蛋白質(zhì)、天然橡膠等，還有無(wú)機(jī)材料如硅酸鹽、硝酸鹽等。有時(shí)為了改善粘合劑的性能以滿足特定的粘接目的，可用不同聚合物粘料進(jìn)行配合，因而粘料可以是多種聚合物的組合。 粘料的選擇需考慮聚合物的特性和被粘物的特性。 熱塑性樹(shù)脂遇熱軟化或熔融，冷卻后又固化這一過(guò)程可以反復(fù)轉(zhuǎn)變，對(duì)其性能影響不大，溶解性也較好，具有彈性，但耐熱性較差。熱固性樹(shù)脂具有耐熱、耐水、耐介質(zhì)性能好，蠕變小等優(yōu)點(diǎn)。橡膠內(nèi)聚強(qiáng)度較低，耐熱性不高，但具有優(yōu)良的彈性，適于柔軟或膨脹系數(shù)相差懸殊的材料粘合。 根據(jù)“結(jié)構(gòu)相似相容”的原則，極性被粘物應(yīng)選擇極性聚合物作粘料，而非極性被粘物不能使用強(qiáng)極性粘料。聚合物表面張力和溶解度參數(shù)與被粘物材料接近，有利于擴(kuò)散粘附，可獲得良好粘合效果。嵌段共聚物或接枝共聚物可以綜合塑料和橡膠的特點(diǎn)，還可以在同一分子鏈上同時(shí)具有極性和非極性鏈段，這兩類(lèi)聚合物常用來(lái)改善粘合性能。 5. 環(huán)氧樹(shù)脂為主體的萬(wàn)能粘合劑的有何特點(diǎn)？ 答：環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑因分子鏈的剛性和極性環(huán)氧基，使得它具有很大的內(nèi)聚力，粘接強(qiáng)度高、極低的收縮率、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性特點(diǎn)，因此對(duì)金屬陶瓷、玻璃、塑料及木材等均具有很好的粘接力，具有“萬(wàn)能膠”之稱。其收縮率在熱固性粘合劑中最小，以致它更適于作結(jié)構(gòu)膠，另一方面，優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性使它可作為化工生產(chǎn)中的搪瓷設(shè)備的修補(bǔ)，另一特點(diǎn)是與胺類(lèi)交聯(lián)劑混合可實(shí)現(xiàn)室溫固化。缺點(diǎn)是脆性大。 6. 粘合劑為什么必須是流動(dòng)液體時(shí)方可進(jìn)行粘結(jié)？ 答：粘合劑必須具有流動(dòng)性，至少應(yīng)在外力作用下能夠流動(dòng)，只有通過(guò)流動(dòng)才能保證與被粘物充分接觸與潤(rùn)濕。 7. 粘合機(jī)理有哪些？ 答：吸附理論——物理吸附(范德華力) 該理論認(rèn)為：當(dāng)粘合劑分子充分潤(rùn)濕被粘物表面并與之達(dá)到良好接觸，分子之間的距離小于一定距離時(shí)，兩種分子之間便會(huì)產(chǎn)生分子間引力(這種引力與兩種分子的極性有關(guān))，由于這種吸引力便產(chǎn)生了膠粘作用。 機(jī)械結(jié)合理論 該理論認(rèn)為：粘結(jié)力是由于粘合劑滲入被粘物表面的縫隙或凹陷處，經(jīng)過(guò)固化后產(chǎn)生“齒合”連接。該理論適合于對(duì)多孔物質(zhì)的粘接，而對(duì)光滑表面物質(zhì)的粘接則無(wú)法解釋。 靜電理論 該理論認(rèn)為：當(dāng)粘合劑與被粘材料接觸時(shí)，在界面兩側(cè)形成雙電層，如同電容器的兩個(gè)極板，粘合力主要來(lái)自雙電層的靜電引力。靜電理論對(duì)解釋某些粘合劑的剝離強(qiáng)度較為有效。 擴(kuò)散理論 該理論認(rèn)為：粘合劑和被粘物的分子相互擴(kuò)散，在界面發(fā)生互溶，導(dǎo)致界面的消失和過(guò)渡區(qū)的產(chǎn)生，從而形成牢固的結(jié)合力。該理論對(duì)聚合物之間的粘合解釋較為成功。 化學(xué)鍵理論 該理論認(rèn)為：粘合作用是由于粘合劑與被粘物的分子之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合力，這種化學(xué)結(jié)合力包括離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵?；瘜W(xué)鍵力比分子間引力大的多。該理論適合于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的膠接過(guò)程。 配位鍵理論 該理論認(rèn)為：在被粘物和膠粘劑的界面上生成了配位鍵。配位鍵是膠接強(qiáng)度的主要提供者，膠接強(qiáng)度的高低主要取決于界面上配位鍵的密度和配位鍵的強(qiáng)度。機(jī)械力和范德華力都對(duì)膠接強(qiáng)度有貢獻(xiàn)，但不是主要的。在有機(jī)物的膠接中，擴(kuò)散對(duì)膠接強(qiáng)度起著一定的作用，但起主要作用的是氫鍵。氫鍵是一種特殊的配位鍵。配位鍵理論可解釋吸附理論和靜電理論中不能解釋的所有問(wèn)題。但是有些粘接體系，很難用配位鍵理論來(lái)解釋。如兩種高聚物性質(zhì)越接近，粘合力越大。