精细化学品化学及工艺复习题答案.doc

第一部分1 染料与颜料的发色 答 发色基，助色基。物质发色的本质在于其结构选择性地吸收可见光，产生电子跃迁。2 染料与颜料有什么区别？答：染料着色的对象主要是纤维，纺织品，皮革，纸张，化妆品和食品，而颜料着色的对象主要是涂料，油墨，玻璃陶瓷，塑料橡胶；染料一般都溶于水，而颜料不溶；染料都是有机物，而颜料即可是有机物，也可以是无机物；染料与被着色的基材有结合能力，而颜料则没有某些染料与颜料可以互相转化。3 要求从结构上辨认1）偶氮类 2）蒽醌类 3）三芳甲烷类 染料。4 合成偶氮染料时，一般都要经过哪两个步骤？要求写出给定的偶氮染料的合成反应。答 重氮化 偶合5 酸性染料的染色对象，染色机理？什么是强酸性，弱酸性，酸性媒介，酸性络合染料？它们各有什么特点？答 酸性染料染色对象一般都是蛋白质纤维，如：羊毛，兔毛，其它动物毛，人体毛发，皮革等等。其染色机理：在强酸性条件下，染料分子中的磺酸基团与蛋白质分子上的氨基反应，生成“盐”，即形成离子键结合1） 强酸性染料在强酸性条件下进行染色的染料。 强酸性染料染色的特点是：匀染性好，可以染出深色，但是水洗牢度及差（水洗易褪色）。此外，由于在强酸性条件下操作，对蛋白质纤维的“手感”损伤较大2） 弱酸性染料-在弱酸性条件下进行染色的染料。其分子中除了发色结构和磺酸基团以外，还有其他变化。 弱酸性染料染色的特点是：在水洗牢度方面有提高，纤维的手感也有改善，但匀染性下降3 ）酸性媒介与酸性络合染料-通过一些特定酸性染料与某些金属原子或离子形成络合物，如此改善染料的牢度。但是染色的鲜艳度下降 虽然归属于酸性染料，但是这两类染料已经不一定在酸性条件下染色了。6 均三嗪类（三氮苯型）活性染料与乙烯砜型活性染料的染色对象与染色机理是什么？写出有关化学反应。答 活性染料的染色对象是棉、麻织物（纤维素纤维），主要是棉 染色机理：在碱性条件下，纤维素中的羟基形成负离子，并对染料活性基团进行亲核取代（均三嗪型）或亲核加成（乙烯砜型），最终形成基于共价键的染料-纤维化合物7 分散染料的染色对象与染色机理？答 分散染料是一类既不含水溶性基团也不含反应性基团的染料，专门用于染聚酯纤维（涤纶） 染色机理：利用染料与涤纶分子间的作用力进行结合。为了使本来就不溶于水的此类染料能够在水中进行染色，首先要将染料研磨至很细微的颗粒（粒径0.5-2微米），并借助于表面活性剂使染料小颗粒良好地分散在水中（因此称为分散染料）。当涤纶纤维浸入加有分散染料的悬浮液中，染料微粒就会被纤维表面吸附，进而通过扩散，迁移到纤维内部，从而完成染色。8 阳离子染料的染色对象与染色机理？ 答 阳离子染料是一类专门用于晴纶（聚丙烯晴纤维）的染料。 这些带正电荷的结构既是染料的水溶性成分，又是染料与纤维形成结合的连接点9 还原染料的染色对象与染色机理？答 还原染料是一类通过还原氧化反应，对棉纤维进行染色的染料。 其染色机理：首先，在还原剂的作用下，还原染料分子中的羰基被还原成羟基（这样，染料就由显色体变为隐色体），羟基再与碱作用，生成钠盐，并使染料溶于水。将棉纤维浸泡到此类溶液中，染料就会吸附上去。然后再用氧化剂反应，使染料的羟基又被氧化成羰基（染料由隐色体回复到显色体），这样，就完成了染色。10 要求根据分子结构辨认1）酸性 2）活性 3）阳离子 4）还原这几类染料答 酸性 SO3H 活性 DNHX 阳离子 N 还原性 羰基 11 写出以下无机颜料的分子式：1）钛白 2）立德粉 3）铁红 4）铁黄 5）铁黑 6）铅铬黄 7）炭黑答 ）钛白TiO2 2）立德粉ZnSBaSO4(锌钡白） 3）铁红 氧化铁 4）铁黄 Fe2O3H2O 5）铁黑Fe3O4 6）铅铬黄PbCrO4或者PbCrO4xPbSO4 7）炭黑 C12 要求根据给定分子结构式辨认以下有关颜料：1）偶氮类 2）色淀类 3）酞菁类13 要求根据给定的结构写出色淀类颜料的合成反应。14 粘合剂有哪几种基本形态，它们各自以什么方式固化？各有什么特点？(p27)热塑性高聚物和热固性高聚物有什么不同？高聚物的结构如果是线性结构 那一般就是热塑性的 受热可形变 可以二次利用 如聚乙烯 有机玻璃等 结构如果网状结构（体型结构） 那一般就是热固性的 只能一次使用 如电木（酚醛树脂）等15 环氧值的高低与树脂的分子量有什么关系答 环氧值是指每100克环氧树脂中含有的环氧基当量数。树脂的分子量越大，则环氧值越低16 写出双酚A型环氧树脂的合成反应，以及环氧树脂与二元胺的固化反应。其中，脂肪族、芳香族二胺和低分子量聚酰胺这几类固化剂有什么差别？答 脂肪族多胺可以在常温固化环氧树脂，芳香族多胺则须加热到100-150度才其作用。脂肪胺的毒性一般都很大，长期使用会造成严重伤害。17 写出以二异氰酸酯和聚酯（或聚醚）二元醇为原料，制备羟基固化型双组份聚氨酯粘合剂的两个组分的合成反应，以及它们的固化反应。18 分别写出单组份湿固化和封闭性聚氨酯粘合剂的制备反应和它们固化过程的有关反应。19 写出（醇解-酯化法）合成醇酸树脂的有关反应。哪些油脂可以作为制备醇酸树脂的起始物？醇酸树脂依靠什么方法固化成膜？写出有关固化反应。此外，哪些物质可以作为催干剂？催干剂的作用机理是什么，写出有关反应。答油脂及改性物体系都需要催干剂，他们都是一些有机酸的 过渡金属盐。20 怎样使颜料和填料均匀分散到树脂体系中，从而制得有色涂料？（可采用哪些机械设备，它们依据什么原理对颜料进行分散，阐述具体操作步骤）为了将颜料以微小的颗粒均匀地分散到树脂溶液中，一般都要借助于表面活性剂，并采用较长时间的研磨。常用的研磨机械有：球磨机，砂磨机等。事实上，涂料工业中都是预先取部分树脂溶液，将其与颜料混合，并经经过研磨，制取达到规定细度的“颜料树脂液混合体系”。这种均匀混合体系叫“色浆。色浆的制备是涂料工业中一个很重要的环节21 以醋酸乙烯乳液的制备为例，简述乳液聚合的原理以及操作过程。配方中有哪些成分，它们各起什么作用？原理：乳液聚合的引发反应在胶束内发生，聚合反应主要是在引发后的胶束中以及由此形成的聚合物微粒中进行的，单体液滴主要起单体储藏的作用。由于胶束的数目非常大，一个胶束中几乎只可能含合一个自由基，因此链终止速度显著降低，致使乳液聚合速废快，所得聚合物分子量高。醋酸乙烯乳液聚合，属自由基聚合反应类型，遵循自由基聚合反应的一般规律，需要经过链引发、链增长和链终止3个主要阶段。 1 间歇乳液聚合法2 a、将PVA和水加入到溶解釜中，升温至8085搅拌溶解2h，配成10%（质量）的PvA溶液。3 b、将PVA水溶液过滤后投入聚合釜，加入OP10和打底单体醋酸乙烯约为总单体且的14(质量)以及10(质量)的过硫酸铵水镕液总量的40(质量)。关闭加料孔，开通冷却水。在30mm内升温至65左右，当视镜出现液滴时，停止加热，温度可自行升至7585。4 c、当回流正常时，开始滴加醋酸乙烯单体(约89h滴完)。每小时加入45(质量)的过硫酸铵，通过调节其加入速度来控制均匀聚合。反应温度控制在7580，可通过单体加入量调节。5 d、单体加完之后，加入余下的过硫酸铵，液料温度自行升至9095，保温30min。冷却至50以下，加入10(质量)的碳酸氢钠溶液.22 推导几种测定表面张力方法的计算公式。（1）滴体积法 用胶头滴管滴出液滴，刚要滴下的瞬间，液滴向下的重力W与管口周边向上的液体表面张力相等。W=2Rrf f为校正因子 ，R为滴管口半径，r为表面张力为液体密度，g为重力加速度。表面活性剂水溶液的浓度一般很小，这时 1 2， F1 F2， 同一滴管的R相同，所以：v为每滴体积，n为一定体积的滴数。以已知r的液体（如水等）为1或2。（2）环法把一个平躺在水面的环竖直向上拉起时，会同时拉出一些水来。拉出水的最大重力 W = r(L内 + L外)f L为环周长，f为校正因子 = r 2（R - d）+ 2 ( R + d ) f = r 2（R - d + R + d ) f = 4 R r f F可由有关手册查出或已知r的液体测出，可由已知r的液体测出。（3）吊片法拉出水的最大重力： W = rx2（L+L/） rx2 L L为片长，L/ 为片厚：（4）最大气泡压力法（P内- P外）dV= P dV = r dAP4 R2 dR = r8RdR 为U形压力计中液体密度，g为重力加速度，r为试管中液体表面张力。r = K hmax先用已知r的液体测K，再换待测液体测r。23. 四类SAA中各举几例写出结构式，名称，商品名或商品代号，工业合成路线。答 1.2.1 阴离子SAA（1）脂肪酸钠（肥皂的有效成分）RCOONa经调配可制成肥皂或香皂。（2）烷基苯磺酸钠（ABS）制备：（3）脂肪醇硫酸（酯）钠（K12）（4）磷酸酯钠制备：P2O5与脂肪醇反应得产品，通常是单、双酯的混合物。改变投料比可改变单双酯双酯比例，但不能制得完全单酯或完全双酯。1.2.2 非离子SAA具有浊点是非离子SAA的重要特征。通常情况下，浊点与浓度无关。非离子SAA分子中的乙氧基数越多，或醇羟基数越多，浊点就越高。（1） 二乙醇脂肪酰胺（6501，尼纳尔） R是椰油烃基（主要是C12-14直链烷基）。制备：（2） 烷基酚聚氧乙烯醚（TX，OP，NP）制备例（TX-10，即壬基酚聚氧乙烯醚10，R平均碳数约为9，n平均约为10）:n是乙氧基数的平均值，乙氧基数的分布实际上很宽。（3）脂肪醇聚氧乙烯醚（AEOn）制备例(AEO9，R平均碳数约为12，n平均约为9):1.2.3 两性SAA（1）十二烷基甜菜碱（BS12）酸性时为阳离子，碱性时为两性。R为12碳直链烷基。制备：（2）两性咪唑啉酸性时为阳离子，碱性时为两性。制备：1.2.4 阳离子SAA（1）烷基三甲基氯化铵（1213，1631，1831）制备：用于纺织，相转移催化，护发素，沥青乳化等。（2）十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227，洁尔灭）制备： 用作工业用水杀菌剂。（3）十二烷基二甲基苄基溴化铵（新洁尔灭）制备：杀菌力比1227强，用于手术、注射消毒。24. 什么叫做SAA的CMC？有何意义？怎样测定？ 答 SAA在水溶液中浓度很小时以单分子存在，并不形成胶团。(加课本)显然，SAA在使用时浓度应大于CMC，这样溶液的表面张力和其它性质才能达到要求。25. 举例叙述：胶团加溶作用，乳液聚合，胶团催化，相转移催化。1.3.6 乳液聚合有机单体的聚合反应是放热的。在SAA水溶液中进行，可以控制反应速度和产物的分子量，还可以得到乳液状而不是固体块状的产品，叫做乳液聚合。例：醋酸乙烯乳液聚合，制备白乳胶 ：1.3.7 胶团催化几个K均为速度常数。k、k/、ko、km的相对值及反应物分布状况决定催化效果。 例 ：1.3.8 相转移催化反应物在SAA的作用下从一相转移到另一相，使反应得以完成。例 ： QBr可以用季铵阳离子SAA，例如：28 为什么金属、石块、无机盐比有机物容易润湿？答 高能表面（rGS大 ）易润湿，如金属，石块、无机盐等 ：所以，在涂料或油漆中，无机颜料易分散，有机颜料难分散。29为什么大量非离子SAA中添加少量阴离子SAA属不合理配方？30怎样测定洗涤剂的去污值R和相对去污值P？31. 聚磷酸盐、硅酸钠、碳酸钠、硫酸钠在洗涤剂中各起什么作用？聚磷酸钠：自身具有一定去污力并能提高