胶合材料学复习重点习题答案

1、第一章1. 胶合材料的发展趋势如何?1对原有的胶种进行改性 ；2寻求新的胶粘剂原料来源，发展再生资源环保型胶 ；3发展固体型胶粘剂 ；4发展水基型乳液胶 ；5发展反应型胶 。2. 胶接理论有几种,论点各是什么?一、 吸附胶接理论，论点：胶接作用是胶粘剂分子与被胶接物分子在界面上通过物理吸附而产生的。二、机械胶接理论，论点：液态胶粘剂充满被胶接物表面的空隙或凹陷处，固化后在界面区产生啮合连接。三、扩散胶接理论，论点：高聚物间的胶合是由于胶粘剂分子与被胶接材料分子在胶接界面上相互扩散引起的。四、静电胶接理论，论点：在胶接接头中存在双电层，胶接力主要来自双电层的静电引力。五、化学键胶接理论，论点：胶

2、接作用主要是化学键力作用的结果。3. 一个胶接件的胶合强度是由哪些力综合作用的结果?胶合强度是由：被胶接材料的凝聚力 Fa 、 Fb ; 胶粘剂的内聚力 Fc胶粘剂与被胶接材料间的结合力 Fac 、 Fbc 综合作用的结果。4. 胶接结构的破坏类型有几种?1 被胶接材料破坏；2 胶层破坏；3 胶接界面破坏；4 混合破坏。5. 胶粘剂的主要组成有哪些?1. 粘料（主要胶合物质、胶料）即在胶粘剂配方中起主要胶接作用的物质。 2.固化剂: 使胶粘剂固化的物质。 3.增塑剂与增韧剂（增塑剂：高沸点液体或低熔点固体化合物，增韧剂：含反应基团少的热塑性树脂）。4.填料，按性状可分为：填充剂：不挥发的固体物

3、质，没有粘性或稍带粘性，不能成糊状，一般是不溶于水的粉状物质，如木粉。增量剂：也是不挥发的固体物质，具有粘性，可成糊状，含有淀粉或蛋白质，如面粉，豆粉。5.溶剂与稀释剂（溶剂：能直接溶解溶质，稀释剂：只能在溶质溶解后进行稀释。） 6.偶联剂:对于难胶接的材料，可使用偶联剂。 7.其他助剂，如：阻燃剂、防腐剂、防老化剂、增粘剂、阻聚剂、除臭剂、酸捕捉剂等等。6. 请解释溶液型胶、乳液型胶、热熔型胶、结构型胶、热塑性胶、热固性胶。 溶液型胶：热塑性高聚物溶解于适当的溶剂中形成的胶粘剂。热塑性高聚物（树脂或热塑性胶）：一般是线型（直链型）结构的高分子化合物，其特征是可反复受热软化（或熔化），冷却则凝

4、固，可溶于某些溶剂中。 乳液型胶：热塑性高聚物被乳化后分散在水中形成的胶粘剂。 热熔型胶：以热塑性高聚物为主要成分，不含水和溶剂，100%固体，通过加热熔融获得流动性，涂于被胶接物表面，随后冷却硬化发挥胶接力。 热固性胶： （热固性树脂、热固性高聚物） 一般是体型结构的高聚物，在催化剂或热的作用下发生化学反应而变成不溶不熔状态，受热不再软化，强热则分解破坏的胶粘剂。 结构型胶：指那些能承受较大压力，而且其胶接强度应大于或至少接近被胶接材料本身的强度，使胶接部位不致于成为结构整体中薄弱环节的胶粘剂；第二章1.酚醛树脂具有哪些主要的性能？优点：胶合强度高，耐水性好，属高级耐水性胶高温高湿下耐久性好

5、耐腐、耐酸、耐化学药品性好能与多种树脂混合使用。缺点：固化条件高，易透胶，胶层颜色深、脆。成本较高，毒性较大。2.苯酚具有哪些与制胶有关的性质？1弱酸性这是最显著的特点，但它的酸性比H2CO3弱，与强碱能生成盐。2与溴水反应3常温下少量溶于水，84以上能以任何比例溶于水。4可溶于乙醇、乙醚、丙三醇、冰醋酸、脂肪酸、松节油等有机溶剂中。5可溶于甲醛水溶液、碱水溶液。3.甲醛在什么情况下易聚合成多聚甲醛?甲醛液中保存甲醇的目的是什么?甲醛的聚合倾向是： 时间越长；温度越低；浓度越高 越易聚合。甲醛中加入甲醇，是起“阻聚剂”的作用，一般用量为6-12%。4.六次甲基四胺在制胶、调胶、胶液贮存等过程中

6、起何作用？ 在制胶中起缓冲剂的作用； 在胶液贮存中延长贮存期； 在调胶中延长胶的适用期。5.请解释胶的贮存期、适用期、固化时间。贮存期：在室温条件下，胶粘剂仍能保持其操作性能和所规定的质量指标的存放时间。适用期（活性期、生活期、生活力）：胶液加入固化剂（或其他助剂）调制后，在室温条件下能维持其可用性能的时间。固化时间：胶液调成后，在一定温度下，胶液变成固体状态所需的时间。6.热固性酚醛树脂的合成必须具备什么条件,经过哪几类化学反应?条件：碱性 摩尔比F（醛）/P（酚）1经过加成反应和缩聚反应7.请分别写出热固性酚醛树脂的加成产物。一羟甲基酚（2种），二羟甲基酚（2种），三羟甲基酚（1种），共5

7、种加成产物。8.热固性酚醛树脂的树脂化过程分成哪几个阶段,如何从它的外观加以区分,各阶段树脂具有什么特点和性能?请根据其特点写出初期酚醛树脂的分子结构式。树脂化：小分子化合物形成高分子树脂的过程，包括从初期树脂转变成末期树脂。热固性酚醛树脂的树脂化过程分成三个阶段（初期、中期、末期）这三个阶段没有明显的界限，但可以从外观和溶解性能等加以区分。1.初期酚醛树脂外观：粘液状（可制成粉末状）特点： 平均聚合度45，平均分子量约M=500600，分子以线型结构为主； 连接位置一定在酚羟基的邻对位； 连接形式以CH2为主，有少量的 CH2OCH2； 树脂中有游离的羟甲基（CH2OH）。可根据上述特点写出

8、初期酚醛树脂的分子结构式。例：性能： 分子量低（相对而言）。 具有溶解性能，可溶于碱水溶液，形成水溶性酚醛树脂；可溶于乙醇，形成醇溶性酚醛树脂；还可溶于丙酮、酯类等有机溶剂中。 加热可熔融，具有热塑性。 2中期酚醛树脂外观：橡胶状（膏状、麦芽糖状）。特点：平均聚合度78，平均分子量M=1000，分子结构为支链型，树脂中有游离的羟甲基（CH2OH）。性能： 不溶于碱水溶液，只能部分的溶于丙酮或醇类，主要是膨胀，叫溶胀或半溶； 受热可软化，但不能完全熔化，叫半熔。在110150，树脂像有弹性的高分子一样，可拉成长线，但冷却就变成脆性的树脂。 3末期酚醛树脂外观：坚硬的固体。 特点：分子为体型结构。

9、 性能： 不溶不熔的坚硬固体； 机械强度高，电绝缘性能好； 耐水性、耐久性好； 对酸性溶液稳定，但对碱性溶液不稳定。用2%的氢氧化钠溶液即能使结构破坏； 加热至280，树脂就分解了，生成水、苯酚和碳化物。 9.热塑性酚醛树脂的合成必须具备什么条件,如何将热塑性酚醛树脂转变成热固性酚醛树脂?条件： 酸性 摩尔比F/P1热塑性酚醛树脂的固化原理：在碱性介质下，加入甲醛给予体（如多聚甲醛、六次甲基四胺等）并加热，甲醛即与酚核上未反应的邻、对位活性点反应，同时失水缩聚形成次甲基键桥，使树脂由热塑性转变成热固性而固化。10.热固性树脂、热塑性树脂、热固化树脂、冷固化树脂如何区别，它们之间存在什么关系？

10、热固性酚醛树脂的固化方式： 热固化（碱固化） 即在加热条件下固化。 冷固化（酸固化）即在室温条件下固化。 固化剂:苯磺酸、石油磺酸热固化、冷固化 (指条件)热固性、热塑性 (指性质)热固性树脂可以热固化，也可冷固化；热塑性树脂只能冷固化热固化只能选用热固性的树脂；冷固化可以选热固性树脂，也可选热塑性树脂11.酚类与醛类的摩尔比如何影响酚醛树脂的性质和质量？酸、碱催化剂如何影响酚醛树脂的加成产物和反应速度？1.对树脂性质的影响:P摩尔数 F摩尔数 热塑性PFP摩尔数 F摩尔数 热固性PF从理论上推断： 理想的摩尔比为 P/F=1/1.5实际生产中: 水溶性酚醛树脂 P/F= 1/1.5 2.0

11、多用于胶合板等醇溶性酚醛树脂 P/F= 1/1.191.4 多用于塑贴板等2.对树脂质量的影响:甲醛的用量增多:树脂的粘度降低；固化时间缩短；游离酚、游离醛含量降低，毒性降低。3. 催化剂的影响 碱性催化剂: 加成反应速度快，加成产物比较稳定。 酸性催化剂: 缩聚反应速度快，加成产物不稳定。4. 反应温度与反应时间的影响反应温度高,反应速度快（温度升高10，反应速度快一倍）当时间一定时,反应温度高,反应程度高，分子量大，树脂得率高。 反应时间与反应温度是成反比关系:当温度一定时，反应时间长,缩聚程度高，分子量大，树脂得率高。 12.水溶性酚醛树脂和醇溶性酚醛树脂一般分别采用什么工艺类型,为什么

12、? 水溶性酚醛树脂：强碱催化，二次缩聚，终点不浓缩。醇溶性酚醛树脂：弱碱催化，一次缩聚，终点浓缩加乙醇。13.根据酚醛树脂配方中原料的摩尔比计算投料量。例题：生产某种水溶性的酚醛树脂，其摩尔比为，苯酚：甲醛：氢氧化钠：水=1：1.5：0.25：7.5，已知苯酚的纯度100%，重量329Kg，甲醛的浓度37%，氢氧化钠的浓度30%。请计算甲醛、氢氧化钠和水的投料量各为多少？解：计算公式 G = MNWP94Q GHCHO301.5329100%(9437%)425.7 GNaOH400.25329100%(9430%) 116.7 GH2O 187.5329100%94 472.5 G实H2O

13、472.5(116.770%+425.763%) 472.5(81.7+268.2)=122.6答：其投料量各为：甲醛425.5Kg；氢氧化钠116.7Kg；水122.6Kg。 14.某厂生产用的酚醛树脂胶存在固化速度慢的问题,请帮拟个改进的方案。 提高固化速度（降低热压温度、缩短热压时间） 1采用二价金属离子作催化剂，合成高邻位的酚醛树脂 ；2采用高摩尔比配方，再加入一些助剂，合成快速固化的酚醛树脂胶；3改变缩聚工艺，合成高聚合度的酚醛树脂；4制胶时加入其它物质（如间苯二酚、单宁），使酚醛树脂胶快速固化；5外加固化促进剂，缩短热压时间或降低热压温度。第三章 氨基树脂类胶粘剂1.脲醛树脂胶和三

14、聚氰胺甲醛树脂胶各具有那些主要的性能?脲醛树脂胶的性能：优点： 胶合强度高；有一定的耐水性，（临界温度70 80），属中等耐水 耐热、耐腐、耐化学药品性好； 成本低、工艺简单、使用方便； 颜色浅。缺点： 胶层脆、易老化； 游离醛含量高。 三聚氰胺甲醛树脂胶的性能:优点：胶合强度高；固化速度快；硬度高，耐磨性好；耐热、耐水、耐化学药品性好；电绝缘性好；透明性好，光泽度高。缺点：胶层脆，耐冲击性差；贮存期短；成本高。2. 尿素在高温、水、稀酸、稀碱中会发生什么变化？易溶于水，其水溶液呈弱碱性，溶于水时吸热；易吸湿结块；在较高温度下易分解（在熔点135以下相当稳定）；在水、稀酸、稀碱中不稳定，易分解

15、 3. 不同的pH值条件对尿素与甲醛形成羟甲基脲有什么影响?在中性或弱碱性（pH=79）条件下，形成的羟甲脲最稳定。（否则进一步缩聚的反应基团就没有了）。在弱酸性（pH46）条件下，羟甲脲不稳定，一形成并进行缩聚反应，形成亚甲基连接的初期聚合物。在强碱性（pH1113）条件下，羟甲脲易发生水解，形成羟形成羟甲脲的速率下降。4. 羟甲基脲形成树脂的缩聚形式主要有几种?试写出其反应过程的片段。 羟甲脲尿素 羟甲脲羟甲脲 单体多聚体 多聚体多聚体 5. 初期脲醛树脂具有什么特点和性能?请根据其特点写出其分子结构式。 平均聚合度n=78，分子以线型结构为主； 连接位置在N原子上； 连接方式以CH2为主

16、； 有游离的羟甲基（CH2OH）。根据上述特点可以写出初期脲醛树脂的分子结构式： 6. 甲醛与尿素的摩尔比对树脂的使用特性有什么影响?对初产物和树脂性质的影响U/F=1/N 初产物（加成物） 树脂性质N 1 一羟甲脲 热塑性N 1 以一羟甲脲为主， 热固性 有少量二羟甲脲N 1 以二羟甲脲为主 热固性随着N二羟甲脲含量；N基本上全是二羟甲脲。 对树脂使用特性的影响 设N： 游离醛，CH2OH，初粘性，适用期，固化时间 H2O，粘度，固含量，贮存期（稳定性越好） 胶层耐水性（含CH2OH多）7. 催化剂对脲醛树脂的反应速度、加成产物和树脂结构有什么影响? 弱碱性： 加成反应速度快； 初产物较稳定

17、； 终产物结构以CH20CH2连接为主。弱酸性：缩聚反应速度快； 初产物不稳定； 终产物结构以CH2连接为主8. 在脲醛树脂生产中，缩聚次数指什么；多次缩聚具有什么优点？在UF树脂生产中，缩聚次数指尿素的投料次数。多次缩聚的优点： 提高甲醛与第一次尿素的摩尔比，有利于形成二羟甲脲。 降低游离醛含量。 控制放热反应，使反应较平稳、充分，分子较均匀。 9. 在低摩尔比脲醛树脂生产工艺中，反应介质pH值的控制常采用什么方法？ 碱-酸-碱工艺。尿素与甲醛首先在弱碱性介质（）中反应 ，完成羟甲基形成初期中间产物，而后使反应液转为弱算性介质（），达到反应终点时，再把反应介质值调至中性或弱碱性（）贮存。 弱

18、酸碱工艺。尿素与甲醛自始至终在弱酸性介质（）中反应，树脂达到反应终点后，把值调至中性或弱碱性贮存。 强酸碱工艺。尿素与甲醛自始至终在强酸性介质（）中反应，要特别注意尿素的加入速度不能过快，否则反应济南控制。另外随着反应液的降低必须相应提高甲醛与尿素的摩尔比，在反应液接近时，甲醛与尿素的摩尔比要大于，同时反应温度也要相应降低。当树脂达到反应终点后，把值调至中性或弱碱性贮存。10. 用氯化铵作脲醛树脂胶的固化剂，应如何调配？最常用的是氯化铵，其次是氯化锌。氯化铵在受热情况下易分解或在水溶液中易发生水解：a) NH4Cl缓冲剂 （缓冲剂：六次甲基四胺、氨水）b) 几种固化剂合用(NH4ClZnCl2

19、 NH4Cl潜伏性固化剂)固化剂的用量 (以氯化铵为例：1.氯化铵的用量为UF（固体）重的0.21.5(固体)；最常用的量是0.300.40%，（冬天0.350.40%，夏天0.300.35）。 使用时常将NH4Cl配成20溶液 。2.使用量：冬天100kgUF加1.752.0kg 20NH4Cl水溶液；夏天100kgUF加1.51.75kg 20NH4Cl水溶液。固化剂用量应根据气温、板种、配方工艺、固化要求等的不同需求而作适当的调整。11. 降低脲醛树脂胶中的游离醛含量可从哪几个方面进行考虑?1.降低摩尔比；2.调胶时加入能与甲醛反应的物质3.改进制胶工艺 采用多次缩聚法； 脱水前加尿素；

20、 最后调pH值时用氨水； 延长第二阶段缩合时间。 最后加入能与甲醛反应的物质。13. 三聚氰胺甲醛树脂的生产工艺具有什么特点？（三聚氰胺的分子量126 ） 摩尔比 M：F1:23 pH值的控制（第一阶段调至弱碱性（pH89），第二阶段，pH值会自动下降，终点调节pH=9.0） 反应温度T 60T85 反应终点的测定 a)混浊度（增水温度）：浑浊度越高，说明分子量越大。b)水数（稀释度）：分子量，溶解性，加水的倍数就少。因为水数分子量 反应终点后不脱水，加乙醇或对甲苯磺酰胺14. 三聚氰胺甲醛树脂为什么要进行改性，改性的基本途径是什么？纯三聚氰胺甲醛树脂的主要缺点：贮存期短、产品脆性大。改性的主

21、要途径：加酸酯化，加醇醚化。1 用对甲苯磺酰胺改性制备时2 用乙醇改性制备时3 常用固化剂：三乙醇胺、邻苯二甲酸酯（为MF重的0.10.2%）4 用聚酯树脂改性使用时 5 用聚乙烯醇（PVA）改性 第四章 聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂1. 聚乙酸乙烯酯乳液胶（PVAc）具有哪些性能？优点：1.无毒，无腐蚀性，无火灾和爆炸的危险；2.干状胶合强度高，且胶层具有韧性；3.粘度大，不易透胶；4.常温下固化速度快；5.贮存期长；6.胶层白色，不易污染被胶合材料的表面；7.具有一定的水溶性。缺点：1.不耐水；2.不耐热；3.易蠕变；4.耐寒性差；5.成本较高。2. 生产PVAc需要哪些原料，各种原料的作用是什

22、么？单体(乙酸乙烯(酯)，水(作为分散介质)；引发剂（引发反应，使单体具有一定的活性）；乳化剂（使只微溶于水的单体能均匀地分散在水中）；胶体保护剂（在聚合物颗粒表面形成保护层，防止其合并与凝聚，使乳液稳定）；调节剂：1.表面张力调节剂（降低乙酸乙烯酯或其聚合物颗粒在水中的表面张力，使乳液稳定），2.聚合度调节剂（控制聚合程度，调节聚合物的分子量）,3.pH值调节剂(稳定pH值，控制聚合速度)；增塑剂（提高聚乙酸乙烯酯乳液的柔软性、粘接性、特别是降低玻璃化温度，提高成膜性）；冻融稳定剂（使乳液冻结消融稳定）；防腐剂（防止乳液发霉）；消泡剂（使聚乙酸乙烯酯乳液在使用中不易产生气泡）。3. 请简述

23、PVAc的合成原理。用引发剂引发聚合反应，因此遵循自由基加聚反应的一般规律，即经过链引发、链增长和链终止这三个阶段。 一、链引发（引发剂 初级自由基，初级自由基+单体单体自由基 ） 二、链增长（自由基传递） （单体自由基+单体 链自由基）三、链终止 1.双基结合（偶合）终止(链自由基 链自由基 高聚物 )；2.双基歧化终止（ 链自由基 链自由基 高聚物） ；3.链自由基与初级自由基结合终止（链自由基 初级自由基 高聚物 ）4. PVAc分子量的大小与哪些因素有关；要获得较大分子量的聚乙酸乙烯酯乳液需采取什么？影响因素：一、引发剂的影响（不同种类的引发剂引发效率不同，引发剂用量多，反应效率高，分

24、子量小）二、乳化剂的影响（乳化剂用量多， 聚合速度快，分子量大，稳定性好，但胶层耐水性差。）三、反应温度的影响（当温度最高聚合温度时，温度越高，反应速度越快；当温度最高聚合温度时，温度越高，反应速度越慢；一般情况下温度高， 聚合度低，分子量小）四、搅拌强度的影响（搅拌速度： 乳胶粒直径，乳胶粒数反应速度 易混入氧阻聚反应速率 易使乳液产生凝胶或硬化失去稳定性 ）五、其它因素的影响:1单体浓度的影响(单体浓度聚合速度，分子量)；2单体或引发剂滴加条件的影响（单体滴加时间越长，引发剂滴加量越多 乳液的粘度越高，结构粘性越大。） 3氧的影响（具有双重作用）可起引发剂的作用，也可起阻聚剂的作用。5.

25、聚乙酸乙烯酯乳液的合成工艺？一、投料方式： 全部原料一次性加入。 先加水、乳化剂、引发剂、表面张力调节剂，再滴加单体。 先加水、乳化剂、表面张力调节剂、打底单体（5-15%）、部分引发剂（30%），再滴加单体，定时加入余下的引发剂。二、反应温度：反应前期（7080）；反应后期：（9095 ）3、 实例P129请简述国内常用的生产PVAc的工艺。（参考书本P129） 5. PVAc的胶层是怎么形成的，它对使用场所有什么要求?PVAc中的水(PVAc颗粒被水包着) 蒸发或向被胶合材料渗透PVAc颗粒裸露乳胶粒粘性流动 融合粘连 成膜（即固化原理）场所要求：使用场所的温度应高于PVAc的最低成膜温度。6. 提高PVAc耐水性和耐热性的主要途径是什么？试举例。基本途径是使它向热固性树脂的方向发展 内加交