2021部分-课堂作业参考答案

参考答案1、写出三聚盆胺与甲醛在碱性条件下生成二羟甲基三聚割胺和三羟甲基三聚割胺的反应式,说明为什么三聚割胺-甲醛树脂不能与服醛树脂一样，采用碱-酸-碱方式合成（8分）。答：二羟甲基三聚割胺和三羟甲基三聚氤胺在碱性条件下的生成反应式为：nh2A A + 2H-C-Hh2n n nh2nhch2ohOHN 、NIAN NHCH2OHnhch2ohON II+ 3H-C-Hh2n *nh2hoh2chn n nhch2oh评分标准：写出1个反应式得2.5分，写出原因中一个要点得1分。三聚割胺-甲醛树脂不能与服醛树脂一样，采用碱-酸-碱方式合成，原因是三聚割胺中含有六个活泼氢原子，反应活性远大于尿素中的活泼氢原子,在碱性条件下，就可与羟甲基逐步缩合成大分子，而在酸性条件下，缩合反应太快，反应难以控制，会导致凝胶。2、三聚割胺-甲醛树脂与服醛树脂相比，其贮存期较短，试分析其主要的原因是什么（8分）？答：与服醛树脂相比，三聚氤胺-甲醛树脂中的胺基中的氢原子活泼性较强，其与羟甲基缩合反应较快，在贮存过程中，水溶性的三聚氤胺-甲醛树脂较易缩合形成分子量较高的聚合物而导致其水溶性下降，致使凝胶发生。故三聚氤胺-甲醛树脂的贮存期较服醛树脂短，一般来说，典型的三聚氤胺-甲醛树脂贮存期在一周左右。评分标准：答对1个要点得2分。3、三聚氤胺树脂的耐水性虽然不如酚醛树脂，但与服醛树脂相比却具有极高的耐水性，在木材加工业用三聚氤胺-尿素-甲醛共缩合树脂胶接木材。三聚氤胺尿素甲醛共缩合树脂的合成方法（4分）？ ？答：三聚氤胺尿素甲醛共缩合树脂的合成方法有两种，一种方法是使三聚氤胺和尿素在一个反应釜内同时与甲醛进行反应合成;另一种方法是将三聚氤胺和尿素分别先与甲醛反应合成三聚氤胺树脂和服醛树脂，然后再将两种树脂混合后使用。三聚氤胺尿素甲醛共缩合树脂是一种复合型的树脂，其合成原理与服醛树脂以及三聚割胺树脂基本相同。柳川等让三聚氤胺和尿素以及它们的羟甲基化合物以不同的比例组合进行反应，然后利用红外光谱对其生成产物进行解析，证明在酸性条件下是通过尿素的羟甲基和三聚氤胺的自由氨基之间进行共聚缩合反应的。评分标准：答对1个要点得1分，最多得2分。二、酚醛树脂分为热塑性与热固性两种，合成方法、配方及合成工艺都不相同。试回答下列问题（共25分）。1、写出苯酚与甲醛在碱性条件下反应生成一羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚及三羟甲基苯酚的反应式，并写出一羟甲基苯酚和二羟甲基苯酚反应逐渐形成聚合物的反应式（6分）。答：苯酚与甲醛在碱性条件下反应生成一羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚及三羟甲基苯酚的反应式及逐步生成聚合物的反应式如图式所示。h2c=o评分标准：写出第一个反应式得3分，写出第二个反应式得3分。2、从合成原理、催化剂类型、酚/醛比例、性能特点等几个方面说明热固性酚醛树脂与热塑性酚醛树脂的差异（8分）。答：其差异如表所示：热固性酚醛树脂热塑性酚醛树脂合成原理亲核加成亲电取代催化剂类型碱催化剂酸催化剂酚/醛比例酚/醛(mol:mol) 1性能特点加热固化直至不融不溶加热不固化评分标准：答对1个得1分。评分标准：写出趋势的得2分，答对1个要点得1分最多得4分。3、某工厂使用热固性酚醛树脂作为刨花板的表面浸渍以提高其耐水性，原来使用的是固含量52%的酚醛树脂，热压温度为150C,热压时间为270秒，其耐水煮性能达标。后来该厂采用47%固含量的酚醛树脂，在同样的热压条件下，发现水煮时，表面的酚醛树脂逐渐在沸水中消失，导致耐水煮性能不能够达标。试分析其原因，并提出改进意见。（5分）答：从题中的情况来看，水煮时脱胶，主要原因是酚醛树脂的固化程度不够，未完成形成交联的网状结构，因此在水煮时，胶会部分溶解于沸水中，导致脱胶。当酚醛树脂的固含量明显下降时，树脂中的水分较多，当水份挥发时，会带走很多热量，导致实际固化温度低于热压温度，导致胶粘剂的固化不完全。因此对于固含量较低的树脂应该适当提高热压温度和热压时间。评分标准：写出原因的得3分，提出改进要点的得2分。三、采用“碱、酸、碱”生产工艺合成服醛树脂时，树脂合成分成三个阶段，一是碱性条件下尿素的羟甲基化阶段，二是酸性条件下的缩合反应阶段，三是中和阶段。试回答下列问题（共30分）。1、写出在碱性条件下，尿素与甲醛反应生成一羟甲基服和二羟甲基服的反应式以及甲醛在碱性条件下发生歧化反应的反应式（9分）。答：尿素与甲醛反应生成一羟甲基脉和二羟甲基服的反应式：ooh2n-c-nh2+ ch2o 01 r h2n-c-nh-ch2ohooH2N-C-NH2+ 2CH2OHOH2C-N-C-NH-CH2OH甲醛在碱性条件下发生歧化反应的反应式：2CH2O+ H2O CH3OH + HCOOH评分标准：写出1个反应式得3分。2、采用“碱、酸、碱”生产工艺合成服醛树脂时，可以通过哪些方法来降低服醛树脂胶粘剂中游离甲醛含量（写出不少于三种方法），说明其理由，并指出人造板甲醛来源（9分）。答：可以通过下列方法来降低服醛树脂胶粘剂中的游离甲醛含量。A降低甲醛的比例，当甲醛的比例较少时，甲醛与尿素反应后，剩余的甲醛会较少，因此其游离甲醛含量会得到降低；B分批次加入尿素：加入第一批尿素时，让甲醛与尿素充分反应，剩余的甲醛再加入第二批尿素进行反应，以此类推使游离甲醛减少；C加入与甲醛能够快速反应的物质：这类物质具有与甲醛快速结合的特点，这样使体系中的游离甲醛减少，如三聚氤胺等。评分标准：写出1个方法得1分，写出一个理由的得1分，指出人造板甲醛1个来源1分，最高3分。3、试述胶体理论与经典理论对服醛树脂的固化的描述（5分）。答：经典理论认为：服醛树脂的固化是服醛树脂分子中的羟甲基与胺基中的活泼氢原子，或者羟甲基之间脱水缩合，不断使树脂分子量增加，并且交联形成网状结构的过程，最后得到完全不溶不融立体结构，使树脂得以固化。胶体理论认为用尿醛树脂体系是一个胶体体系，其固化过程是胶体凝结而成固体的过程,任何破坏胶体稳定的因素，都可能使服醛树脂发生固化。评分标准：写出经典理论的得2分，写出胶体理论的得3分。4、写出在酸性条件下，尿素与甲醛生成“Uron”尤戎的化学反应方程式，并说明其对合成脉醛树脂胶粘剂的影响（7分）。答：在酸性条件下，尿素与甲醛生成二羟甲基脉后，二羟甲基服发生首尾相接的羟基脱水反2H HNICOHCZ oNICHH2应，生成“Uron” oOOIIIIH2N-C-NH24- 2CH2O HOH2C-N-C-NH-CH9OH“Uron”对服醛树脂胶粘剂的影响：树脂中高分子量组分随着酸性增强而增加，而且可生成具有一定数量Uron环的树脂。Uron环的引入，提高了 UF树脂的缩聚程度，树脂的初粘性较好，甲醛释放量低；树脂的耐水性好，胶接制品的耐水性得到了提高。但随着树脂分子中Uron环数量增加，树脂的固化速度减慢，胶合强度降低。评分标准：写出反应式的得3分，写出影响的得4分。来表示，其中zd为圆筒的直径,幔入圆抻的胶牯剂四、浸入圆筒模型中的胶粘剂渗透深度可用式z = cos气4为浸入深度,机,为流体的表面张力，cos。为润湿角余弦，为胶粘剂粘度,t为胶粘剂渗透时间。试回答下列问题（25分）。万1、根据这一公式，依据机械理论，说明在胶接木材时，采用怎样的条件（包括温度、压力、加压时间、胶粘剂的分子量及胶粘剂的表面张力等因素）将对胶接强度产生有利的影响（10分）?答:根据机械理论，当胶粘剂足够多时，胶渗透深度越大，形成的胶接强度越高。因此根据题中所示的公式可知，当温度越高、压力越大、加压时间越长、胶粘剂的分子量越小（也就是胶粘剂粘度越低）、胶粘剂对被胶材料的润湿角越小、胶粘剂的表面张力越大时，胶粘剂渗透深度越大，对胶粘强度越有利。评分标准：答对1个要点得2分，最多得10分。2、试述胶接破坏的四种形式，当某种胶接发生胶粘剂破坏时，应该采用什么样的方法（包括胶粘剂类型，热压工艺，固化剂等方面）来进行改进（8分）？答：胶接破坏的方式有：胶粘剂破坏、被胶材料破坏、混合破坏及界面破坏这四种形式。当发生胶粘剂破坏时，说明胶粘剂的内聚强度不强，可能是胶粘剂本身内聚强度不够,或者固化不完全造成的。在固化完全的条件下，可以考虑选择固化后内聚强度较高的胶粘剂。另外，如果是固化程度不够，应该提高热压温度和时间，或者增加固化剂的用量来解决这一问题。评分标准：答对1个破坏方式得1分，改进方式答对1个要点得1分最多4分。3、用醋酸乙烯-氯乙烯-顺丁烯二酸共聚物胶接玻璃时，当改变共聚物中的舞基浓度时，发现剥离强度F与-COOH基（舞基）浓度存在如下关系：F= k -COOH n n二0.5-0.75k为常数，怎样用胶接吸附理论来解释这一现象（7分）？答：由题中式子可见，剥离强度F与-COOH基（舞基）浓度存在正相关关系，即-COOH基（舞基）浓度越高，剥离强度F越大。根据吸附理论，胶接作用力由分子之间的作用产生，由于玻璃属于极性较大的材料，因此当胶粘剂分子中的极性越大时，其胶接力越强，因此当-COOH基（舞基）浓度越高时，胶粘剂极性越强，吸附力越大，胶接力越强。评分标准：说明正相关关系的得2分，说出吸附理论的要点的得2分，答对1个要点得1分最多3分。