印刷工藝學(xué)-習(xí)題及答案 ch01

潤(rùn)濕基本理論什么是表面活性？表面活性物質(zhì)具有什么樣的性質(zhì)？在膠體化學(xué)中，把能使溶劑表面張力下降的性質(zhì)稱為表面活性；把能降低溶劑表面張力的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)。對(duì)水溶液來(lái)說(shuō)，第一類物質(zhì)是非表面活性物質(zhì)或表面惰性物質(zhì)。第二、三類物質(zhì)都是表面活性物質(zhì)。符合C曲線的表面活性物質(zhì)叫作表面活性劑。性質(zhì)：吸附性溶液中的正吸附：增加潤(rùn)濕性、乳化性、起泡性；固體表面的吸附：非極性固體表面單層吸附，極性固體表面可發(fā)生多層吸附。什么是表面活性劑？表面活性劑分為幾類？潤(rùn)濕液中為什么要選用非離子表面活性劑?表面活性劑是一種“雙親”分子，由非極性的親油（疏水）基團(tuán)和極性的親水（疏油）基團(tuán)共同構(gòu)成。在多數(shù)情況下，這兩部分分別處于分子的“兩端”，形成不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。分類：表面活性劑的種類很多，分別有乳化、潤(rùn)濕、分散、去污等作用。非離子表面活性劑在水溶液中不電離，親水基團(tuán)主要由一定數(shù)量的含氧基團(tuán)構(gòu)成，常見(jiàn)的有聚氧乙烯一（C2H4O）”一，後基一C00H等。由于其在溶液中不是離子狀態(tài)，所以穩(wěn)定性高，不受強(qiáng)電解質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽的影響，也不受酸、堿性的影響。將非離子表面活性劑加入潤(rùn)濕液后，不會(huì)和潤(rùn)濕液中的其他電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀。因此，選用非離子表面活性劑降低潤(rùn)濕液的表面張力最合適。目前，潤(rùn)濕液中使用的2080（聚氧乙烯聚氧丙烯酵）、6501（烷基醇酰胺）都是非離子表面活性劑。阿拉伯酸的分子結(jié)構(gòu)式如圖1-18所示，試回答：阿拉伯酸是表面活性劑嗎？說(shuō)明理由。答案：略Gibbs吸附定理反映了什么？它為什么較精確？在水中加入少量的表面活性劑，水的表面張力就會(huì)顯著下降。這是因?yàn)楸砻婊钚詣┑姆肿佑捎H水的極性基團(tuán)和親油的非極性基團(tuán)構(gòu)成。當(dāng)它溶于水后，根據(jù)極性相似相溶的化學(xué)原理，表面活性劑分子的極性端傾向于留在水中，而非極性端傾向于翹出水面或朝向非極性的有機(jī)溶劑。每個(gè)表面活性劑分子都有這種傾向，這就必然造成表面活性劑的分子傾向于分布在溶液的表面（或界面）上。所以，溶液表面張力下降的程度取決于溶液表面（或界面）吸附的表面活性劑的量，即取決于表面活性劑在表面的濃度。Gibbs吸附定理為計(jì)算表面活性劑分子(離子)的表面吸附量提供了較為精確的定量計(jì)算公式，利用這個(gè)公式，可以探討表面活性劑分子(離子)在溶液表面及溶液內(nèi)部的存在形式，掌握表面活性劑使溶液表面張力降低的原理。但在使用Gibbs公式時(shí)要注意，它只適用于濃度比較低的溶液。應(yīng)用廠-C曲線，試分析溶液表面膜的狀態(tài)。略用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)法計(jì)算表面活性劑月桂醇聚氧乙烯醵Ci2H25O(C2H4O)]0H的HLB值。并根據(jù)它的HLB值，說(shuō)明它的用途。試分析H3PO4、NH4H2PO4在潤(rùn)版版液中的作用。什么是表面活性劑的臨界膠束濃度？它和溶液的表面張力有什么關(guān)系？溶液開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)的濃度叫作臨界膠束濃度(CMC),溶液的表面張力恰好也達(dá)到極限值。當(dāng)溶液濃度較低時(shí)，溶液表面的表面活性劑分子較少，分子采取平臥方式,碳?xì)滏溑c液面平行，表面膜的分子密度小。隨著溶液濃度的增大，表面張力呈直線下降，為F-C曲線的直線部分。當(dāng)溶液的濃度繼續(xù)增大時(shí)，溶液表面的表面活性劑分子數(shù)量也隨之增多，分子的自由運(yùn)動(dòng)受到限制，相互產(chǎn)生作用力，分子的碳氧鏈不能再處于平臥狀態(tài)，而變成了斜向豎立狀態(tài),此時(shí)，表面張力的降低不再與溶液濃度保持直線關(guān)系，為F-C曲線的直線向水平線過(guò)渡的曲線部分。如果繼續(xù)增加溶液濃度，則溶液表面完全由表面活性劑分子組成，成為密集的表面活性劑單分子層。每一個(gè)分子的碳?xì)滏湺汲手绷顟B(tài)，垂直于液面表面膜的濃度已達(dá)飽和，完全變成了表面活性劑分子的表面。在這種情況下，若再增加溶液濃度，則單分子層中已沒(méi)有表面活性劑分子的“容身之地”，表面活性劑分子間只好聚集成膠團(tuán)，表面張力也不再下降，達(dá)到了極限值，為F-C曲線中的水平部分。表面活性劑在液-固界面上的吸附原理是什么？單分子層吸附有哪幾種方式？吸附原理：在表面活性劑濃度不大的水溶液中，一般認(rèn)為表面活性劑在液-固界面上是以單分子層吸附的，并可能以下列方式進(jìn)行。（1）離子對(duì)吸附：表面活性劑分子吸附于具有相反電荷、未被反離子占據(jù)的表面上。處于水溶液中的金屬表面大多帶負(fù)電，所以金屬固體能很容易地吸附帶正電的表面活性劑離子。（2）氫鍵吸附：表面活性劑分子或離子與固體表面的極性基團(tuán)形成氫鍵，使得表面活性劑分子在液-固界面上發(fā)生吸附。非離子表面活性劑比較容易發(fā)生這種吸附，如醇類及帶有較長(zhǎng)碳氧鏈的非離子表面活性劑。平版印刷中使用的鋅鋁版經(jīng)過(guò)處理之后，都帶有一個(gè)親水鹽層或氧化層，這層物質(zhì)帶有很多極性基團(tuán)，因此潤(rùn)濕液中的表面活性劑有在版面上發(fā)生氫鍵吸附的可能性。（3）London力吸附：此種吸附總是隨著吸附物分子的大小而變化，而且在任何場(chǎng)合都能發(fā)生（不管吸附物分子是否帶電）。但這種吸附依靠的是分子間十分微弱的引力，因此，這種吸附是不牢固的，而且在許多情況（尤其是當(dāng)離子表面活性劑在液-固界面上發(fā)生吸附時(shí)）下不是液-固界面上發(fā)生吸附的主要形式。（4）離子交換吸附：吸附于固體表面的反離子被同極性的表面活性劑離子取代。表面活性劑的離子較大，因而具有較大的London力，它可把帶同電荷的、較小的吸附離子從液-固界面上替換下來(lái)。固體表面存在的多余價(jià)鍵力也可以使表面活性劑在液-固界面上發(fā)生吸附。這幾種吸附原理是目前對(duì)液-固界面的吸附情況較為流行的解釋。因?yàn)橐?固界面的吸附情況十分復(fù)雜，所以從理論上徹底弄清物質(zhì)在液-固界面上的吸附還存在一定困難。乳狀液有幾種類型？如何區(qū)分？膠印中通常以哪種形式發(fā)生乳化。乳狀液的類型通常有以下三種:1)水包油型(O/W)內(nèi)相為油,外相為水,如人乳、牛奶等。2)油包水型(W/O)內(nèi)相為水,外相為油,如原油、油性化妝品等。3)套圈形由水相和油相一層一層交替分散形成的乳狀液,主要有油包水再包油(O/W/O)和水包油再包水(W/O/W)兩種形式。乳狀液類型的鑒別主要有:1)稀釋法利用乳狀液能夠與其外相液體混溶的特點(diǎn),以水或油性液體稀釋乳狀液便可以確定其類型。2)染料法將少量水溶性染料加入乳狀液中,若整體被染上顏色,表明乳狀液是O/W型;若只有分散的液滴帶色,表明乳狀液是W/O型。如果使用油性染料,則情況相反。3)電導(dǎo)法O/W型乳狀液的導(dǎo)電性好,W/O型乳狀液的導(dǎo)電性差,測(cè)定分散體系的導(dǎo)電性即可判斷乳狀液的類型。4)濾紙潤(rùn)濕法將一滴乳狀液滴于濾紙上,若液體迅速鋪展,在中心留下液滴,則表明乳狀液為O/W型;若不能鋪展,則該乳狀液為W/O型。加入到潤(rùn)濕液中的非離子表面活性劑應(yīng)符合哪些基本要求？試以非離子表面活性劑2080為例進(jìn)行說(shuō)明。表面活性劑含量不能超過(guò)千分之一，否則對(duì)油墨的乳化增大。非離子表面活性劑潤(rùn)濕液有什么優(yōu)點(diǎn)？使用非離子表面活性劑潤(rùn)濕液時(shí)，應(yīng)注意哪些問(wèn)題。如果在水中添加2080非離子表面活性劑，欲使溶液表面張力降至0.04N/m時(shí)，溶液濃度只需0.1%就可以達(dá)到，但若用酒精潤(rùn)版液，濃度要在25%左右。使用2080非離子表面活性劑潤(rùn)版液，不僅降低了表面張力、減少成本，還具有無(wú)揮發(fā)性、無(wú)毒性及無(wú)爆燃危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。注意的問(wèn)題：表面活性劑含量不能超過(guò)千分之一，否則對(duì)油墨的乳化增大。非離子表面活性劑2080的分子結(jié)構(gòu)式如圖1-19所示。試根據(jù)格里芬定律說(shuō)明其親水與親油的性能。答案：略試分析油墨在墨輻上附著的條件。表面活性劑會(huì)在乳狀液的水油界面上發(fā)生吸附并定向排列，形成具有一定強(qiáng)度的界面膜，對(duì)分散相的液滴起到保護(hù)作用。如果這層膜帶電，那么乳