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普考申論題 109年 [化學工程] 工業化學概要

第 一 題

📖 題組:
請回答下列關於聚異氰胺PU水性塗料的問題: (一)說明水性塗料之定義,從分子量由小而大,可區分為那三類?目前全世界都積極發展水性塗料的動機為何?(15分) (二)寫出聚異氰胺之基本結構,說明其良好的水相容性質之由來。(5分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

說明水性塗料之定義,從分子量由小而大,可區分為那三類?目前全世界都積極發展水性塗料的動機為何?(15分)

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看到這題,首先應明確定義水性塗料的核心特徵(以水取代有機溶劑作為分散介質)。接著,運用物理化學中溶液與膠體的概念,依據樹脂在水中的型態(真溶液、膠體、乳液)來對應分子量由小到大的三種分類。最後,針對發展動機,可從『環保(降低VOCs)』、『工安(不易燃、低毒性)』與『資源永續(減少石化溶劑依賴)』三個構面進行條列式論述,以展現專業廣度。

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【破題】 水性塗料因以水取代傳統有機溶劑,具備低污染、高安全性等特質,已成為現代綠色化學工業的重要發展趨勢。 【論述】

小題 (二)

寫出聚異氰胺之基本結構,說明其良好的水相容性質之由來。(5分)

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面對這類聚合物結構與物性關聯題,首先寫出聚氨酯(PU)的核心官能基(胺基甲酸酯鍵),接著切入『疏水轉親水』的改質機制。強調在聚合物鏈中引入離子型(如羧酸鹽)或非離子型(如聚醚)親水基團,藉由靜電排斥力或氫鍵作用來解釋其穩定的水相容性。

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【破題】 聚異氰胺(通常指聚氨酯,Polyurethane, PU)本身多為疏水性,其水性塗料的關鍵在於分子結構中引入了親水性基團,使其能在水中形成穩定的乳液或分散體。 【論述】

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