2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——制備高性能油墨的資源化學(xué)方法考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有多個(gè)正確選項(xiàng)，請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。多選、錯(cuò)選、漏選均不得分。）1.下列哪些材料或組分通常被認(rèn)為是高性能油墨中可再生成膜物質(zhì)的有益來源或其本身？（）A.改性淀粉B.纖維素衍生物C.蛋白質(zhì)（如酪蛋白、大豆蛋白）D.傳統(tǒng)石油基樹脂（如環(huán)氧樹脂、聚氨酯）E.天然橡膠2.在高性能油墨中，使用納米填料（如納米二氧化硅、碳納米管）的主要目的包括哪些？（）A.提高油墨的導(dǎo)電性（用于導(dǎo)電油墨）B.降低油墨的成本C.增強(qiáng)油墨的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性D.改善油墨的疏水性E.提高油墨的分散穩(wěn)定性和流變性能3.依據(jù)綠色化學(xué)原則，在油墨制備的資源化學(xué)方法中，以下哪些做法是值得提倡的？（）A.使用可再生資源替代部分不可再生資源B.最大限度地提高原子經(jīng)濟(jì)性，減少副產(chǎn)物生成C.選擇低毒、環(huán)境友好的溶劑和助劑D.采用催化加氫等高能耗方法合成油墨組分E.提高油墨組分的可生物降解性4.對(duì)于高性能的功能性油墨（如導(dǎo)電油墨、防偽油墨），其油墨組分的資源化學(xué)制備方法可能涉及哪些技術(shù)？（）A.精確的化學(xué)合成與分子設(shè)計(jì)B.對(duì)天然功能分子的提取與純化C.納米材料的可控合成與表面改性D.廢棄高分子材料的化學(xué)回收與再利用E.物理方法（如機(jī)械研磨）的純化二、填空題（每空2分，共20分。）1.油墨的性能主要由其組分決定，其中成膜物質(zhì)（粘結(jié)劑）賦予油墨______、______和一定的強(qiáng)度；顏料則決定油墨的顏色、______和遮蓋力。2.利用資源化學(xué)方法制備高性能油墨，不僅要關(guān)注性能提升，還需考慮原料的______、制備過程的______以及最終產(chǎn)品的______。3.從廢舊電子元件中提取貴金屬用于導(dǎo)電油墨制備，是資源化學(xué)中______利用的典型實(shí)例，體現(xiàn)了變廢為寶的學(xué)科特色。4.天然高分子如______、______等，經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)改性（如接枝、交聯(lián)），可以顯著改善其作為油墨成膜物質(zhì)的______和______。5.納米技術(shù)在油墨中的應(yīng)用，使得油墨不僅限于傳統(tǒng)的色彩表現(xiàn)，還實(shí)現(xiàn)了如______、______等功能。三、簡答題（每小題5分，共20分。）1.簡述利用淀粉制備環(huán)保型油墨時(shí)，通常需要進(jìn)行哪些化學(xué)改性的目的。2.解釋為什么納米填料的尺寸和表面性質(zhì)對(duì)其在油墨中的分散性和對(duì)油墨最終性能的影響至關(guān)重要。3.簡述在油墨制備中，選擇合適的溶劑或分散介質(zhì)時(shí)，資源化學(xué)角度需要考慮哪些因素。4.闡述“原子經(jīng)濟(jì)性”在油墨核心組分（如樹脂、顏料）合成中的意義。四、論述題（每小題10分，共30分。）1.論述將廢舊塑料通過資源化學(xué)方法轉(zhuǎn)化為可用于特種油墨（如導(dǎo)熱油墨、功能性包裝油墨）的原料時(shí)，可能面臨的主要挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)策略。2.以導(dǎo)電油墨為例，論述其在制備和應(yīng)用中如何體現(xiàn)資源化學(xué)的理念和方法，并分析其發(fā)展前景。3.比較利用天然可再生資源（如纖維素、蛋白質(zhì)）制備高性能油墨與使用傳統(tǒng)石油基資源制備油墨在資源利用效率、環(huán)境影響和經(jīng)濟(jì)成本方面的差異，并探討天然可再生資源化用的潛力和限制。---試卷答案一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有多個(gè)正確選項(xiàng)，請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。多選、錯(cuò)選、漏選均不得分。）1.(A,B,C)解析：改性淀粉、纖維素衍生物、蛋白質(zhì)等都是來源于可再生生物質(zhì)資源的材料，經(jīng)過化學(xué)處理可以改善其性能，作為油墨成膜物質(zhì)或添加劑，符合資源化學(xué)的高效、可持續(xù)利用原則。傳統(tǒng)石油基樹脂和天然橡膠來源于不可再生資源。2.(A,C,E)解析：納米填料因其獨(dú)特的尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，在高性能油墨中可用來提高導(dǎo)電性（特別是碳納米管、金屬納米顆粒）、增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性、改善分散穩(wěn)定性和流變性能。降低成本（B）并非其主要目的，甚至可能增加成本。疏水性（D）是特定表面處理后的效果，不是普遍目的。3.(A,B,C,E)解析：綠色化學(xué)原則強(qiáng)調(diào)使用可再生資源（A）、提高原子經(jīng)濟(jì)性（B）、選用環(huán)境友好的化學(xué)品（C）以及提高產(chǎn)品可降解性（E）。催化加氫（D）通常能耗較高，不一定符合綠色化學(xué)的節(jié)能原則。4.(A,B,C,D)解析：導(dǎo)電油墨、防偽油墨等功能性油墨的制備常涉及精確的化學(xué)合成（A）、天然功能分子的提?。˙）、納米材料的先進(jìn)制備與改性（C）以及廢棄物的化學(xué)回收利用（D）。物理方法（E）如研磨是后處理，不屬于化學(xué)制備方法本身。二、填空題（每空2分，共20分。）1.儲(chǔ)存性、印刷適性、遮蓋力2.可再生性、環(huán)境友好性（或原子經(jīng)濟(jì)性）、環(huán)境友好性（或可降解性）3.循環(huán)4.纖維素、殼聚糖；交聯(lián)密度、成膜性5.導(dǎo)電性、傳感性（或信息存儲(chǔ)、防偽等）三、簡答題（每小題5分，共20分。）1.解析思路：淀粉本身成膜性較差，直接使用易出現(xiàn)脆性大、耐水性差、成膜溫度高等問題?；瘜W(xué)改性目的在于克服這些缺點(diǎn)，賦予其所需的柔韌性、強(qiáng)度、耐水性、耐熱性、印刷適應(yīng)性（如快速干燥、良好流平性）等性能，從而滿足不同高性能油墨的應(yīng)用需求。常見的改性方法包括醚化（提高親水性、柔韌性）、酯化（提高耐水性、硬度）、接枝共聚（引入特殊官能團(tuán)，如導(dǎo)電性、阻燃性）等。2.解析思路：納米材料的特性與其尺寸在納米尺度（1-100nm）下表現(xiàn)出的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)密切相關(guān)。當(dāng)填料尺寸達(dá)到納米級(jí)別時(shí)，其比表面積急劇增大，表面原子占比很高，表面能和表面活性也顯著增強(qiáng)。這些因素直接影響其在油墨基體中的分散狀態(tài)。良好的分散是避免團(tuán)聚、確保油墨穩(wěn)定性和實(shí)現(xiàn)預(yù)期性能（如導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性、增強(qiáng)材料的補(bǔ)強(qiáng)效果）的關(guān)鍵。填料的表面性質(zhì)（如表面能、表面官能團(tuán)）則決定了其與油墨基體的相互作用力（親和性或排斥性），進(jìn)而影響分散的穩(wěn)定性。通過適當(dāng)?shù)谋砻娓男裕ㄈ鐂ilanization處理），可以調(diào)節(jié)填料表面能，增強(qiáng)其與基體的相容性，促進(jìn)均勻分散。3.解析思路：從資源化學(xué)角度看，選擇溶劑或分散介質(zhì)時(shí)需考慮：①資源來源與可持續(xù)性：優(yōu)先選用可再生資源衍生的溶劑（如植物油、醇類）或環(huán)保型溶劑（如水、超臨界流體），減少對(duì)不可再生化石資源的依賴。②環(huán)境友好性：選擇低毒、低揮發(fā)性、低生物累積性的介質(zhì)，減少生產(chǎn)和使用過程中的環(huán)境污染。③經(jīng)濟(jì)性：考慮溶劑的成本、安全性（易燃性、腐蝕性）、回收利用的可能性及能耗。④與油墨組分的相容性：溶劑必須能良好溶解或分散油墨中的成膜物質(zhì)、顏料、助劑等，確保油墨的均一性和最終性能。⑤對(duì)最終產(chǎn)品的影響：溶劑的殘留或揮發(fā)特性會(huì)影響油墨的干燥速度、固化程度、耐久性及環(huán)保性。4.解析思路：原子經(jīng)濟(jì)性（AtomEconomy）是指化學(xué)反應(yīng)中，欲獲得的目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量占反應(yīng)物總質(zhì)量的百分比。在油墨核心組分（如合成樹脂、顏料改性劑）的化學(xué)合成中，追求高原子經(jīng)濟(jì)性意味著盡可能多的原料原子被轉(zhuǎn)化并包含在目標(biāo)產(chǎn)物分子中，從而最大限度地減少了副產(chǎn)物的生成。這有助于：①提高原料利用效率，降低成本。②減少廢棄物產(chǎn)生，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)，符合綠色化學(xué)原則。③可能簡化后續(xù)分離純化過程。對(duì)于高性能油墨，合成高純度、目標(biāo)分子量可控的組分至關(guān)重要，高原子經(jīng)濟(jì)性的合成路線通常能更好地滿足這些要求。四、論述題（每小題10分，共30分。）1.解析思路：廢舊塑料資源化學(xué)轉(zhuǎn)化為油墨原料面臨的挑戰(zhàn)主要包括：①成分復(fù)雜多樣：塑料種類繁多（PE,PP,PVC,PET,ABS等），化學(xué)結(jié)構(gòu)差異大，難以統(tǒng)一處理。②化學(xué)惰性：許多塑料（如PE,PP）化學(xué)鍵穩(wěn)定，難以通過常規(guī)方法降解或解聚。③雜質(zhì)干擾：廢塑料中常含有穩(wěn)定劑、增塑劑、色母料等添加劑，這些雜質(zhì)可能影響油墨性能或難以去除。④回收技術(shù)瓶頸：現(xiàn)有的化學(xué)回收技術(shù)（如催化裂解、裂解氣化、熱解）可能存在能耗高、設(shè)備投資大、產(chǎn)物選擇性控制難、可能產(chǎn)生有害氣體等問題。⑤經(jīng)濟(jì)成本：化學(xué)回收成本通常高于傳統(tǒng)原料生產(chǎn)，市場競爭力有待提高。應(yīng)對(duì)策略可考慮：開發(fā)高效、低成本的化學(xué)降解或解聚新方法（如生物催化、新型催化體系）；設(shè)計(jì)能夠處理多種塑料或特定塑料混合物的集成化回收工藝；加強(qiáng)對(duì)回收產(chǎn)物（如單體、低聚物、化學(xué)改性塑料）的純化和性能評(píng)價(jià)；通過政策支持、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同降低成本，拓展其在特種油墨等高附加值領(lǐng)域的應(yīng)用。2.解析思路：導(dǎo)電油墨的制備和應(yīng)用充分體現(xiàn)了資源化學(xué)的理念和方法：①資源利用：導(dǎo)電油墨的核心在于導(dǎo)電填料。傳統(tǒng)上使用貴金屬粉末（銀），資源稀缺且成本高。資源化學(xué)推動(dòng)了對(duì)廉價(jià)、環(huán)保的非貴金屬導(dǎo)電填料（如炭黑、石墨烯、碳納米管、金屬氧化物納米顆粒）的開發(fā)和應(yīng)用，特別是利用低成本碳源（如生物質(zhì)、化石資源副產(chǎn)品）制備碳基導(dǎo)電材料，體現(xiàn)了資源的高效利用和替代。②化學(xué)方法：導(dǎo)電油墨的制備離不開化學(xué)合成與加工。如通過化學(xué)氣相沉積（CVD）制備碳納米管或石墨烯；通過溶膠-凝膠法、水熱法等制備金屬氧化物納米顆粒；通過表面改性技術(shù)（如silanization）改善導(dǎo)電填料與油墨基體（通常是聚合物）的相容性，提高分散性和導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成效率。③性能設(shè)計(jì)：通過選擇不同種類、形貌、尺寸的導(dǎo)電填料，以及設(shè)計(jì)合適的油墨配方（包括成膜物質(zhì)、基料、溶劑），可以精確調(diào)控導(dǎo)電油墨的導(dǎo)電率、穩(wěn)定性、印刷性能、柔韌性、耐候性等，滿足不同應(yīng)用場景（如柔性電子、RFID標(biāo)簽、傳感器、防靜電涂層）的需求，體現(xiàn)了化學(xué)方法在性能定制方面的優(yōu)勢。④可持續(xù)性：開發(fā)基于可再生資源或廢舊材料（如回收塑料制備的炭黑）的導(dǎo)電填料和油墨體系，以及關(guān)注油墨的環(huán)保性（如低VOCs溶劑），符合資源化學(xué)和綠色化學(xué)的發(fā)展方向。發(fā)展前景廣闊，隨著物聯(lián)網(wǎng)、柔性電子等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求不斷增長。3.解析思路：天然可再生資源（如纖維素、蛋白質(zhì)）與石油基資源在油墨制備方面的比較及潛力與限制如下：|方面|天然可再生資源(纖維素、蛋白質(zhì)等)|石油基資源(傳統(tǒng)樹脂、溶劑等)||------------|--------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------||資源來源|生物質(zhì)（植物、動(dòng)物），來源廣泛、可持續(xù)|地下化石燃料，不可再生，儲(chǔ)量有限||環(huán)境影響|生產(chǎn)過程通常能耗較低，排放較少；產(chǎn)品易生物降解；總體更環(huán)保|開采、加工能耗高，易產(chǎn)生污染；產(chǎn)品大多難以降解，環(huán)境負(fù)擔(dān)重||經(jīng)濟(jì)成本|原料成本可能波動(dòng)，但總體可負(fù)擔(dān)性較好；部分技術(shù)成熟|原料價(jià)格受國際市場影響大，成本相對(duì)穩(wěn)定但高位；技術(shù)成熟，規(guī)模效應(yīng)顯著||油墨性能|成膜性、柔韌性、生物相容性好；但強(qiáng)度、耐熱性、耐化學(xué)性可能較差，需改性|強(qiáng)度、硬度、耐熱性、耐化學(xué)性通常較好；柔韌性、環(huán)保性相對(duì)較差||制備方法|化學(xué)改性（醚化、酯化、接枝）、物理處理（磨漿）|化學(xué)合成（加聚、縮聚）、溶劑溶解、乳化||可持續(xù)性|符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是未來的發(fā)展方向|資源枯竭和環(huán)境問題日益嚴(yán)重，面臨轉(zhuǎn)型壓力|潛力：天然可再生資源基油墨具有環(huán)境友好、資源可持續(xù)、生物相容性好等顯著優(yōu)勢，特別適用于對(duì)環(huán)保要求高、可生物降解的場合（如食品包裝、紙品印刷、臨時(shí)性標(biāo)識(shí)）。通過化學(xué)改性，可以大幅提升其性能，拓展應(yīng)用范圍，如高強(qiáng)度紙張油墨、可降解塑料油墨、生物基功能性油墨等。隨著生物催化、綠色化學(xué)合成技