學(xué)生膠粘劑試驗(yàn)

1、膠粘劑實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)張曉燕編河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院木材科學(xué)與工程系二OO二年一月實(shí)驗(yàn)一水溶性酚醛樹(shù)脂的制造1實(shí)驗(yàn)二月尿醛樹(shù)脂的制造2實(shí)驗(yàn)三聚醋酸乙烯酯乳膠的制造3實(shí)驗(yàn)四固體含量的測(cè)定4實(shí)驗(yàn)五粘度的測(cè)定5實(shí)驗(yàn)六游離甲醛的測(cè)定8實(shí)驗(yàn)一月尿醛樹(shù)脂的制造該樹(shù)脂是尿素與甲醛經(jīng)加成縮聚反應(yīng)制成的初期月尿醛樹(shù)脂，加入固化劑（有時(shí)要加入填料等輔助材料）即成膠液，可用于壓制膠合板和碎料板。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握胭醛樹(shù)脂的實(shí)驗(yàn)室制造方法。2 .了解月尿醛樹(shù)脂的形成過(guò)程。3 .了解減壓蒸儲(chǔ)原理及減壓蒸儲(chǔ)裝置的操作方法。二、器設(shè)備合成裝置：包括電動(dòng)攪拌器、三口燒瓶、球形冷凝管、溫度計(jì)、攪拌軸套或水封、攪拌棒、水（油）浴鍋、加

2、熱器。臺(tái)秤、燒杯。三、制造方法1 .配方尿素（100%）60克甲醛（37%）129.8克（123ml）氫氧化鈉（30%）適量氯化錢(qián)（20%）適量2 .操作步驟（1）將甲醛加入三口燒瓶，開(kāi)動(dòng)攪拌器。用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至8,升溫至40Co（2）加入一次尿素（為總量的3/4）,在20分鐘內(nèi)溫度升至90C,保溫20分鐘，用氯化錢(qián)溶液調(diào)PH值至6,繼續(xù)在90c保溫20分鐘。（3）加入二次尿素（為總量的1/4）,升溫至95+2C,約30分鐘出現(xiàn)混濁，混濁15分鐘降溫至70C,用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值到7。（4）將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至克氏燒瓶中進(jìn)行減壓脫水（真空度為650670毫米汞柱，內(nèi)部溫度低于70C）,脫水

3、量為甲醛溶液含水量的40%。脫水后冷卻至40c放料。3 .技術(shù)指標(biāo)外觀：乳白色粘稠液體粘度：2501000mPas（0.251.00Pas）固體含量：大于60%游離醛：不大于2.5%PH值：7.07.5四、思考題1 .計(jì)算原料配方的摩爾比。2 .分析樹(shù)脂形成過(guò)程，寫(xiě)出初期月尿醛樹(shù)脂的生成反應(yīng)。PH值下降的現(xiàn)象？為什么會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)3 .在反應(yīng)過(guò)程中，你有沒(méi)有觀察到反應(yīng)液自動(dòng)升溫和象？實(shí)驗(yàn)二水溶性酚醛樹(shù)脂的制造該樹(shù)脂是苯酚與甲醛經(jīng)加成縮聚反應(yīng)制成的水溶性初期酚醛樹(shù)脂，涂膠單板不需要低溫干燥可直接壓制膠合板。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握酚醛樹(shù)脂的實(shí)驗(yàn)室制造方法；2 .了解水溶性酚醛樹(shù)脂的形成過(guò)程；3 .學(xué)

4、會(huì)安裝和使用實(shí)驗(yàn)室合成樹(shù)脂的裝置。二、儀器合成裝置：同實(shí)驗(yàn)一。臺(tái)秤、燒杯。三、制造方法1 .配方苯酚（100%）（1）50克甲醛（37%）86.3克氫氧化鈉（30%）35.5克2 .操作步驟（1）在教師指導(dǎo)下，安裝、調(diào)試合成裝置。（2） 將熔化的苯酚加入三口燒瓶，開(kāi)動(dòng)攪拌器，依次加入氫氧化鈉溶液和一次甲醛溶液（為總量的4/5）。（3） 開(kāi)始加熱，在4050分鐘內(nèi)使溫度均勻生至94i2C（注意放熱反應(yīng)，勿使膠液噴出！）,保溫15分鐘。（4）降溫至80C,加入二次甲醛溶液（為總量的1/5）,加完后使內(nèi)部溫度升至94蟲(chóng)C,保溫。（5）保溫20分鐘，開(kāi)始測(cè)粘度（2）。當(dāng)粘度達(dá)到要求時(shí)，立即倒出水浴鍋中

5、的熱水，加入冷水冷卻，當(dāng)內(nèi)部溫度降至40c以下，放料。注：（1）苯酚實(shí)際用量=純苯酚用量/苯酚的Z度（）（2）粘度調(diào)制可用氣泡粘度計(jì)，當(dāng)流動(dòng)秒數(shù)達(dá)48秒（20C）即達(dá)到粘度要求。氣泡粘度計(jì)測(cè)定粘度較差，一般只用于樹(shù)脂生產(chǎn)中粘度的調(diào)制。3 .樹(shù)脂技術(shù)指標(biāo)外觀：紅褐色透明粘液粘度：4001100mPas（0.401.10Pas）固體含量：大于45%游離酚：小于1.5%貯存期：大于20天（20C）四、思考題1 .計(jì)算原料配方的摩爾比。2 .分析該樹(shù)脂生產(chǎn)的工藝類(lèi)型。3 .寫(xiě)出初期酚醛樹(shù)脂的生成反應(yīng)。4 .在反應(yīng)過(guò)程中，氫氧化鈉的作用是什么？5 .在加料次序上，為什么合成月尿醛樹(shù)脂時(shí)先加甲醛，而合成酚

6、醛樹(shù)脂時(shí)一般先加苯酚?實(shí)驗(yàn)三聚醋酸乙烯酯乳液的制造該乳膠是醋酸乙烯酯單體經(jīng)乳液聚合反應(yīng)制得的高聚物水乳液，它可直接做膠粘劑使用，也可以加入各種顏料、助劑制成涂料（乳膠漆）。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握聚醋酸乙烯乳膠的實(shí)驗(yàn)室制造方法；2 .了解乳液聚合方法和乳膠形成過(guò)程。二、儀器合成裝置：見(jiàn)實(shí)驗(yàn)一臺(tái)秤、燒杯、100ml滴液漏斗、10ml小量筒三、制造方法100克100克I .12克（34滴）0.3克0.3克II .2克1.配方醋酸乙烯酯聚乙烯醇溶液（8.8%）辛烷基苯酚聚氧乙烯醛（OP-10）過(guò)硫酸俊碳酸氫鈉鄰苯二甲酸二丁酯2 .操作步驟（1） 合成裝置安裝調(diào)試好后，把聚乙烯醇溶液和OP10加入三口燒

7、瓶中，開(kāi)動(dòng)攪拌器，然后加入單體20克，過(guò)硫酸俊水溶液3ml。加熱水浴，控制浴溫65C。（聚合反應(yīng)過(guò)程有明顯放熱現(xiàn)象，注意觀察?。?） 取下三口燒瓶上的溫度計(jì)，裝上滴液漏斗，向滴液漏斗加單體40克，滴加到三口燒瓶中（速度不能快，一滴一滴加入）。加完后，加入1.5ml過(guò)硫酸錢(qián)溶液，再滴加余下的40克單體，單體滴完再加1.5ml過(guò)硫酸錢(qián)溶液。取下滴液漏斗，裝上溫度計(jì)，加熱回流，至內(nèi)部溫度升至9095c無(wú)回流。如反應(yīng)液溫度偏低（85C以下），可補(bǔ)加1.5ml過(guò)硫酸錢(qián)溶液，如內(nèi)溫仍升不到90c以上，可把余下的1.5ml過(guò)硫酸俊溶液加入，直至內(nèi)溫升至90c以上。（3） 在9095C,保溫10分鐘，冷卻至

8、50c以下，加入碳酸氫鈉溶液（預(yù)先用5ml水溶解），再加入鄰苯二甲酸二丁酯，攪拌均勻，出料。3 .技術(shù)指標(biāo)外觀：乳白色粘稠液體，均勻而無(wú)明顯粒子粘度：15004000mPas（20）（1.54.0Pas）粒度：15dmPH值：46四、思考題1 .配方中各組分的作用是什么？2 .你有沒(méi)有觀察到放熱現(xiàn)象？為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？3 .反應(yīng)后期，內(nèi)溫在85c以下，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間回流現(xiàn)象，原因是什么？怎樣處理？4 .在反應(yīng)過(guò)程中，有沒(méi)有出現(xiàn)異?，F(xiàn)象？你是怎樣處理的？為什么這樣處理？5 .用圖示法表示乳液聚合的反應(yīng)機(jī)理，并加以說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)四固體含量的測(cè)定固體含量是在規(guī)定的測(cè)試條件下，測(cè)得的膠粘劑中非揮發(fā)

9、性物質(zhì)的重量百分?jǐn)?shù)。一、原理加熱使膠粘劑中揮發(fā)成分蒸發(fā)，剩余物重量與試樣重量比值，以百分?jǐn)?shù)表示就是固體含量。用烘干法測(cè)固體含量有常壓烘干法和減壓烘干法。測(cè)試條件（溫度、時(shí)間、常壓烘干還是減壓烘干、減壓烘干的真空度等）不同，所得數(shù)鋸相差懸殊，最大可達(dá)5%。一般地說(shuō)，用常壓烘干法測(cè)固體含量溫度較高、加熱時(shí)間較長(zhǎng)，否則揮發(fā)成分不能完全揮發(fā)掉。但高溫、長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)使膠粘劑中的樹(shù)脂發(fā)生不同程度的分解反應(yīng)，也會(huì)使縮聚類(lèi)樹(shù)脂進(jìn)一步縮聚,生成低分子物質(zhì)。由于揮發(fā)成分增加，使測(cè)定的固體含量值偏低。由上可知，測(cè)定固體含量盡量避免高溫或長(zhǎng)時(shí)間加熱。和常壓法比較，減壓烘干法具有低溫、快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)?，減壓烘

10、干可降低水分子及其它揮發(fā)物分子從膠液中逸出膠液表面所需要的能量，從而加速揮發(fā)物的蒸發(fā)，烘干過(guò)程可在較低溫度下，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)完成，減少了樹(shù)脂分解或進(jìn)一步縮聚的可能性。常壓法操作簡(jiǎn)單，減壓法操作比較復(fù)雜。二、儀器1.瓷皿：直徑24mm2.真空烘箱3.分析天平：感量0.1mg4.干燥器三、四、操作步驟四、計(jì)算固體含量按下式計(jì)算：式中：R固體含量，;m2m1R=M00%mm1在預(yù)先洗凈干燥恒重的瓷皿中，用分析天平稱取11.2g試樣，將瓷皿放入恒定溫度的真空烘箱內(nèi)，按下表規(guī)定的干燥條件干燥，然后取出放入干燥器內(nèi)，冷卻20min稱重。要求平行測(cè)兩個(gè)試樣。膠粘劑種類(lèi)試樣重（g）干燥溫度（C）干燥時(shí)間（min）

11、真空度（mmHg）月尿醛、三聚鼠胺樹(shù)脂1-1.2100+56010-20水溶性酚醛樹(shù)脂1-1.2120+512010-20m瓷皿與干燥后樹(shù)脂的重量，g;m1瓷皿的重量，g;m2瓷皿與干燥前樹(shù)脂的重量，g。740mmHg,則真空度為：760-注：（1）一般彈性式真空表的刻度采用負(fù)壓式。如真空表讀數(shù)為740=20（mmHg）。（2）醇溶性酚醛樹(shù)脂與三聚鼠胺樹(shù)脂在80c時(shí)放入烘箱，達(dá)到100c開(kāi)始抽真空，以防樣品飛濺造成損失。（3）平行測(cè)定兩個(gè)試樣。平行結(jié)果之差不大于1.0%。五、六、思考題1 .為什么說(shuō)用烘干法測(cè)定的是固體含量而不是樹(shù)脂含量？2 .試述用常壓烘干法和減壓烘干法的優(yōu)缺點(diǎn)。3 .如果你

12、測(cè)試的結(jié)果不準(zhǔn)確，請(qǐng)分析一下原因。實(shí)驗(yàn)六游離甲醛的測(cè)定、氨基樹(shù)脂游離甲醛的測(cè)定法（一）方法原理：在樣品中加入氯化錢(qián)溶液和一定量的氫氧化鈉，使生成的氫氧化錢(qián)和樹(shù)脂中甲醛反應(yīng)，生成六次甲基四俊，再用鹽酸滴定剩余的氫氧化錢(qián)。NH4Cl+NaOHNaCl+NH40H6HCHO+4NH40H(CH2)6N4+10H2ONH40H+HCl>NH4C1+H20(二)儀器1.電子天平：感量0.1mg。3.移液管：10ml;（三）試劑2.碘價(jià)并S:250ml;4.滴定管：25ml（酸式）。1. 澳甲酚綠一甲基紅混合指示劑：三份0.1%澳甲酚綠乙醇溶液與一份0.2%甲基紅乙醇溶液,混合搖勻。2. 0.1%混

13、合指示劑：兩份0.1%甲基紅乙醇溶液與一份0.1%次甲基蘭乙醇溶液，混合搖勻。3. 10%氯化錢(qián)溶液：稱取10g氯化俊（化學(xué)純）溶解于90ml蒸儲(chǔ)水中；4. 1N氫氧化鈉溶液：5. 1N鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：配制：量取90ml鹽酸（分析純），注入1000ml容量瓶中用蒸儲(chǔ)水稀釋至刻度。標(biāo)定：稱取1.6g于270300c灼燒至恒重的無(wú)水碳酸鈉（優(yōu)級(jí)純），溶于50ml蒸儲(chǔ)水中，加十滴澳甲酚綠一甲基紅混合指示劑（指示劑1）,用1N鹽酸溶液滴定至溶液由綠色變?yōu)榘导t色，煮沸2分鐘，冷卻后繼續(xù)滴定至溶液呈暗紅色。計(jì)算:式中：N鹽酸當(dāng)量濃度；VX0.05299G無(wú)水碳酸鈉的重量，克；V鹽酸溶液的用量，毫升；0.05

14、299每毫克當(dāng)量碳酸鈉的克數(shù)。（四）操作步驟稱取式樣5g于250ml碘價(jià)瓶中，加50ml蒸儲(chǔ)水溶解（若樣品不溶解于水，可用適當(dāng)比例的乙醇與水混合溶劑溶解，空白試驗(yàn)條件相同）加入0.1%混合指示劑八至十滴，如樹(shù)脂不是中性，應(yīng)用酸或堿滴定至溶液為灰青色，加入10ml10%氯化錢(qián)溶液，搖勻，立即用移液管加入1N氫氧化鈉溶液10ml,充分搖勻蓋緊瓶塞，在2025c溫度下放置30分鐘，用1N鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，溶液由綠一灰青色一紅紫色，以灰青色為終點(diǎn)。同時(shí)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。（五）計(jì)算樹(shù)脂游離甲醛含量用下式計(jì)算I.、_I（V1-V2）XNX0.03003X6F=X100%4XG式中：F游離甲醛含量，百分?jǐn)?shù)；

15、V1空白試驗(yàn)所消耗的鹽酸毫升數(shù)；V2試樣所消耗的鹽酸毫升數(shù)；N鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的當(dāng)量濃度；0.030036/41ml1N鹽酸相當(dāng)于甲醛的重量，克;試樣重量，克。實(shí)驗(yàn)五粘度的測(cè)定膠粘劑熔體或濃溶液的物態(tài)屬粘流態(tài)，這時(shí)大分子鏈處于紊亂狀態(tài)，鏈段之間互相纏結(jié)，故流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦而呈現(xiàn)粘性。粘性的定量表征是粘度，它是克服內(nèi)摩擦的一種量度。粘度影響膠粘劑的流動(dòng)性和潤(rùn)濕性。一、粘度及粘度的單位IIIIFdvF/A=刀X；Y=Adrdv/dr式中F為作用與液層面積為A之上的推力，F(xiàn)/A稱為剪切應(yīng)力；所產(chǎn)生的流動(dòng)速度為V,其液層遞降速度梯度dv/dr稱為剪切速度。粘度是剪切應(yīng)力與剪切速率之間的比例系數(shù)；當(dāng)剪切應(yīng)力

16、一定時(shí)，粘度越大的液體，其剪切速率越小。按國(guó)際單位制（SI）規(guī)定，粘度單位為帕斯卡秒（Pas）。根據(jù)一二即1帕斯卡秒牛頓秒粘度單位的定義為：1帕斯卡秒是指在流體內(nèi)每米距離有1米/秒速度差的速度時(shí)，在垂直于該速度梯度的面上，沿速度方向每1平方米面積產(chǎn)生1牛頓力的應(yīng)力時(shí)的粘度。在工程單位制中，木度單位為泊（P）,厘泊（CP、1/100P）,是可以與國(guó)際單位制單位并用的單位。達(dá)因秒1泊=1厘米2n測(cè)粘度的儀器很多，常用的有改良奧式粘度計(jì)，氣泡粘度計(jì)，涂一4粘度計(jì)，恩格拉粘度，旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)等。改良奧氏粘度計(jì)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，能對(duì)粘度進(jìn)行精密準(zhǔn)確的測(cè)定，應(yīng)用廣泛，是我國(guó)木材膠粘劑國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法。氣泡粘度計(jì)

17、結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，測(cè)定方便迅速，但測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確、不精密，只能得到一個(gè)大致的粘度。氣泡粘度計(jì)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)車(chē)間控制反應(yīng)程度。本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生用上述兩種方法測(cè)定液體膠粘劑的粘度，其他測(cè)定方法由學(xué)生選作或由教師做演示實(shí)驗(yàn)。二、涂一4粘度計(jì)測(cè)定粘度涂一4粘度計(jì)是短管粘度計(jì)的一種。使試式樣通過(guò)短的細(xì)管而流出，測(cè)定一定體積的試樣的流出時(shí)間而求粘度。涂一4粘度計(jì)的上部為圓柱形，下部為圓錐形，錐形低部有可以更換的漏嘴，杯上部的凹槽作多余試樣溢出用。杯裝在可以調(diào)節(jié)水平的架上。基本尺寸：容量：100±1ml,漏嘴用不銹鋼制成，孔高4垃02mm,孔內(nèi)徑410.02mm,粘度計(jì)內(nèi)部角度為81°

18、7;15圓柱直徑，（j）50±0.2mm操作步驟測(cè)定之前須用紗布蘸溶劑將粘度計(jì)內(nèi)部仔細(xì)擦拭干凈，在空氣中干燥或用冷風(fēng)吹干，對(duì)光觀察粘度計(jì)漏嘴應(yīng)清潔，然后將粘度計(jì)置于支架上。調(diào)整水平螺釘使粘度計(jì)處于水平位置。在粘度計(jì)下面放置150ml的燒杯或搪瓷杯，用手指賭注漏嘴孔，將調(diào)整至25+C的試樣倒?jié)M粘度計(jì)，用玻璃棒將氣泡和多余的式樣刮入凹槽，然后松開(kāi)手指使試樣流出，同時(shí)立即按動(dòng)秒表，當(dāng)試樣流絲中斷時(shí)，立即按停秒表。式樣從粘度計(jì)流出的全部時(shí)間（s）即為試樣的粘度。重復(fù)三次，求其平均值。兩次測(cè)定值之差不應(yīng)大于平均值的3%。三、用氣泡粘度計(jì)測(cè)定粘度在玻璃管內(nèi)注入試樣和一定量的空氣，由氣泡的上升速度

19、求粘度。氣泡粘度計(jì)的構(gòu)造如圖三，由硬質(zhì)玻璃制成。操作步驟將試樣倒入氣泡粘度計(jì)C處，塞上膠塞或木塞至B處。放入25c的恒溫水浴杯內(nèi)，保溫15分鐘。然后取出粘度計(jì)，在倒轉(zhuǎn)180。時(shí)立即按動(dòng)秒表，當(dāng)氣泡上端上升到D處時(shí)，按停秒表，所得秒數(shù)為式樣粘度的秒數(shù)。重復(fù)測(cè)定兩次，求出平均值。注：本實(shí)驗(yàn)在20c恒溫水槽中測(cè)定。四、用改良奧氏粘度計(jì)測(cè)定液體膠粘劑的粘度試樣經(jīng)過(guò)毛細(xì)管而流動(dòng)，測(cè)定一定體積的試樣經(jīng)過(guò)毛細(xì)管所需時(shí)間以求粘度。改良奧氏粘度計(jì)毛細(xì)管部分有一定斜度，使下球D（測(cè)定球）與擴(kuò)張部分H（試樣球）的液面中心在同一垂直線上，故可以改變壓力差，減少傾斜誤差。（一）儀器1 .恒溫水浴2 .溫度計(jì)：050c水銀溫度計(jì)，精度0.1C。3 .秒表：精度0.2S改良奧氏粘度計(jì)：其結(jié)構(gòu)如圖一。粘度計(jì)毛細(xì)管直徑，根據(jù)試樣粘度大小選定。常用的有1.2,1.5, 2.0,2.5（mm）等。粘度計(jì)必須標(biāo)定其常數(shù)。（二）操作