實驗5聚乙烯醇縮醛

聚乙烯醇縮醛一、實驗目的了解聚乙烯醇縮醛反應的原理。掌握聚乙烯醇縮醛的制備方法。熟悉聚乙烯醇縮醛的主要用途。二、實驗原理聚乙烯醇縮醛是聚乙烯醇與醛類在酸性介質(zhì)中進行縮醛化反應而制得的。本實驗是用聚乙烯醇與甲醛在硝酸存在下進行縮醛反應制備聚乙烯醇縮醛。其反應式如下：HNOSCH2—CH—CH—CH2-CH- 十HCHd OH OH OHCH?—CH-CH?-CH—CH?-CEJ—CH?^w+H2OI I IOH C——CH^-O聚乙烯醇縮醛的物理和化學性質(zhì)取決于聚乙烯醇的分子量、醛的化學結(jié)構(gòu)和縮醛化程度等。聚乙烯醇是水溶性高聚物，隨著縮醛度的增加，水溶性變差?？刂瓶s醛度在35％左右(不溶于水)可制成維綸纖維；縮醛度較低的聚乙烯醇縮甲醛可制備絕緣漆和膠粘劑。本實驗是制備水溶性聚乙烯醇縮甲醛，在反應中須控制較低的縮醛度，使產(chǎn)物保持水溶性。因此，反應物組分的比例、催化劑的用量及反應條件(溫度、時間)等必須嚴格控制。反應后聚合物溶液呈酸性，要加入氫氧化鈉溶液中和，調(diào)整溶液的pH值。聚乙烯醇縮醛的特性：(1)原料來源廣，價格較低廉。(2)固化產(chǎn)物有良好的韌性，可用于粘接柔軟材料。(3)膠粘劑屬于單組分膠液，用前不需進行配制，使用方便。(4)合成工藝簡單，膠液因不含有機溶劑，具有無毒、不易燃、固體含量高的特點。(5)缺點是本身強度差，抗蠕性和耐熱性差，因此對金屬等極性材料粘接強度差，只能作非結(jié)構(gòu)膠粘劑使用。聚乙烯醇縮甲醛(PVF)膠粘劑的商品名為107膠,俗稱白膠水,從八十年代初期一直在建筑工程、鞋業(yè)、啤酒(粘標簽)、紙品等行業(yè)得到廣泛的應用。水溶性PVA應用范圍正在逐步擴大，但由于其分子中含有大量經(jīng)基,其親水性較強，如果用于粘合復合紙,則存在耐折度、彈性、耐水性較差等問題;如果與淀粉同用,則天氣變化易形成凍膠和霉變，并且PVA存在著季節(jié)性問題(在4°C時就會凍結(jié))和原料來源緊缺等。這樣，使PVA的生產(chǎn)和使用受到了很大的限制。隨著社會的發(fā)展，人們對膠粘劑的要求日益提高，針對PVA存在的缺點，不少廠家是通過加人某些化合物,使之與PVA的經(jīng)基發(fā)生反應生成新的化學鍵或與PVA進行物理交聯(lián)生成氫鍵來提高其抗水性、抗霉性、抗凍性和耐濕性等，常見的產(chǎn)品就是107膠。107膠有一些良好的性能，例如粘結(jié)性、增稠性、流平性等。但建材行業(yè)標準JC438—61對它作出了7項規(guī)定，其中粘度要求大于l.OPa?S;180。剝離強度大于或等于10N。粘度大于l.OPa?S的107膠很稠，如果不采取改性措施，聚乙烯醇的用量在8?10%的范圍內(nèi)是很難滿足該要求的,而聚乙烯醇大于10%是市場價格所不允許的，更重要的是給某些用途的使用帶來不方便。180剝離強度大于成等于10N的規(guī)定與未改性之前的情況相差甚遠，都在6N以下。107膠存在著粘結(jié)強度低和低溫凝膠性兩種固有不足，因而對其進行改性是必要的。三、儀器和藥品儀器:多功能電動攪拌器、恒溫水浴、四口燒瓶、冷凝管、溫度計、燒杯(100ml、250ml各一個)、玻璃棒、100mL量筒、滴管、洗耳球。2?藥品：聚乙烯醇，甲醛水溶液，濃硝酸，尿素水溶液(50%),氫氧化鈉水溶液(10%),pH試紙。1圖1實驗裝置圖1、平板密封電爐；2、水浴鍋；3、溫度計（0~100°C）；4、四口燒瓶；5、軸封；6、攪拌電機；7、球形冷凝管；8、控溫儀探頭；9、控溫儀；10、調(diào)速變壓器四、實驗步驟1?在四口瓶中加入210mL水并加熱到70C；開動攪拌,加入聚乙烯醇20g,升溫到90?95C使聚乙烯醇完全溶解；待聚乙烯醇溶解后，降溫到85C,然后滴加濃硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為2；4?緩緩加入甲醛水溶液8g,維持反應溫度85?88C,隨著反應的進行，體系粘度增大，逐漸變粘稠；當有絮狀物產(chǎn)生時（約1小時左右），立即用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)反應物pH值。pH值調(diào)到5時，加入尿素水溶液3.6g，再繼續(xù)反應30分鐘；加入適量的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)反應物pH值為7?7.5,攪拌降溫到40?45C即可出料；7?取2?3g產(chǎn)品于表面皿中，烘干，計算固含量。五、實驗記錄項目數(shù)據(jù)備注大氣壓項目數(shù)據(jù)備注大氣壓101.40KPa室溫22.4°C日期2017年4月21日時間13:00地點50-B-318內(nèi)容聚乙烯醇縮醛組號18實驗人倪光福，陸寧遠，張世先表1實驗原始條件名稱實稱質(zhì)量/g備注PVA20.01蒸餾水210甲醛溶液8.003尿素3.67表2藥品配方表3實驗操作過程記錄表時間實驗操作釜內(nèi)溫度。C釜外溫度。C實驗現(xiàn)象14:35滴加甲醛溶液86.587.0半透明較黏液體14:4086.587.514:4585.088.014:5087.085.514:5586.585.515:0086.585.515:0587.086.015:1087.586.015:1587.586.015:2087.087.015:25加NaOH調(diào)PH,加入尿素87.087.0粘度變大15:3084.083.015:3584.583.515:4085.084.015:4585.085.015:50調(diào)節(jié)PH85.084.515:55出料85.084.5稱量:表面皿質(zhì)量=96.79g,烘干前質(zhì)量=97.89g,烘干后質(zhì)量=96.90g

六、數(shù)據(jù)處理1.計算固含量表面皿質(zhì)量=96.79g,六、數(shù)據(jù)處理1.計算固含量表面皿質(zhì)量=96.79g,干燥后質(zhì)量=96.90g,實際質(zhì)量=96.90-96.79=0.11g0.11實際固含量(%)二一x100%二10%1.10七、思考與討論影響聚乙烯醇縮醛反應的因素有哪些？答：(1).溫度，必須控制在80-88°C。.pH值，反應時用硝酸控制在2?4,反應完后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)7?7.5.甲醛的用量：若過高，則縮醛化程度高，會析出。.甲醛的滴加速度：贏緩慢加入，若過快，易出現(xiàn)局部凝膠現(xiàn)象。.反應時間：增加縮醛反應時間，產(chǎn)物游離甲醛含量降低，影響反應進度如何控制縮醛反應的終點？答：通過反應混合物的粘度控制反應終點，可以在反應