聚烯縮醛膠）制一實(shí)目了解聚乙烯醇縮甲醛化學(xué)反應(yīng)的原理，并制備紅旗牌膠水。以聚乙烯醇和甲醛為原料制備聚烯醇縮甲醛膠水，了解聚合的化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)二實(shí)原聚乙烯醇縮甲醛(商品名膠是一種目前廣泛使用的合成膠水無(wú)色透明溶液，易溶于水。傳統(tǒng)的漿糊相比具有許多優(yōu)點(diǎn)[1]:①初粘性好,特適合于牛皮紙和其它紙張的粘合;②粘合力強(qiáng);、貯存穩(wěn)定,長(zhǎng)久放置不變質(zhì)④生產(chǎn)成本低廉。國(guó)內(nèi)有許多廠家生產(chǎn)此膠水。因此廣泛應(yīng)用于多種壁紙、維墻布、瓷磚粘貼、內(nèi)墻涂料及多種膩?zhàn)幽z的粘合劑等。近年來(lái)，為了適應(yīng)市場(chǎng)需求人們對(duì)聚乙烯醇縮甲醛粘劑進(jìn)行了大量的改性研究，無(wú)論在合成工藝上還是在膠液的性能方面都有顯著的提高。本實(shí)驗(yàn)以聚乙烯醇甲醛為例，我們對(duì)其合成過(guò)程所用的催化劑、縮合溫度等對(duì)膠水質(zhì)量有影響的因素進(jìn)行了試驗(yàn)研究和探,摸出更佳更合理的工藝條件。聚乙烯醇縮甲醛是利用聚乙烯醇與甲醛在鹽酸催化作用下而制得的，其反應(yīng)如:聚乙烯醇縮醛化機(jī)理：聚乙烯醇是水溶性的高聚物，如果用甲醛將它進(jìn)行部分縮醛化，隨著縮醛度的增加，水溶液愈，作為維尼綸纖維用的聚乙烯醇縮甲醛其縮醛度控制在35%左右，它不溶于水，是性能優(yōu)良的合成纖維。本實(shí)驗(yàn)是合成水溶性的聚乙烯醇縮甲醛，即膠水。反應(yīng)過(guò)程中需要控制較低的縮醛度以保持產(chǎn)的水溶性，若反應(yīng)過(guò)于猛烈，則會(huì)造成局部縮醛度過(guò)高，導(dǎo)致不溶于水的物質(zhì)存在，影響膠水質(zhì)量。此在反應(yīng)過(guò)程中，特別注意要嚴(yán)格控制崐催化劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)物比例等因素。聚乙烯醇縮甲醛隨縮醛化程度的不同，性質(zhì)和用途各有所不同，它能溶于甲酸、乙酸、二氧六、氯化烴(二乙烷、氯仿、二氯甲烷)、醇

甲苯混合物(30∶、乙

甲苯混合物(∶60)以及60%含水乙醇中。縮醛度為75%~85%的乙烯醇縮甲醛重要的用途是制造絕緣漆和粘合劑。三實(shí)藥及器藥品：聚乙烯醇、甲醛（40%）氫氧化,濃鹽酸，硫酸儀器：攪拌器、恒溫水浴,球形凝管，溫度計(jì)，滴液漏斗，三口燒瓶實(shí)驗(yàn)裝置如下圖：四實(shí)驗(yàn)驟現(xiàn)步在250mL三頸瓶中，加入

現(xiàn)攪拌加熱升溫至

分聚乙烯醇熔>℃所需升溫90mL去離子(或蒸餾水)、90左右時(shí)，聚乙烯醇85-90℃7g聚乙醇，在攪拌下升溫全部溶解，溶液無(wú)色透至85-90℃溶解。

明，瓶?jī)?nèi)無(wú)白色固體。

等聚乙烯醇完全溶解后，降溫至35-40℃加入4.6mL甲醛(40%工業(yè)純，攪拌15min，再加入1∶4鹽酸，使溶液pH值1-3。保反應(yīng)溫度85-90℃繼續(xù)攪拌20min，反體系逐漸變稠，當(dāng)體系中出現(xiàn)氣泡或有絮狀物產(chǎn)生時(shí)，立即迅速加入1.5mL8%的溶，同時(shí)加入34mL去離子(或蒸餾水。節(jié)體系的pH值為。然后冷卻降溫出料，獲得無(wú)色透明粘稠的液體，即市場(chǎng)出售的紅旗牌膠水。

加入鹽酸，溶液無(wú)明顯變化，PH降低2左右。加入甲醛后加熱升溫，溶液變稠。升溫至5-90℃段時(shí)間后，出現(xiàn)氣泡，加入NaOH和餾水，PH值為9左右。冷卻，得無(wú)色透明粘稠的液體。

必須控制PH為1-3，所以加入酸不能太多也不能太少。當(dāng)pH過(guò)低時(shí)，催化劑過(guò)量，反應(yīng)過(guò)于猛烈，造成局部縮醛度過(guò)高，導(dǎo)致不溶于水的產(chǎn)物產(chǎn)生。當(dāng)pH過(guò)時(shí)，反應(yīng)過(guò)于遲緩，甚至停止，結(jié)果往往會(huì)使聚乙烯醇縮醛化成都過(guò)低，產(chǎn)物粘性過(guò)低。加入甲醛后加熱升溫，聚乙烯醇與甲醛反應(yīng)，縮醛化，體系粘度變大，溶液變粘稠。產(chǎn)生氣泡，說(shuō)明分子間已經(jīng)開(kāi)始交聯(lián)，故此時(shí)要停止加熱。調(diào)節(jié)PH為是因?yàn)?，在酸性件下，聚合物與空氣接觸不穩(wěn)定會(huì)繼續(xù)縮醛化，所以要調(diào)PH>7五注意項(xiàng)1、聚乙烯醇完全溶解后一定要溫才能加入甲醛；2、加鹽酸必須將調(diào)節(jié)1-3。六實(shí)結(jié)實(shí)結(jié)：應(yīng)結(jié)束后冷卻得到無(wú)色透明粘稠狀液體，在29.4℃測(cè)得粘度為0.026結(jié)分：制備的膠水比其他同學(xué)的膠水粘度大了很多，可能是縮醛化程度過(guò)大，聚合物大量交聯(lián)，導(dǎo)致體系粘性顯著增加七思題1、試討論縮醛化反應(yīng)機(jī)理及催劑的作用。答：縮醛化反應(yīng)的方程式為：縮醛化反應(yīng)機(jī)理如下：R和R’分別為聚乙烯醇的不同位。氫離子在此為反應(yīng)的催化劑，由反應(yīng)機(jī)理的推導(dǎo)式可以明顯看出，反應(yīng)初期，氫離子參與了縮化反應(yīng)，分別改變氧和碳的活潑性，使反應(yīng)容易進(jìn)行，而反應(yīng)到最后，氫離子重新從反應(yīng)中釋放出來(lái)，后沒(méi)有消耗。故用鹽酸和氫氧化鈉控制pH值實(shí)際上是在控制參加反應(yīng)的催化劑的濃度。當(dāng)過(guò)低，催化過(guò)量，反應(yīng)過(guò)于猛烈，造成局部縮醛度過(guò)高，導(dǎo)致不溶于水的產(chǎn)物產(chǎn)生。當(dāng)pH過(guò)高，反應(yīng)過(guò)于遲緩，甚至停止，結(jié)果往往會(huì)使聚乙烯醇縮醛化成都過(guò)低，產(chǎn)物粘性過(guò)低?？梢?jiàn)pH即化劑用量過(guò)多過(guò)少都會(huì)顯著影響膠質(zhì)量。2、為什么縮醛度增加，水溶性降，當(dāng)達(dá)到一定的縮醛度以后，產(chǎn)物完全不溶于?答：因?yàn)榫垡蚁┐加泻芏嘤H水性基團(tuán)羥基，所以本身有很好的水溶性，但縮醛化反應(yīng)形成的卻環(huán)氧醚，因此水溶性下降。縮醛化程度越深，水溶性越差勁，因?yàn)榫酆衔镏械挠H水基越來(lái)越少，當(dāng)縮醛反應(yīng)達(dá)到一定

程度后，產(chǎn)物會(huì)完全不溶于水。另外，隨著縮醛化程度的加深，聚合物開(kāi)始大量交聯(lián)，體系粘顯著增加，也不利于其溶于水。3、產(chǎn)物最終為什么要把調(diào)到？試討論縮醛對(duì)酸和堿的穩(wěn)定性如何？答：因?yàn)樵诖朔磻?yīng)中，氫離子為催化劑，反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)該立即添加堿液中和掉多余的氫離子防止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。反應(yīng)之所以會(huì)繼續(xù)進(jìn)行是因?yàn)?，體系中還殘留一些甲醛，如果羥基、醛基與氫離子遇，有可能繼續(xù)反應(yīng)，最終膠水中會(huì)出現(xiàn)絮狀物，影響質(zhì)量。所以，要將體系調(diào)節(jié)到PH>7。酸性會(huì)加劇縮醛化，而堿性則可保持產(chǎn)物的穩(wěn)定性。換句話說(shuō)，縮醛在酸中活潑，在堿中穩(wěn)定聚乙烯醇與甲醛發(fā)生縮合反應(yīng)生成縮醛物，必須在酸性介質(zhì)中進(jìn)行。酸含量低，縮醛反應(yīng)緩慢，到達(dá)反終點(diǎn)的時(shí)間若酸含量過(guò)高，則使反應(yīng)太過(guò)激烈而形成凝膠。3.2.1聚乙的溶解在裝有攪拌器、球形冷凝管、溫計(jì)的三口燒瓶中加入4.5g聚烯醇去水，開(kāi)動(dòng)攪拌逐漸加熱升溫至90，直至聚乙烯醇全溶解。3.2.2聚乙的縮醛化反應(yīng)在不斷攪拌下用滴管滴加濃鹽酸調(diào)節(jié)pH=2～2.5；量取5mL，用滴管將其慢慢滴加到三口瓶?jī)?nèi)，約在3min內(nèi)完，繼續(xù)攪拌30min停加熱，滴加配制好的10的化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH=89即得聚乙烯醇縮甲醛膠107膠）。3.2.3產(chǎn)品測(cè)定將潔凈、干燥的-粘計(jì)至固定架上，用水平螺絲固定架使其處于水平狀態(tài)；用手指按住粘計(jì)底部小孔，將冷卻到室溫的膠黏劑倒粘度計(jì)至滿后，用玻璃棒沿水平方向抹去多余試樣；將承受杯于粘度計(jì)正下方，松開(kāi)手指，記錄膠黏劑由流狀流出轉(zhuǎn)變?yōu)榈瘟鳡盍鞒鏊钑r(shí)間。4實(shí)驗(yàn)果在本實(shí)驗(yàn)的條件和操作下，得到種微黃色至無(wú)定形粘稠狀液體，在低溫下呈現(xiàn)流動(dòng)性，具有定的粘結(jié)性和耐水性，其粘度用膠黏劑流粘度計(jì)的時(shí)間表示。即膠黏劑流出粘度計(jì)的時(shí)間。5實(shí)驗(yàn)論5.1催對(duì)縮合反應(yīng)的影響實(shí)驗(yàn)中的濃鹽酸在聚乙烯醇縮甲膠合成中是起催化作用形成縮醛的機(jī)理酸先使甲醛的羰基子,然后,乙烯醇中的羥基氧進(jìn)攻電正性的羰基碳形成半縮,進(jìn)而形成縮醛。所先將甲醛與酸合再加到已溶解的聚乙烯醇,有利于縮合應(yīng)的發(fā)生。另形成縮醛的反應(yīng)應(yīng)在強(qiáng)酸介質(zhì)中進(jìn)行。酸度太,反應(yīng)很難達(dá)到終點(diǎn),時(shí)在較高溫度下反應(yīng)即縮醛的解離反應(yīng)加致使制得的膠水粘性不但酸度太,合終點(diǎn)難以控容易形成鏈段間的縮而得凝,粘性也不強(qiáng)。5.2溫度對(duì)縮合反應(yīng)的影響聚乙烯醇是一種具有大量強(qiáng)親水羥基的聚合物。在分子間和分子內(nèi)的羥基之間存在著很強(qiáng)的氫顯阻礙著聚乙烯醇在水中的溶此當(dāng)溫度不高乙烯醇很難完全溶制得的膠水縮合度不,外觀不透明。為了保證聚乙烯醇溶解完鏈條完全打開(kāi)與甲醛縮,就較高溫度下溶解。在縮合過(guò)程,的控制對(duì)聚乙烯醇縮甲醛膠的質(zhì)量影響很大。溫度過(guò)縮合反應(yīng)進(jìn)行得緩,醛度過(guò),性及抗性不;度過(guò)高,方,縮合反應(yīng)過(guò),難以控,一方面鏈段間形成縮醛的反應(yīng)也加,得失水的凝膠還可能使聚乙烯醇焦化據(jù)的試縮合溫度維持在℃左右較。5.3甲醛用量對(duì)縮合反應(yīng)的影甲醛作為反應(yīng)物之,自