精細(xì)化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)

1、精細(xì)化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)精細(xì)化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)详?yáng)理工學(xué)院生物與化學(xué)工程系精細(xì)化工研究室二00三年十一月目錄1.一, 涂料實(shí)驗(yàn)一, 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐苛鲜蔷?xì)化工的一個(gè)重要組成部分.在專業(yè)課的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步掌握涂料中的所用樹脂的合成工藝,涂料質(zhì)量控制,涂料的配制方法與工藝,涂料應(yīng)用及性能檢測(cè)等有關(guān)知識(shí)和能力.進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí),進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐技能和素質(zhì).二 ,實(shí)驗(yàn)要求1.掌握涂料生產(chǎn)的基本原理及生產(chǎn)的基本方法.2 . 掌握涂料產(chǎn)品質(zhì)量控制,涂料性能檢測(cè)的方法.實(shí)驗(yàn)一 醇酸樹脂的合成,清漆和色漆的配制及應(yīng)用性能測(cè)試醇酸樹脂是指由多元醇,多元酸(或酸酐)與脂肪酸制成的樹脂總稱.中油度醇酸樹脂的合成(醇溶

2、劑法)配方苯二甲酸酐(工業(yè)) 33.02甘麻油(98%,工業(yè)) 15.17 亞麻油(雙漂) 51.81黃丹 0.01200號(hào)油漆溶劑油 70.00二甲苯(工業(yè)) 14.00技術(shù)規(guī)格不揮發(fā)組分,% 50±2粘度,加氏管25,秒 4.57.5(1:1 200號(hào)油漆溶劑油)酸值 <1.5顏色(鐵鈷比色計(jì)),號(hào) <8油度,% 54操作步驟及合成工藝實(shí)驗(yàn)室裝置和工業(yè)生產(chǎn)流程見下圖亞麻油,甘油全部加入反應(yīng)釜內(nèi),開動(dòng)攪拌,升溫,通入二氧化碳(或N2),在4555分鐘內(nèi)升溫到120,停止攪拌加入黃丹,再開動(dòng)攪拌.在2小時(shí)內(nèi)升溫于220±2,保持到取樣測(cè)定無水甲醇容忍度為5(25

3、)即為終點(diǎn).在醇解時(shí)放掉分水器中的水,并將二甲苯準(zhǔn)備好.醇解后,在20分鐘內(nèi)分批加入苯二甲酸酐,以不溢鍋為準(zhǔn).加完苯二甲酸酐停止通入二氧化碳(或N2),立即從分水器加入鍋內(nèi)總量的45%的二甲苯,同時(shí)升溫.用2小時(shí)升溫到200±2,保持1小時(shí).再用2小時(shí)升溫到230±2,保持1小時(shí)后開始取樣測(cè)粘度,酸值,顏色,作好記錄,粘度的測(cè)定為:樣品:200號(hào)油漆溶劑油=1:1(重量),25,加氏管.當(dāng)粘度達(dá)到66.7秒時(shí),立即停止加熱,抽空至稀釋罐,冷卻到150加入200號(hào)油漆溶劑油,二甲苯制成樹脂溶液.冷卻到60以下過濾.說明:原料易燃,注意操作安全.4,質(zhì)量控制酸值:指中和1g固體

4、試樣所需KOH的毫克數(shù),用以表示酯化反應(yīng)進(jìn)行的程度.粘度:表示醇酸樹脂的聚合程度和分子量的增長(zhǎng).其測(cè)定方法是將固體樹脂溶于規(guī)定數(shù)量的特定溶劑中,在規(guī)定溫度下用加氏管測(cè)定,加氏管如果標(biāo)準(zhǔn),可與絕對(duì)粘度相對(duì)應(yīng).酸值粘度關(guān)系:以酸值,粘度對(duì)反應(yīng)時(shí)間作圖,這個(gè)圖表示反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)進(jìn)行的情況,可以反映進(jìn)行是否正常.并可延長(zhǎng)曲線來推斷反應(yīng)終點(diǎn).在實(shí)驗(yàn)室一直測(cè)到膠化點(diǎn)制成曲線,這個(gè)曲線與工業(yè)生產(chǎn)時(shí)的曲線應(yīng)相吻合.固化時(shí)間試驗(yàn):在此醇酸樹脂反應(yīng)很快,以粘度酸值法來不及控制,則采用固化時(shí)間法,系將一塊特制鐵板加熱到200,滴一滴樹脂于板上,記錄樹脂膠化時(shí)間.固化時(shí)間在10秒左右的樹脂是比較不穩(wěn)定的.生產(chǎn)終點(diǎn)控制一

5、般膠化時(shí)間不要小于10秒.顏色:顏色的加深是由于原料不純凈,操作中帶入雜質(zhì),空氣氧化等影響.樹脂色深將影響制漆的色澤,特別是淺色漆,所以顏色的觀察與測(cè)定變應(yīng)注意.醇酸樹脂清漆和磁漆制備(一),醇酸樹脂清漆醇酸樹脂清漆主要是中油度,由亞麻油醇酸樹脂溶于適當(dāng)?shù)娜軇?加有催干劑,經(jīng)過濾凈化而成,溶劑中可加一些松節(jié)油及二甲苯以增加清漆的穩(wěn)定性.催干劑種類與用量視干率規(guī)格要求而定.鋅催干劑可以減輕起皺及使漆膜"開敞"便于干透;鉛催干劑可使漆膜干透,但鉛催干劑在漆料中往往與苯二甲酸結(jié)合成鉛鹽析出而使清漆渾濁,有時(shí)非常嚴(yán)重.所以在清漆中用鉛催干劑時(shí)應(yīng)特別注意,用量要很少,也可不用.然而鈷

6、鈣兩種催干劑混合使用也可起到鉛的作用.配方組分 質(zhì)量分?jǐn)?shù)醇酸樹脂(50%,前合成) 84.00環(huán)烷酸鈷(4%) 0.45環(huán)烷酸鋅(3%) 0.35環(huán)烷酸鈣(2%) 2.4二甲苯 1.80技術(shù)規(guī)格名稱 規(guī)格顏色,鐵鈷比色計(jì)號(hào)碼 45干燥時(shí)間 25±1,相對(duì)溫度65±5%表干,(小時(shí)) 6實(shí)干,(小時(shí)) 18酸值 12硬度 0.3彎曲試驗(yàn)(毫米) 1耐沖擊強(qiáng)度,(公斤,厘米) 50附著力,劃圈法(級(jí)) 2耐水性(浸25±1蒸餾水24h)允許微變后,3h內(nèi)恢復(fù)耐汽油性(浸25±1的汽油)允許稍失光,1h內(nèi)恢復(fù)而油性(25±1的變壓器油中24小時(shí))外觀

7、不變.3.用途:家具漆或色漆的罩光,也可作一般性中等絕緣漆.4.制造:按配方混勻,過濾.(二)醇酸樹脂磁漆中油度醇酸樹脂磁漆是醇酸樹脂磁漆中產(chǎn)量最大的一種,它干燥快,具有良好的光澤,附著力強(qiáng),漆膜堅(jiān)硬,耐汽油和潤(rùn)滑油,并有良好的耐候性,可常溫干燥,也可烘干,宜于噴涂,刷涂比油性漆困難,"口緊"不宜往復(fù)刷,主要用于金屬表面,也可用于木器上,戶內(nèi)外使用均可.1配方(淺灰)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)醇酸樹脂(前面全成的產(chǎn)品)70.00鈦白粉(金紅石型)19.20檸檬黃0.39鐵藍(lán)0.20碳黑(通用)0.25黃丹0.07環(huán)烷酸鉛(12%)2.00環(huán)烷酸鈷(3%)0.20環(huán)烷酸錳(3%)0.80環(huán)

8、烷酸鋅(3%)0.94環(huán)烷酸鈣(2%)1.24硅油(1%)0.40雙戊烯2.4二甲苯1.912.技術(shù)規(guī)格名稱規(guī)格漆膜顏色和外觀符合標(biāo)準(zhǔn)樣板在色差范圍,平整光滑粘度(涂4杯,秒)6090細(xì)度(刮板細(xì)度計(jì))微米20遮蓋力 克/平方米55干燥時(shí)間(表干,25±1相對(duì)濕度65±5%)5小時(shí)干燥時(shí)間(實(shí)干,25±1相對(duì)濕度65±5%)15小時(shí)烘干,6070,小時(shí)3(允許漆膜發(fā)暗)光澤(光電光澤計(jì)),%90硬度0.25耐沖擊強(qiáng)度(公斤,厘米)50彎曲實(shí)驗(yàn),毫米1附著力(劃圈法),級(jí)2耐水性(浸于25蒸餾水,5小時(shí))允許輕微失光,發(fā)霉有小泡,于3小時(shí)內(nèi)恢復(fù)耐汽油性(2

9、5,5小時(shí))不起泡,不起皺,允許失光1小時(shí)內(nèi)恢復(fù)3.制造將顏料混合,經(jīng)研磨機(jī)研磨成色漿,調(diào)漆,過濾.醇酸樹脂漆性能的測(cè)定醇酸樹脂漆性能的測(cè)定主要測(cè)定顏色,粘度,酸值,細(xì)度細(xì)度測(cè)定(GB753.186)1確定最適宜的細(xì)度計(jì)規(guī)格和試樣的近似研磨細(xì)度,進(jìn)行3份平行測(cè)定.2將徹底冼凈的細(xì)度計(jì)放在水平,平坦,不會(huì)滑動(dòng)的平面上.3將足夠量的樣品倒入溝槽的深端,并使樣品略有溢出,注意在傾倒樣品時(shí)勿夾帶空氣.4用兩手的大拇指和食指捏住刮刀,將刀的刀口放到細(xì)度計(jì)溝槽的深端,與細(xì)度計(jì)的表面相接觸,平放刮刀的長(zhǎng)邊平行于細(xì)度計(jì)的寬邊,而且要將刮刀置于細(xì)度計(jì)的表面,使刮刀與槽的長(zhǎng)成直角.在1-2秒內(nèi)使刮刀以均勻速度刮過

10、整個(gè)表面到溝漕深度為零的一端,要施加足夠的壓力于刮刀上,以使溝槽中充滿試樣,多余的試樣則被刮下.5從刮樣完了后不超過3秒時(shí)間內(nèi),以如下方法從側(cè)面觀察細(xì)度計(jì),觀察時(shí),視線與溝槽的長(zhǎng)邊成直角,且和細(xì)度計(jì)表面的角度不大于30度,同時(shí)要在易于看出溝槽中樣品狀況的光線下觀察.6觀察試樣首先出現(xiàn)密集顆粒點(diǎn)之處,特別是在橫跨溝槽3mm寬的條帶內(nèi),在含有510個(gè)顆粒的位置,在密集顆粒點(diǎn)出現(xiàn)之處的前面可能出現(xiàn)的分散的點(diǎn)可不理會(huì),確定此條帶上限的位置,讀數(shù)精確程度分別為:對(duì)量程100m的細(xì)度計(jì)為5m對(duì)量程50m的細(xì)度計(jì)為2m對(duì)量程25m的細(xì)度計(jì)為1m對(duì)量程15m的細(xì)度計(jì)為0.5m2,酸值測(cè)量(GB674386)1

11、酸值:中和1克產(chǎn)品不揮發(fā)物中的游離酸所需KOH毫克數(shù).試劑與試樣 混合溶劑:2份甲苯與1份95%(V/V)乙醇.2.2.2 KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液:用95%乙醇配制的0.1 % mol/L的KOH溶液,并脫除碳酸鹽,以鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)定濃度.2.2.3酚酞指示劑:濃度10g/L,由95%乙醇配制.試樣:KOH標(biāo)準(zhǔn)液的消耗量應(yīng)控制在10-30ml內(nèi),試樣稱取量可參考下表:估計(jì)酸值 mgKOH/g樹脂試樣質(zhì)量(克)10以下1010以上25525以上502.550以上1501150以上0.52.3測(cè)定2.3.1精確稱量到1mg的試樣放入錐形瓶中,加入50ml混合溶劑,試樣完全溶解(若不溶解,可適當(dāng)通風(fēng)加熱溶

12、解,但滴定前要冷卻到室溫)向試樣中加入23滴酚酞指示劑,立即用KOH溶液滴定至粉紅色,以10秒以上不褪色為終點(diǎn),記下所耗KOH溶液體積 V1.2.3.2空白實(shí)驗(yàn):與測(cè)定平行進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn).不加試樣,試驗(yàn)步驟同上.2.4計(jì)算:酸值 A=56.1×(V1-V0)×C×100/M×NV酸值,以每克試樣消耗KOH毫克數(shù)計(jì);V0-空白試驗(yàn)消耗的KOH體積,mlV1測(cè)定試樣消耗KOH體積,mlKOH標(biāo)準(zhǔn)液濃度,mol/LM試樣質(zhì)量,gNV測(cè)定試樣中不揮發(fā)物含量,g粘度的測(cè)定(GB172379)每次測(cè)定之前須用紗布蘸溶劑將粘度計(jì)內(nèi)擦試干凈,在空氣中干燥或用冷風(fēng)吹干,對(duì)光

13、觀察粘度計(jì)漏嘴應(yīng)清潔,調(diào)整水平螺釘,使粘度計(jì)處于水平位置,在粘度計(jì)漏嘴下面放置150ml的搪瓷杯,用手堵住漏嘴孔,將試樣倒?jié)M粘度計(jì)中,用玻璃棒將氣泡和多余的試樣刮入凹槽,然后松開手指,使試樣流出,同時(shí)立即開動(dòng)秒表,當(dāng)試樣流絲中斷時(shí)停止秒表,試樣從粘度計(jì)流出的全部時(shí)間(秒),即為試樣的條件粘度,兩次測(cè)定值不應(yīng)大于平均值的3%.測(cè)定時(shí)試樣溫度為25±1.漆膜性能測(cè)定主要檢測(cè)干燥時(shí)間,硬度,耐沖擊強(qiáng)度,附著力.1漆膜樣板制備(GB1729-79)1.1材料和儀器設(shè)備:馬口鐵板:25 mm×120mm×(0.20.3)mm或者50mm×120mm×(0

14、.20.3)mm鋁板(LY12):50mm×150mm×(12)mm0號(hào)砂紙或200號(hào)水砂紙漆刷:寬2535mm噴槍:噴嘴內(nèi)徑0.7520mm涂-4粘度計(jì),測(cè)厚計(jì),秒表,鼓風(fēng)恒溫烘箱1.2底板的表面處理馬口鐵用砂紙縱面橫向打磨除銹,去掉鍍鋅層,以溶劑(200號(hào)溶劑汽油或二甲苯)洗凈,擦干使用.鋁板用溶劑洗凈,擦干使用.1.3制板1.3.1 刷涂法:將試樣稀釋到適當(dāng)粘度,用漆刷在規(guī)定的樣板上快速均勻地沿縱橫方向涂刷成一層均勻的漆膜,不允許有空白或溢流現(xiàn)象.涂刷好的樣板,平放于恒溫處或干燥箱中干燥.干燥條件,時(shí)間和干后漆膜厚度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,一般為0.050.1mm.1.3.2

15、噴涂法:將試樣稀釋到工作粘度(油基性漆20-30秒,揮發(fā)性漆15-25秒).然后在規(guī)定底板上噴涂成均勻的漆膜,不能有空白或溢滿現(xiàn)象.噴槍與被涂面之間距離不小于20mm左右,噴涂方向要與被涂面成適當(dāng)角度,空氣壓力為(2-4)×100000 pa,(空氣應(yīng)過濾,除去油水及污物)噴槍移動(dòng)速度要均勻,噴涂好的樣板平置于室溫干燥或干燥箱干燥.干燥條件,時(shí)間和干后漆膜的厚度均按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定.漆膜表面干燥時(shí)間測(cè)定(GB6753.2-86)2.1 制樣板:按上述方法測(cè)定制樣板.2.2 樣板干燥:將樣板平放于無氣流,無陽(yáng)光直射處,溫度25±1,2.3 表干狀態(tài)評(píng)定2.3.1每隔一段時(shí)間或達(dá)到

16、產(chǎn)品規(guī)定時(shí)間后,放平樣板.從不小于50mm,不大于150mm的高度上,將約0.5g的小玻璃球(直徑125-250mm)倒在漆膜表面上.2.3.2 10秒后,將樣板保持與水平面成20度,用軟毛刷輕輕刷漆膜.2.3.3 用直視法檢查漆膜表面,若能將全部小玻璃球刷掉而不損傷表面,涂層為"表干".樣板邊緣部分5mm內(nèi)不作考核.2.3.4 表干時(shí)間的測(cè)定:制備5-10塊相同的樣板,按2.2中辦法干燥.按合適的間隔時(shí)間(約15分鐘一次)在預(yù)期漆膜表干前不久開始試驗(yàn).記錄漆膜剛好達(dá)到表干所用的時(shí)間.3. 漆膜硬度測(cè)定(GB-6739-86)3.1 一組不同硬度的中華牌高級(jí)繪圖鉛筆6H,5

17、H,4H,3H,2H,H,HB,B,2B,3B,4B,5B,6B,其中6H最硬,6B最軟,400號(hào)砂紙.3.2 漆膜制備按GB1729-79法制試件3塊3.3將鉛筆削到露出柱形筆芯 5-6mm(切不可松動(dòng)或削傷鉛芯),握住鉛筆使其與400號(hào)砂紙面成90度,在砂紙上不停劃圈,以摩擦鉛芯端面,直至獲得端面平整,邊緣銳利的筆端為止(邊緣不得有破碎或缺口),鉛筆每使用一次后要旋轉(zhuǎn)180度再用,或重磨后再用.3.4 手工操作:把涂漆試件固定于水平面上,把住已削好的鉛筆,使其與漆膜成45度角,用力(此力大小或使鉛筆端緣破碎,或犁傷涂膜)以每秒1mm速度前進(jìn).從最硬的鉛筆開始每級(jí)鉛筆犁5道3mm的痕,直至找

18、出五道痕都不犁傷涂膜的鉛筆為止,此鉛筆的硬度即代表所測(cè)涂膜的鉛筆硬度.4.耐沖擊強(qiáng)度測(cè)定(GB1732-79)耐沖擊強(qiáng)度:以鐵錘的重量與其落于樣板上而不引起漆膜破壞的最大高度的乘積(Kg,cm)表示.4.1材料和儀器涂漆膜的馬口鐵板: 50mm×120mm×(0.2-0.3)mm,四倍放大鏡,沖擊實(shí)驗(yàn)器.4.2沖擊實(shí)驗(yàn)器校正:把滑筒旋下來,將金屬環(huán)套在沖頭上端,向鐵砧表面上平放一塊1± 0.5厚的金屬片,用一底端平滑的物體從沖擊頭的上端與金屬環(huán)相平,而下端鋼球與金屬片剛好接觸,則沖頭進(jìn)入鐵砧槽之余度為2±0.1mm.4.3 測(cè)試:待漆膜實(shí)干后,將漆膜樣板

19、漆膜朝上平放鐵砧上,樣板受沖擊部分距邊緣不少于15mm,每個(gè)沖擊點(diǎn)的邊緣相距不少于15mm.重錘借控制裝置維持在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的50高度,按壓控制鈕,重錘即自由地落于沖頭上,提起重錘,取出樣板,用4倍放大鏡觀察,判斷漆膜有無裂紋,皺紋和剝落等.重錘下落的高度不引起漆膜產(chǎn)生皺紋或剝落,則其耐沖擊強(qiáng)度即為高度值(Kg,cm).5. 附著力測(cè)定(GB1720-79)5.1 材料和儀器設(shè)備馬口鐵50mm×100mm×(0.2-0.3)mm;4倍放大鏡;漆刷,寬25-35mm;附著力測(cè)定儀.5.2 測(cè)定方法按GB-1727-79在馬口鐵上制備樣板三塊,待漆膜實(shí)干后,于恒濕恒溫測(cè)定,測(cè)前

20、先檢查針頭,如不銳利應(yīng)予更換,提起半截出示帕,抽出試驗(yàn)后,即可換針,當(dāng)發(fā)現(xiàn)劃痕與標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)半徑不符時(shí),應(yīng)調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)半徑,其方法是松開卡針盤后的螺栓,回轉(zhuǎn)半徑調(diào)整螺栓,適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)目卡針盤后部,依次緊固上述螺栓,劃痕與標(biāo)準(zhǔn)線圓底線相比較,如仍不附應(yīng)重新調(diào)整回轉(zhuǎn)半徑,直至與標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)半徑5.25mm的圓滾線相同為止,測(cè)定時(shí),將析板正放于試驗(yàn)臺(tái)上,擰緊固定樣板調(diào)整螺栓,然后降動(dòng)升降棒,使轉(zhuǎn)針的尖端接觸到漆膜,如劃痕未露底板,應(yīng)酌加砝碼,按順時(shí)針方向,均勻搖動(dòng)手柄,轉(zhuǎn)速以80-100r/min為宜,圓滾線劃痕標(biāo)圖長(zhǎng)為7.5±0.5cm.向前移動(dòng)升降棒,使用權(quán)針盤提起,松開固定樣板的有關(guān)螺栓,取出樣板,

21、用漆刷除去劃痕上的漆屑,以4倍放大鏡檢查劃痕并評(píng)級(jí).5.3 評(píng)級(jí)方法:從樣板上劃痕的外側(cè)的小三角檢查起,依次往內(nèi)檢查標(biāo)為1,2,3,4,5,6,7等七個(gè)部位.相應(yīng)分為7個(gè)等級(jí),按順序檢查各部位的漆膜完好程度,如某部位的格子有 70%以上完好,則附著力就定為該部位所在的級(jí)別.說明:該步也可用GB5210-85涂層附著力測(cè)定法-拉開法進(jìn)行測(cè)定.實(shí)驗(yàn)二 丙烯酸脂樹脂合成,清漆制備及性能檢測(cè)一, 熱塑性丙烯酸酯的合成配方甲基丙烯酸甲酯 30.0甲基丙烯酸丁酯 68.0甲基丙烯酸 2.0過氧化二苯甲酰 0.5甲苯 100.0配方分析:加入較多量的丁酯使漆膜有適中的柔韌性,加入少量甲基丙烯酸后,可使漆膜有

22、更好的附著力.工藝蒸餾除去單體中的阻聚劑,然后將單體按配方混合.將100份甲苯加入反應(yīng)瓶中,加熱至100-110將過氧化苯甲酰溶于單體混合物中,濾清.將單體混合物(已加引發(fā)劑)慢慢滴入熱溶劑進(jìn)行聚合反應(yīng)(滴加過程需要2.5-3h),注意開始要滴得慢一些.聚合反應(yīng)開始后溫度允許由于反應(yīng)放熱而稍有升高,但應(yīng)注意控制滴加速度勿使升得太快,滴加完畢,溫度一般在111-120之間.在回流溫度下保持4小時(shí),控制不揮發(fā)份47.5%以上,出料.注意事項(xiàng):開始滴加時(shí)應(yīng)放慢速度,否則滴加了大部分單體后尚未開始聚合,待開始聚合時(shí),因單體濃度過高,會(huì)突然劇烈反應(yīng)放出大量熱,出現(xiàn)危險(xiǎn).滴加速度也影響分子量大小和分子結(jié)構(gòu)

23、的均勻度,滴得慢時(shí)分子量較小,但分子結(jié)構(gòu)可能均勻;滴得快時(shí)分子量較大,分子結(jié)構(gòu)均勻性較差.配料及引發(fā)劑比例必須準(zhǔn)確,對(duì)分子量影響很大.引發(fā)劑用量及反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)時(shí)間有直接影響,引發(fā)劑用量高,溫度高,只需較短時(shí)間就可得到較高轉(zhuǎn)化率;引發(fā)劑用量少,反應(yīng)溫度低,必須延長(zhǎng)保溫時(shí)間以滿足轉(zhuǎn)化率要求,一般要求轉(zhuǎn)化率不低于95%.反應(yīng)過程中通過測(cè)定粘度確定反應(yīng)進(jìn)行情況.二,熱塑性丙烯酸酯清漆的制備清漆配方上述樹脂溶液 30.00硝酸纖維素(含醇30%,粘度0.5秒) 21.40苯二甲酸二丁酯 3.00苯二甲酸二辛酯 3.00醋酸丁酯 25.00丁醇 7.60甲苯 10.00(2)配方分析:本配方加有硝基纖維

24、素提高了光澤和拋光打磨性能,色澤可接近水白并能長(zhǎng)時(shí)間保持不變,可用作木器清漆.磁漆配方上述樹脂溶液 30.00硝基黑片(炭黑13.3 %硝基纖維素63.9%,苯二甲酸二丁酯22.8%) 15.7硝酸纖維素(含醇30%,粘度0.5秒) 7.10苯二甲酸丁芐酯 2.42醋酸丁酯 25.00丁醇 10.00丙酮 9.78(2) 配方分析:按不揮發(fā)份計(jì),硝基纖維素:丙烯酸酯樹脂:增塑劑為1:1:0.4,有較好的拋光打磨性能及保光保色性能,可作轎車磁漆.(3)工藝:同醇酸樹脂磁漆.三 性能檢測(cè):同醇酸清漆及色漆. 實(shí)驗(yàn)三 環(huán)氧樹脂漆的制備一 ,環(huán)氧樹脂概述含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的樹脂稱為環(huán)氧樹脂.環(huán)

25、氧樹脂分為縮水甘油類和非縮水甘油類,環(huán)氧氯丙烷和其它相關(guān)原料制得的樹脂即屬于縮水甘油類,此類可用于涂料制備.環(huán)氧樹脂本身是熱塑性半制品的樹脂,是涂料的成膜材料,固化后形成交聯(lián)狀的環(huán)氧樹脂涂料,對(duì)金屬(鐵,鋁等),陶瓷,玻璃,混凝土均有良好的附著務(wù),抗化學(xué)性較優(yōu),耐堿,涂料膜具有一定的韌性,同時(shí)還具有優(yōu)良的電絕緣性,但耐老化,室外耐候性差.環(huán)氧樹脂是常規(guī)的良好涂料之一,環(huán)氧樹脂在酮,醚,醇,酯,氯化烴及某些混合劑中有良好的溶解性.二, 環(huán)氧樹脂的合成環(huán)氧樹脂一般采用環(huán)氧氯丙烷和雙酚A反應(yīng)制得.反應(yīng)原理原料來源環(huán)氧氯丙烷:環(huán)氧氯丙烷一般由丙烯經(jīng)氯化,水解,脫水而得.CH2CHCH3 CH2CHCH

26、2Cl O ClCH2CH2CH2OH ClCH2CHCH2雙酚A:雙酚A由苯酚與丙酮縮合而得,雙酚A為白色片狀,分子量228,BP220(533.3p),凍點(diǎn)156.5,密度1.195.雙酚A和環(huán)氧氯丙烷官能度為2,所以產(chǎn)物是線形的.O2 OH+ CH3CCH3HO C OH反應(yīng)過程:環(huán)氧氯丙烷應(yīng)過量HO C OH+NaOH HO C O-0-+H2O+Na+ HO C OCH2CHCH2Cl HO C OCH2CHCH2+NaCl /OCH2CHCH2O- C OCH2CHCH2O-n /OC OCH2CHCH2 /ON值大小,取決于投料時(shí)二者比例.上述反應(yīng)過程得知:環(huán)氧氯丙烷和雙酚A不直

27、接反應(yīng),而是在氫氧化鈉存在下首先是雙酚A形成苯氧基負(fù)離子再與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng),此反應(yīng)屬于SN2反應(yīng)類型,苯氧基負(fù)離子屬于強(qiáng)親核試劑,所以很容易進(jìn)攻環(huán)氧基上位阻較小的-碳原子.但也有極少量苯氧基負(fù)離子進(jìn)攻-碳原子(即仲碳),這樣就可能生成了不能閉環(huán)的有機(jī)氯端基,降低了樹脂的官能度,并使形成的環(huán)氧樹脂涂料電性能下降.另外,反應(yīng)過程中,也有少量的環(huán)氧基水解,生成二元醇( ClCH2CHOHCH2OH),如此也降低了樹脂的官能度(理論是f=2, 實(shí)際為1.9左右).為了促進(jìn)樹脂合成反應(yīng)進(jìn)行順利,產(chǎn),質(zhì)均優(yōu),則需要適當(dāng)加大環(huán)氧氯丙烷的量,且注意控制反應(yīng)溫度和時(shí)間,再者,注意控制軟化點(diǎn),因控制軟化點(diǎn),可得到

28、質(zhì)量一致的產(chǎn)品(分子聚合度比較均一)環(huán)氧樹脂軟化點(diǎn):低分子量環(huán)氧樹脂 軟化點(diǎn)100 聚合度>5低分子量環(huán)氧樹脂合成:(以E-44為例)采用二步法,其優(yōu)點(diǎn)可避免環(huán)氧基團(tuán)水解,提高環(huán)氧氯丙烷回收量,促使料耗降低.工藝流程原料及配比雙酚A: 規(guī)格(凍點(diǎn))154,游離酚0.15%,Fe 0.8mg/L(0.8ppm)顏色APHA 最高難度100(50%溶液)環(huán)氧氯丙烷 :工業(yè)級(jí)NaOH: 工業(yè)級(jí)(30%水溶液)雙酚A NaOH溶液環(huán)氧氯丙烷苯苯配方:雙酚A:0.5mol環(huán)氧氯丙烷:1.35mol:NaOH水溶液:0.718mol0.388mol3. 實(shí)驗(yàn)步驟及操作:將雙酚A及環(huán)氧氯丙烷計(jì)量后置入

29、適當(dāng)?shù)臒?水浴上加熱至70(內(nèi)溫),攪拌使共溶解.溶解后,將料液移入三口反應(yīng)瓶中,攪拌下加熱至50-55.將NaOH溶液約于4 h內(nèi)滴加到反應(yīng)瓶中(溫度控制在50-55).堿液滴完后,在55-60下攪拌維持反應(yīng)4h.減壓回收過量的環(huán)氧氯丙烷(控制溫度85,壓力21.33Kpa),環(huán)氧氯丙烷經(jīng)冷凝回收后再用.在反應(yīng)瓶中加入苯(或甲苯),攪拌并加熱至70(瓶上置回流冷凝管)防止苯(或甲苯)散入空間使物料溶解.在上述70溶液中滴加NaOH溶液控制于1h內(nèi)加完.70維持反應(yīng)3h.冷卻,靜置分層(于三角瓶或燒杯中).將上層樹脂苯溶液小心移至脫水反應(yīng)瓶中,下層鹽腳可加適量苯萃取后放掉,二液合并.在脫水

30、反應(yīng)瓶上加上型回流管,加回流邊脫水,直至蒸出的苯清晰無水時(shí),脫水完成.冷卻,靜置.過濾,濾液移入脫苯反應(yīng)瓶中,先常壓脫苯(回冷凝回收再用).當(dāng)液溫達(dá)到110時(shí),改為減壓脫苯,至液溫達(dá)到142時(shí),無液體流出時(shí)為止.趁熱出料(入三口瓶).實(shí)驗(yàn)要求每步計(jì)量,測(cè)量均應(yīng)仔細(xì),認(rèn)真,記錄詳細(xì).每步操作認(rèn)真,注意安全,防止中毒,失火或其它事故.不允許用直火加熱.實(shí)驗(yàn)過程中,操作人員不得離開現(xiàn)場(chǎng).每步進(jìn)行后,必須明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?要求,操作方法和器具規(guī)格等,必須人人心中有數(shù),禁止邊看講儀邊進(jìn)行操作.低分子量環(huán)氧樹脂E-44規(guī)格:軟化點(diǎn):20-40平均分子量:430環(huán)氧值當(dāng)量/100g:0.41-0.47常溫下為淡

31、黃色粘稠狀液體.中分子量環(huán)氧樹脂制備實(shí)驗(yàn).反應(yīng)原理(略)配方:(E-12)(重量比)(分子比:1:1.218)雙酚A: 114.2g環(huán)氧氯丙烷: 56.4gNaOH(30%):237g(3)實(shí)驗(yàn)操作步驟:將雙酚A和NaOH溶液置入三角瓶或燒杯中(容器大小,操作者應(yīng)計(jì)量后設(shè)計(jì)出).攪拌,加熱至70(水浴),使雙酚A完全溶解.趁熱過濾,濾液置入反應(yīng)瓶中,冷至47.加入環(huán)氧氯丙烷,攪拌并升溫至80,在80-85保持反應(yīng)1h,取樣測(cè)定樹脂軟化點(diǎn),要在80-85,否則繼續(xù)在80-85反應(yīng)直至軟化點(diǎn)合格為止.加入冷水降溫,再用熱水洗至中性(先用自來水,后用蒸餾水),至無鹽為止.常壓脫水至115(內(nèi)溫),后

32、改為減壓脫水(真空度小于21280Pa)溫度約135-140)脫水完畢即得固體對(duì)脂.溶度試驗(yàn):本產(chǎn)品可溶于酮類,酯類和氯化烴溶劑中,應(yīng)溶解完全,不出現(xiàn)雜質(zhì).注意事項(xiàng):注意終點(diǎn)控制.洗滌必須達(dá)中性,無鹽為止.(測(cè)試Cl-存在否).4,高分子環(huán)氧樹脂制備實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理及注意事項(xiàng): 利用低分子量環(huán)氧樹脂環(huán)氧基在加溫和催化劑作用下,與雙酚A的酚羥基反應(yīng)而擴(kuò)鏈,根據(jù)雙酚A的多少,可制得中,高級(jí)分子量的環(huán)氧樹脂,國(guó)外廣泛采用此法,此法要點(diǎn)是選擇合適的叔胺類催化劑,它必須具備優(yōu)良的選擇性,使環(huán)氧基與酚羥基反應(yīng),而不與中等分子量樹脂中仲羥基反應(yīng),以制得線性高分子環(huán)氧樹脂,另一個(gè)要求,每項(xiàng)批投入的環(huán)氧樹脂氯含量應(yīng)

33、低,并必須精確分析其環(huán)氧基含量,然后計(jì)算雙酚A的用量.另外,該反應(yīng)十分劇烈,反應(yīng)一量引發(fā),千萬注意強(qiáng)化冷卻(必要時(shí)備冰和食鹽)三 ,操作步驟將測(cè)試過環(huán)氧基數(shù)量的低分子樹脂和計(jì)算量的雙酚A投入反應(yīng)釜.通入N2,置換瓶?jī)?nèi)空氣在不斷N2的存在下慢加熱至110-120,此時(shí)放熱反應(yīng)開始,應(yīng)控制瓶?jī)?nèi)反應(yīng)溫度.逐漸控制溫度達(dá)170左右(絕對(duì)不允許超過193,以免催化劑失效).一般在170-177維持反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間視環(huán)氧當(dāng)量而定.環(huán)氧當(dāng)量1500以下,保溫45min環(huán)氧當(dāng)量1500以上,保溫90-120min出料,得固體樹脂.溶劑法生產(chǎn)高分子量環(huán)氧樹脂以E-06為例配方:雙酚A: 114.2g環(huán)氧氯丙烷:

34、52.3gNaOH(20%) 90g23g丁醇: 30.4g二甲苯 92 g環(huán)己酮: 44.2g六氯吡啶: 0.065g(摩爾比,雙酚A:環(huán)氧氯丙烷=1:1.13)(2) 操作步驟:將雙酚A與NaOH溶液,丁醇加入溶解燒杯內(nèi),攪拌,加熱至70溶解完全,移入反應(yīng)瓶.冷至40,加環(huán)氧氯丙烷,反應(yīng)1h后,加入NaOH溶液和40%量的二甲苯,升溫至85±2,反應(yīng)1h.再加入20%量的二甲苯,后應(yīng)1h,最后把余下二甲苯加入,反應(yīng)8h.加六氧吡啶,繼續(xù)反應(yīng)2h.靜置,分去鹽水層.二甲苯溶液升溫在90-92,回流脫水,至溫度達(dá)120(脫水,脫苯必須完全).冷卻,加入環(huán)已酮溶解,得適合涂料用的環(huán)氧樹

35、脂溶液.測(cè)試,溶解前的固形物軟化點(diǎn),應(yīng)大于100,聚合度大于5.環(huán)氧樹脂涂料配方實(shí)驗(yàn)及涂層性能測(cè)試1.環(huán)氧樹脂涂料配方(一):雙組分涂料(環(huán)氧樹脂,金屬底漆涂料)環(huán)氧樹脂E-44(市售品) 50g二甲苯,丁醇混合物溶劑(7:3) 適量乙二胺(無水) 3.2-3.5ml鄰苯二甲酸二辛酯(或二丁酯): 2g氧化鐵紅(涂料級(jí)): 15g配制:除乙二胺外,其它各種原料攪均后,再加乙二胺固化,調(diào)稀至一定濃度,刷涂表干后,再刷第二遍(配料應(yīng)二次完成,配好即用)常溫固化.配方(二):環(huán)氧樹脂白色面漆涂料將配方(一)中氧化鐵紅改為鈦白粉或鋅鈦白,其它如(一).配方(三):環(huán)氧樹脂金屬底漆環(huán)氧樹脂E-44(自制

36、)其它材料同配方(一)配方(四):環(huán)氧脲醛樹脂耐磨涂料(熱固化涂料)環(huán)氧樹脂E-06(自制) 28g丁醇醚化脲醛樹脂(60%) 20g二丙酮醇 26g二甲苯 26gSiO2 10 g提示:該配方中,什么是固化劑,各種料的作用于是什么 配制涂刷后(金屬板)于190-205干燥30min或加入0.5%對(duì)甲苯磺酸嗎啉鹽等酸性催化劑,干燥,固化溫度可降至150.該涂料可配制耐磨涂料和絕緣涂料,用于罐,桶,化工設(shè)備內(nèi)壁涂料.2.性能測(cè)試2.1測(cè)試項(xiàng)目同醇酸樹脂漆.2.2環(huán)氧值測(cè)定環(huán)氧值是指每100g環(huán)氧權(quán)樹脂中含環(huán)氧基的當(dāng)量數(shù).它是環(huán)氧樹脂質(zhì)量的重要指標(biāo),是計(jì)算固化劑用量的依據(jù).樹脂的分子量越高,環(huán)氧值

37、相應(yīng)降低,一般低分子量環(huán)所樹脂的環(huán)氧值在0.48-0.57之間.另外,還可用環(huán)氧基百分含量(每100g樹脂中含有的環(huán)氧基克數(shù))和環(huán)氧當(dāng)量(一個(gè)環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂克數(shù))來表示,三者之間的互換關(guān)系如下:環(huán)氧值=環(huán)氧基百分含量/環(huán)氧基分子量=1/環(huán)氧當(dāng)量因?yàn)榄h(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基在鹽酸的有機(jī)溶液中能被HCL開環(huán),所以測(cè)定所消耗的HCL的量,即可算出環(huán)氧值.其反應(yīng)式為: CH CH2 + HCl CHCH2O OH Cl過量的HCl用標(biāo)準(zhǔn)NaOH-乙醇液回滴.對(duì)于分子量小于1500的環(huán)氧樹脂,其環(huán)氧值的測(cè)定用鹽酸-丙酮法測(cè)定,分子量高的用鹽酸-砒啶法.具體操作如下:準(zhǔn)確稱取1g左右環(huán)氧樹脂,放入150 ml

38、的磨口錐形瓶中,用移液管加入25 ml鹽酸-丙酮游泳,加塞搖動(dòng)至樹脂完全溶解,放置1h.加入酚酞摜示劑3滴,用NaOH-乙醇溶液滴定至淺粉紅色,同時(shí)按上述條件做空白實(shí)驗(yàn)2次.環(huán)氧值EPV=(V0-V1)N/10W式中V0,V1-表空白和樣品滴定所消耗的NaOH的量;N-溶液的當(dāng)量濃度;W-樹脂重量.注: 鹽酸-丙酮溶液: 2 ml濃鹽酸溶于80 ml丙酮中,混合均勻.NaOH乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液: 將4gNaOH溶于是100 ml乙醇中,用標(biāo)準(zhǔn)鄰苯二甲酸氫鉀溶液標(biāo)定,酚酞作指示劑.五, 結(jié)果與討論線形環(huán)氧樹脂外觀為黃色至青銅色的粘稠液體或脆性固體,易溶于有機(jī)溶液劑中.未加固化劑的環(huán)氧樹脂有熱塑性,可長(zhǎng)

39、期儲(chǔ)存而不變質(zhì).其主要參數(shù)是環(huán)氧值,固化劑的用量與環(huán)氧值成正比,固化劑的用量對(duì)成品的機(jī)械性能影響很大,必須控制適當(dāng).六, 思考題1. 在合成環(huán)氧樹脂的反應(yīng)中,若NaOH用量不足,將對(duì)產(chǎn)物有什么影響 2.環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn) 為什么環(huán)氧樹脂具有良好的粘結(jié)性能 3.為什么環(huán)氧樹脂使用時(shí)必須加入固化劑 固化劑的種類有哪些高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 醋酸乙烯酯溶液聚合及聚乙烯醇的制備聚醋酸乙烯酯(PVAc)的溶液可作粘合劑,油漆,紙及布的上膠劑等,其乳液就是通常所說的白膠,可用來粘接木材. PVAc的另一用途是由它來制取聚乙烯醇(PVA).由于不存在乙烯醇這種單體,因此PVA必須通過其它方法來制

40、備. 在本實(shí)驗(yàn)中采用醋酸乙烯酯聚合,然后用醇解的方法制備PVA.由于聚合物的分子量很高而且具有多分散性,結(jié)構(gòu)的多層次性的變化,以及聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及溶液行為與小分子物的差異很大,使聚合物的化學(xué)反應(yīng)具有本身的特征,一般來說,聚合物中官能團(tuán)的活性較低,化學(xué)反應(yīng)不完全, 官能團(tuán)全部轉(zhuǎn)化很困難,產(chǎn)物又無法分離.因此常用基團(tuán)的轉(zhuǎn)化程度來表示轉(zhuǎn)化的深度.PVA是一種非電解質(zhì)表面活性劑.在乳液聚合中作為乳化劑,在懸浮聚合中作為分散劑,PVA的縮甲醛化反應(yīng)則可制得維尼綸纖維.一,目的要求通過本實(shí)驗(yàn)掌握醋酸乙烯酯溶液聚合方法和醇解制備聚乙烯醇方法,了解溶液聚合,高分子側(cè)基反應(yīng)原理及醇解度測(cè)定方法.二 ,實(shí)驗(yàn)原

41、理本實(shí)驗(yàn)采用溶液聚合的自由基聚合反應(yīng).之所以選用甲醇作溶劑,是由于PVAc能溶于甲醇,而且聚合反應(yīng)中活性鏈對(duì)甲醇的鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)較小,而且在醇解制取PVA時(shí),加入催化劑后在甲醇中即可直接進(jìn)行醇解.醋酸乙烯酯(VAc)在聚合過程中,容易發(fā)生向聚合物鏈的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng).聚合物濃度越大,支化越容易發(fā)生.聚合物活性自由基鏈除了向PVAc主鏈上的,氫處鏈轉(zhuǎn)移,形成水解不掉的支鏈,還會(huì)向乙?；匣顫姎湓愚D(zhuǎn)移,在乙?；闲纬芍ф?這部分支鏈容易水解脫掉,導(dǎo)致聚合度降低.在單體濃度為85%時(shí)聚合得PVA,醇解后聚合度下降38.15%.單體濃度為67%時(shí)醇解后只降低了6.89%.因此要降低溶液中單體濃度.但單體濃度過

42、低,會(huì)影響產(chǎn)物的最終聚合度.表1 60甲醇中不同單體濃度溶液聚合得到PVAc和PVA的聚合度單體濃度(%)聚合時(shí)間(h)轉(zhuǎn)化率(%)PVAc聚合度PVA聚合度聚合度降低(%)851696.21903117738.15671796.66686226.89PVAc的醇解可以在酸性或堿性催化下進(jìn)行,酸性醇解時(shí),由于痕量級(jí)的酸很難從PVA中除去,而殘留的酸可加速PVA的脫水作用,使產(chǎn)物變黃或不溶于水,目前工業(yè)上都采用堿性醇解法.另一方面, 甲醇中的水對(duì)醇解會(huì)產(chǎn)生阻礙作用.因?yàn)樗拇嬖谑狗磻?yīng)體系內(nèi)產(chǎn)生CH3-COONa,消耗了NaOH,而NaOH在此是起催化作用.因此要嚴(yán)格控制甲醇中的水的含量.堿性醇解

43、時(shí),產(chǎn)物中含有副產(chǎn)物醋酸鈉,其醇解反應(yīng)方程式為: CH2CH n +nCH3OH- CH2CHn + nCH3COOCH3O OHO=CCH3本實(shí)驗(yàn)首先制備PVAc,然后堿性醇解,由于產(chǎn)物PVA不溶于甲醇,所以醇解到一定程度時(shí)會(huì)觀察到明顯的相轉(zhuǎn)變,此時(shí)大約有60%的乙?；驯涣u基取代.三, 儀器和試劑三口瓶,回流冷凝管,攪拌器,滴液漏斗.VAc,NaOH,甲醇,偶氮二異丁腈(AIBN).四, 實(shí)驗(yàn)步驟PVAc的制備:如圖搭好裝置,在250 ml三口瓶中加入20g甲醇,40gVAc和0.05gAIBN,開始攪拌.當(dāng)AIBN完全溶解后,升溫至(60±2),在此溫度下反應(yīng)3h,加入40g甲

44、醇備醇解用.測(cè)轉(zhuǎn)化率: 取一干凈的培養(yǎng)皿和一玻璃棒,在臺(tái)秤上稱重記為W1,從燒瓶中取出約3gPVAc溶液,放在培養(yǎng)皿中稱重記為W2,然后將裝樣品的培養(yǎng)皿放在通風(fēng)櫥內(nèi)的紅外燈下加熱,讓溶劑和未反應(yīng)的單體大部分揮發(fā)掉,再放入烘箱中烘干,稱重記為W3,則轉(zhuǎn)化率為W3/(W2-W1)*f, f為單體投料比.除去未反應(yīng)的單體:將大部分聚合物溶液倒入回收瓶中,反應(yīng)瓶?jī)?nèi)留下約15g,用15 ml甲醇將瓶口處的溶液沖凈,換成蒸餾裝置,在攪拌下水泵減壓,將未反應(yīng)的單體除盡.醇解:單體除盡后,拆下蒸餾裝置,換上回流冷凝管,在反應(yīng)瓶中加入85 ml甲醇.開動(dòng)攪拌,使聚合物溶解均勻后,于25下慢慢滴加5%的NaOH/

45、甲醇溶液2.8 ml (約2秒/滴).仔細(xì)觀察反應(yīng)體系,約1-1.5h發(fā)生相轉(zhuǎn)變.這時(shí)再滴加1.2 ml NaOH/甲醇溶液,繼續(xù)反應(yīng)1h.用布氏漏斗抽濾,所得PVA為白色沉淀,分別用15 ml甲醇洗滌3次.產(chǎn)品放在表面皿上,搗碎并盡量散開,自然干燥后放入真空烘箱中,在50下干燥1h,再稱重.五, 結(jié)果與討論隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)體系會(huì)變得越來越稠,可適當(dāng)補(bǔ)加甲醇.如反應(yīng)過程中補(bǔ)加了甲醇,在反應(yīng)停止時(shí)應(yīng)少加等量的甲醇.工業(yè)上PVAc醇解時(shí),其濃度一般控制在10%-23%,PVAc與NaOH的摩爾比為0.12,溫度50,實(shí)驗(yàn)中要加入甲醇以稀釋聚合物.為避免醇解過程中出現(xiàn)凍膠甚至產(chǎn)物結(jié)塊,催化劑的滴

46、加速度要慢,并分兩次加入.如反應(yīng)過程中發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)凍膠時(shí),應(yīng)加快攪拌速度,并適當(dāng)補(bǔ)加一些甲醇.由于甲醇有毒性,可用乙醇代替,但是使用乙醇產(chǎn)品的顏色會(huì)變黃,而且轉(zhuǎn)化率較使用甲醇時(shí)低一些.實(shí)驗(yàn)二 聚乙烯醇縮甲醛的制備早在1931年,人們就已經(jīng)研制出聚乙烯醇的纖維,但由于PVA的水溶性而無法實(shí)際應(yīng)用.利用"縮醛化"減少其水溶性,就使得PVA有了較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.用甲醛進(jìn)行縮醛化反應(yīng)得到聚乙烯醇縮甲醛(PVF).PVF隨縮醛化程度不同,性質(zhì)和用途有所不同.控制縮醛在35%左右,就得到了人們稱為"維綸"的纖維.維綸的強(qiáng)度是棉花的1.5-2倍,吸濕性5%,接近天然

47、纖維,又稱為"合成棉花".在PVF分子中,如果控制其縮醛度在較低水平,由于PVF分子中含有羥基,乙?；腿┗?因此有較強(qiáng)的粘結(jié)性能,可作膠水使用,用來粘結(jié)金屬,木材,皮革,玻璃,陶瓷,橡膠等.一, 目的要求本實(shí)驗(yàn)將通過PVA的縮醛化制備膠水,了解乙烯醇縮醛化的反應(yīng)原理,并了解高聚物的官能團(tuán)側(cè)基反應(yīng)的知識(shí).二, 實(shí)驗(yàn)原理聚乙烯醇縮甲醛是利用聚乙烯醇與甲醛在鹽酸催化的作用下而制得的.其反應(yīng)式如下:-CH2CHCH2CH- + HCHO -CH2CHCH2CH- + H2OOH OH OCH2O高分子鏈上的羥基未必能全部進(jìn)行縮醛化反應(yīng),會(huì)有一部分羥基殘留下來,本實(shí)驗(yàn)是合成水溶性聚

48、乙烯醇縮甲醛膠水,反應(yīng)過程中需控制較低的縮醛度,使產(chǎn)物保持水溶性.如若反應(yīng)過于猛烈,則會(huì)造成局部高縮醛度,導(dǎo)致不溶性物質(zhì)存在于膠水中,影響膠水質(zhì)量.因此在反應(yīng)過程中,要特別注意嚴(yán)格控制催化劑用量,反應(yīng)溫度,反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)物比例等因素.三, 儀器和試劑儀器 聚合裝置如圖, 三口瓶,攪拌器,溫度計(jì),球形冷凝器,量筒,培養(yǎng)皿;試劑 PVA,甲醛水溶液(40%工業(yè)甲醛),鹽酸,NaOH.四, 實(shí)驗(yàn)步驟在250 ml三口瓶中,加入160 ml去離子水,17gPVA,在攪拌下升溫溶解,等PVA全部溶解后,于90左右加入3ml甲醛攪拌15min,滴加1:4鹽酸溶液,控制反應(yīng)體系PH值1-3,保持反應(yīng)溫度90

49、左右,繼續(xù)攪拌,反應(yīng)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1.5 ml 8%的NaOH溶液,調(diào)節(jié)PH值為89,冷卻出料,所獲得無色透明粘稠液體,即市售紅旗牌膠水.五, 結(jié)果與討論由于縮醛化反應(yīng)的程度較低,膠水中尚含有未反應(yīng)的甲醛,產(chǎn)物往往有甲醛的刺激性氣味.縮醛基團(tuán)在堿性較穩(wěn)定,故要調(diào)整膠水的PH值.六, 思考題產(chǎn)物為什么要把最終PH值調(diào)至8-9,試討論縮醛化PVA對(duì)酸和堿的穩(wěn)定性.為什么縮醛度增加,水溶性會(huì)下降 實(shí)驗(yàn)三 本體聚合MMA制有機(jī)玻璃及其透光率測(cè)定聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有優(yōu)良的光學(xué)性能,密度小,機(jī)械性能,耐侯性好.在航空,光學(xué)儀器工業(yè),電器工業(yè),日用品

50、等方面有廣泛用途.本體聚合除了適合于實(shí)驗(yàn)室研究,還適用于制造板材和型材,所用設(shè)備也較簡(jiǎn)單.如單體聚合能力的初步測(cè)定,聚合動(dòng)力學(xué)研究和竟聚率測(cè)定等.其優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品純凈,尤其可以制得透明制品,其缺點(diǎn)是散熱困難,易發(fā)生凝膠效應(yīng),工業(yè)上常采取分段聚合的方式.目的要求本實(shí)驗(yàn)通過本體聚合MMA,掌握和了解有機(jī)玻璃的制造和操作技術(shù),了解本體聚合技術(shù)的特點(diǎn),并測(cè)定制品的透光率.原理MMA是含不飽和雙鍵,結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的分子,易發(fā)生聚合反應(yīng),聚合熱為56.5KJ/mol. MMA在本體聚合中的突出特點(diǎn)是有"凝膠效應(yīng)",既在聚合過程中,當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到10%-20%時(shí),聚合速率突然加快,物料的粘度驟然上

51、升,以致發(fā)生局部過熱現(xiàn)象.其原因是由于隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行,物料的粘度增大,活性增長(zhǎng)鏈移動(dòng)困難,致使其相互碰撞而產(chǎn)生的鏈終止下降,總的結(jié)果是聚合總速率增加,以致發(fā)生爆發(fā)性聚合.由于本體聚合沒有稀釋劑存在,聚合熱的排散比較困難,"凝膠效應(yīng)"放出大量反應(yīng)熱,使產(chǎn)品含有氣泡影響其光學(xué)性能.因此在生產(chǎn)中要通過嚴(yán)格控制聚合溫度來控制聚合反應(yīng)速率,以保證有機(jī)玻璃產(chǎn)品的質(zhì)量.預(yù)聚合有幾個(gè)好處,一是縮短聚合反應(yīng)的誘導(dǎo)期并使"凝膠效應(yīng)"提前到來,以便在灌模前移出較多的聚合熱,以利于保證產(chǎn)品質(zhì)量;二是可以減少聚合時(shí)體積收縮,因MMA由單體變成聚合體體積要縮小20%-22%,通

52、過預(yù)聚合可使收縮率小于12%,另外漿液粘度大,可減少灌模的滲透損失.三,儀器和試劑硅玻璃片三角瓶,三口燒瓶,攪拌器,球型冷凝器,72型分光光度計(jì),內(nèi)卡尺游標(biāo).MMA,過氧化二苯甲酰(BPO)四,實(shí)驗(yàn)步驟一般分為下列幾個(gè)主要步驟:(1)制模;(2)預(yù)聚合(制漿);(3)灌漿;(4)聚合;(5)脫模.制模取三塊40*70mm硅玻璃片洗凈并干燥.把三塊玻璃片重疊,并將中間一塊縱向抽出約30mm,其余三斷面用滌綸絕緣膠帶封牢.將中間玻璃抽出,作灌漿用.2.預(yù)聚合在100ml三角燒杯中加入30g MMA,在稱量0.03g BPO,輕輕搖動(dòng)至溶解,倒入三口燒瓶中,攪拌下于8590C水浴中加熱預(yù)聚合,觀察反

53、應(yīng)的粘度變化至形成粘性薄漿(似甘油狀或稍粘些),反應(yīng)須0.51h,迅速冷卻至室溫,將預(yù)聚合好的粘漿倒入燒杯,再真空脫氣半小時(shí).3.灌漿將脫氣后的粘液慢慢灌入模具中,垂直放置10min趕出氣泡,然后將?？诎b密封.4.聚合將灌漿后的模具在4050C的烘箱內(nèi)進(jìn)行低溫聚合1012h,當(dāng)模具內(nèi)聚合物基本成為固體時(shí)升溫到95100C,保持1.52h.5.脫模將模具緩慢冷卻到5060C,撬開硅玻璃片,得到有機(jī)玻璃板.附:有機(jī)玻璃透光率測(cè)定:聚甲基丙烯酸甲酯具有優(yōu)異的光學(xué)性能,其透光率可達(dá)91%,折光率為1.49,高度透明潔凈.利用72型分光光度計(jì),可測(cè)定所制產(chǎn)品的透明度.試樣制備:試樣尺寸為10*50mm

54、,厚度按原厚度,用內(nèi)卡尺測(cè)定其厚度.測(cè)定方法:接通恒壓電源,調(diào)至220V.打開儀器電源恒壓器及光源開關(guān).開啟樣品蓋,打開工作開關(guān),將檢流計(jì)光點(diǎn)調(diào)至透明度0點(diǎn)位置.調(diào)節(jié)所要波長(zhǎng)46.5nm.將光度調(diào)節(jié)到滿刻度100%位置.放入試樣,關(guān)上樣品蓋,所測(cè)得的透明度即為樣品的透明度.逐一關(guān)閉各開關(guān),再關(guān)閉總開關(guān).實(shí)驗(yàn)四 粘度法測(cè)定聚合物的分子量粘度法(Intrinsic Viscosyty,簡(jiǎn)稱IV)是一種測(cè)定聚合物分子量的相對(duì)的方法,并且得到的分子量是比較特殊的統(tǒng)計(jì)平均值-粘均分子量.但因?yàn)檎扯确▋x器設(shè)備簡(jiǎn)單,分子量使用范圍大又有相當(dāng)好的實(shí)驗(yàn)精度,所以成為分子量測(cè)定中最常用的實(shí)驗(yàn)技術(shù).粘度法除測(cè)定分子

55、量以外,還可以測(cè)定高分子在溶液中的尺寸,聚合物的溶度參數(shù)等.因此,粘度法在高分子研究和工業(yè)生產(chǎn)中都有非常廣泛的應(yīng)用.一, 目的要求1. 掌握粘度法的基本原理.2. 牢固掌握測(cè)定聚合物稀溶液粘度的實(shí)驗(yàn)技術(shù).3. 測(cè)定本體聚合聚甲基丙烯酸甲酯的特性粘數(shù)并計(jì)算平均分子量.二, 實(shí)驗(yàn)原理聚合物的稀溶液可視為牛頓流體,聚合物溶入溶劑往往會(huì)使液體的粘度升高,研究這種粘度的變化可以獲得有關(guān)高分子結(jié)構(gòu)的信息.為此,在聚合物稀溶液中定義粘度比(習(xí)慣上稱為相對(duì)粘度)和粘度相對(duì)增量(習(xí)慣上稱為增比粘度),兩者和溶液,溶劑粘度的關(guān)系為:r =/0 sp =(-0 )/ 0 =r -1三, 儀器和試劑烏氏粘度計(jì),恒溫水浴,分析天平,秒表;被測(cè)樣品:本體聚合聚甲基丙烯酸甲酯(有機(jī)玻璃)溶劑: 丙酮(AR)器皿:25ml容量瓶,5ml,10 ml移液管,50 ml注射針筒.四, 實(shí)驗(yàn)步驟溶液配置在25ml容量瓶中準(zhǔn)確稱取0.2-0.3g樣品,加入約10ml溶劑,溶解后用2號(hào)砂芯漏斗過濾移入另一個(gè)同樣的容量瓶.注意樣品的定量轉(zhuǎn)移,需多次用少量溶劑把第一個(gè)容量瓶和漏斗里殘余的樣品洗入第二個(gè)容量瓶.把第二個(gè)容量瓶置于恒溫水槽,然后稀釋至刻度處.安裝粘度計(jì)檢查粘度計(jì)特別是毛細(xì)管應(yīng)清潔,在粘度計(jì)的兩根小支管(B,C管)上小心地接上醫(yī)用橡皮管,用鐵夾固定粘度計(jì),放入