聚己內(nèi)酰胺的制備實(shí)驗(yàn)報(bào)告

聚己內(nèi)酰胺的制備了解聚合物合成的堪本原理了解聚合物合成的堪本原理2?初步掌握聚合物的合成方法.二、基本原理聚合物是由許多乖復(fù)單元組成的島相對(duì)分子質(zhì)罐化合物.除了天然聚合物（淀粉、纖堆素、蛋白質(zhì)及天然橡膠）之外，人類(lèi)已經(jīng)合成了許多人適聚合物.所謂“三大合成材料”一合成卑料.仟成纖維勺合成橡膠，U經(jīng)潑透到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方而及T農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事、航天及科學(xué)研究等許多領(lǐng)域，對(duì)人類(lèi)的文明產(chǎn)生了深刻的彩響：：島聚物由單體聚合反向制得.聚合反應(yīng)可以分為加成聚合反應(yīng)「簡(jiǎn)稱(chēng)加聚反應(yīng).包括共聚和定向聚合）和縮合聚合（簡(jiǎn)稱(chēng)縮聚反應(yīng)）.加聚是由不飽和的低分子化合物（單體）經(jīng)相互加成連接而成的高聚物反應(yīng)：縮聚反應(yīng)杲由相同或不同的單體，逋過(guò)連續(xù)的編合反應(yīng)形成高聚物的過(guò)程，在這一過(guò)程中同時(shí)伴有低分子物質(zhì)的生成，并且很多反應(yīng)都是可逆的平衡反應(yīng).本實(shí)驗(yàn)利用已合成的己內(nèi)酰胺開(kāi)環(huán)聚合生成尼龍一6,掌握使用封俗操作技術(shù)，制備聚己內(nèi)酰胺的基本方法.醛和酮是重妾的化工嚴(yán)料及有機(jī)合成中間體。T業(yè)上可用相應(yīng)的醇在高溫催化脫氫來(lái)進(jìn)行制館常用的催化劑有鋅、鉆、欲銅的氧化物及金屬範(fàn)擱等.實(shí)驗(yàn)室常用箱酸氧化伯醇和仲醇來(lái)制備相咸的廊a實(shí)驗(yàn)室常用箱酸氧化伯醇和仲醇來(lái)制備相咸的廊a笛酸是重舘酸鹽與40%?50%硫!的混合物制備相對(duì)分子就低的醛（丙醛、「醴），町以將鉆酸滴加到熱的酸性醉濬液中,以防止反應(yīng)混合物中有過(guò)雖氧化劑存在，井采用將沸點(diǎn)較低的醛不斷奏出的方法，可以達(dá)到酸氧化醇是放熱反應(yīng)，必須嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度以免反應(yīng)過(guò)于劇烈「叔醇在通常條件下對(duì)鉆酸是穩(wěn)龍的，在更劇烈的條件下，叔醇和刪都可能發(fā)生斷鏈和降階反應(yīng)：《+Na2Cr2+Na2Cr2O7+4H2SO4+Cr2(SO4h+Na2SC)t^7HjO脂肪和芳香屬都可以和耗胺作用生成府,府受酸性催化劑如硫酸成五氯化磷等作用，發(fā)生分子重排生成酰胺的反應(yīng)，稱(chēng)之為Beckmmn重排反應(yīng)。nh2ohH’Onh2ohH’O85%H285%H2SO4聚酰腫通常稱(chēng)為尼龍，苴結(jié)構(gòu)為含酰胺基用（一CONH-）的線性島分子化合物.己內(nèi)酰胺具有不穩(wěn)逗的七元環(huán)結(jié)構(gòu)，因此任高溫和催化劑作用下，可以開(kāi)環(huán)聚合成線性高分子，通常稱(chēng)為尼龍一6,我國(guó)稱(chēng)之為錦綸，可以作纖維，高分子，通常稱(chēng)為尼龍一6,我國(guó)稱(chēng)之為錦綸，可以作纖維，也可以作塑料乜聚合反應(yīng)的催化劑，除了常用的水之外，含有有機(jī)酸堿或金屬鈉、鋰等利采用不同的催化樸榮汁機(jī)埋不同?從而聚合速度和所得的聚合物也不相同?用水作儒化刑時(shí),通常得別相對(duì)分子童為104-4xl（r的線型高聚物，其兩端分別為氨基和竣基./(CH必、NHP=OIIC——（餉/(CH必、NHP=OIIC——（餉2）屮叫/3(CH2)5NH0IIIIIHO——C——(CH2)5NH——C——(CH2)5NH2(m-l)(CH2)5NH(CH必NH Hm三、主要試劑和產(chǎn)物的物理常數(shù)名稱(chēng)相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)密度/（g/tm3）熔點(diǎn)/c沸點(diǎn)/c溶解度/（g400g溶劑）用量或理論產(chǎn)量重輅酸鈉297.992.35357400溶于水，不溶于醇10.5g濃硫酸85%硫酸溶液98.0781.8410.371338與水混溶9m120m1環(huán)己醇100.15890.962425.93160.84微溶于水，可混溶于有機(jī)溶劑10.5m1乙醸74.12 |2.6(45°C)-116.334.66.89%(20°C)15m1環(huán)己酮98.140.95155.6微溶于水，可混溶于有機(jī)溶劑10.5m1環(huán)己酮月虧113.161.189-90206-210溶于水、乙醇、瞇、甲醇lOg20%氨水35.0450.91(25%)-7737.7(25%)溶于水己內(nèi)酰胺113.161.0168-71270溶于水、乙醇、甲醇、乙讎3g

四、實(shí)驗(yàn)裝置圖五、實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)步驟現(xiàn)象備注一、環(huán)己酮制備1.加料?400m1燒杯，溶解10.5g重銘酸鈉于60ml水屮，邊攪邊加9m1濃硫酸。得到橙紅色溶液慢慢滴加濃硫酸②250ml圓底燒瓶，力口10.5m1環(huán)己醇。2.反應(yīng)③一次加①溶液，充分振蕩，溫度計(jì)水浴控制溫度在55°C-60°C之間，溫度開(kāi)始下降（約半小時(shí)），移去水浴，再反應(yīng)半小時(shí)。得到墨綠色反應(yīng)液溫度放熱，嚴(yán)格控溫2.環(huán)己酮粗產(chǎn)品分離④加入60m1水和幾粒沸石，改蒸憎裝置，蒸出環(huán)己酮和水，至憎出液不再混濁再多蒸15-20mlo得到約50ml鐳出液蒸憎速度不要太快，仔細(xì)觀察鐳出液是否澄清。

3.環(huán)己酮粗產(chǎn)品凈化⑤憎出液精鹽飽和(約 12g),轉(zhuǎn)分液漏斗，取有機(jī)層，水層用15ml乙醸萃取，合并有機(jī)層，無(wú)水碳酸鉀干燥，水浴蒸去乙醯，蒸憎手機(jī)151-155°C僻分。分液漏斗中溶液分層先得到約 15m1乙醯，后于155°C得到大量憎分，即環(huán)己酮蒸館裝置所有部件事先干燥好二、環(huán)己酮月虧的制備1.加料在250m1錐形瓶中，力口9.8g鹽酸疑胺鹽和14g結(jié)晶醋酸鈉于30m1水中。充分混勻2.反應(yīng)控溫35-10°C,分批加入10.5m1環(huán)己酮，邊加邊振蕩。加完后，塞緊瓶口，激烈振蕩2-3mh.有白色粉狀晶體析出環(huán)己酮每次加2m13.環(huán)己酮月虧粗產(chǎn)品分離冷卻后，抽濾，洗滌，干燥得到白色晶體濾紙壓干即可三、己內(nèi)酰胺的制備1.加料800m1燒杯屮放置10g環(huán)己酮月虧及20m185%硫酸，混勻。充分混勻2.反應(yīng)250°C溫度計(jì)控溫，緩慢加熱。開(kāi)始有氣泡時(shí)(約120°C),移去熱源，自行反應(yīng)。稍冷后，溶液倒入250ml三口瓶，冰鹽浴冷卻(三口瓶上分別裝置攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗)。溫度下降至0"5°C時(shí)，邊攪邊加20%氨水，至石蕊試紙呈堿性。反應(yīng)強(qiáng)烈放熱， 溫度自行升至160°C得到己內(nèi)酰胺粗產(chǎn)品石蕊試紙變藍(lán)開(kāi)始有氣泡時(shí)立即移去熱源，反應(yīng)在幾秒內(nèi)完成?？販?0°C以下，以免己內(nèi)酰胺溫度較高時(shí)水解。3.己內(nèi)酰胺粗產(chǎn)品分離粗產(chǎn)品倒入分液漏斗，取有機(jī)層轉(zhuǎn)入25ml克氏燒瓶，油泵進(jìn)行減壓蒸憎。收集127-133 °C/0.93kPa(7mmHg),137-140 °C/1.6kPa(12mmHg),140-144 °C/1.86kPa(14mmHg)的餡分。得到由館出液固化而成的無(wú)色晶體己內(nèi)酰胺易吸潮，應(yīng)儲(chǔ)存于密閉容器中。四、聚己內(nèi)酰胺的制備1.加料封管中加入3g己內(nèi)酰胺，滴管加入單體質(zhì)量1%的蒸慵水，純氮置換封管空氣，封閉管口。裝置一定要密封管內(nèi)得到艮2.反應(yīng)1體，即聚己內(nèi)酰反應(yīng)后期應(yīng)得到粘稠f加上保護(hù)套，放入聚合爐，250°C加熱約5ho勺胺。熔融物，后自然冷卻。3.結(jié)束■觀察外觀，稱(chēng)量a固體回收六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果環(huán)己齪產(chǎn)址約6?7的純粹環(huán)己崩沸點(diǎn)為1557C,折光率nMo1,4507.環(huán)己崩月虧熔點(diǎn)R9?90X\M己內(nèi)旣胺熔點(diǎn)69~7(TC,產(chǎn)繪5?6⑺七、注意事項(xiàng)這里實(shí)際上是一種簡(jiǎn)化的水燕汽蒸懈，環(huán)己爾與水形成恒沸混合物，沸點(diǎn)95亡，含環(huán)己酮384%°環(huán)己marc時(shí)在木中的溶解度為2.4g/100g.加入粘鹽的目的是為了降低環(huán)己附在水中的溶解度，并有利于環(huán)己酗的分層.水的懈出蹴不宜太多，否則即他使用鹽析，仍不可］免有少最環(huán)己酶溶于水而損失.若此時(shí)環(huán)己酮月虧呈白色小球狀.則表示反應(yīng)還未完全，須繼續(xù)振搖.由于重排反應(yīng)劇烈進(jìn)行，故使用大燒杯以利于散熱，使反應(yīng)緩和。環(huán)己M岳的純度對(duì)反應(yīng)有影響，己內(nèi)酰胺的制備中，重排反應(yīng)后用氨水中和時(shí)，開(kāi)始要加得很慢，因?yàn)榇藭r(shí)溶液較為粘稠，發(fā)熱嚴(yán)貢，否則溫度究然升島,影響收率.己內(nèi)酰胺也可以用重結(jié)晶方法提純土將粗產(chǎn)物轉(zhuǎn)入分液漏斗，每次用lOinL四氯化碳舉取3次，合并萃収液,用無(wú)水硫醱鎂干煥后，濾入一干燥的邯形瓶，加入沸石AL在水浴上蒸去大部分溶劑，到剰下8mL左右為止。小心向溶液中加入石油醸(30-60-0,到恰好出現(xiàn)渾濁為止卩加熱重新溶解運(yùn)，將錐形飆置于冰浴中冷卻結(jié)晶?抽濾.用少就石汕醸洗滌晶體u如加入石油瞇的呈超過(guò)原溶液體枳的4?5倍仍未出現(xiàn)渾濁，說(shuō)明開(kāi)始所剩下的四氯化碳的就過(guò)多.須加入沸石后重新蒸去大部分溶劑頁(yè)到剩余很少毎四氯化碳時(shí)，再加入石油瞇進(jìn)疔結(jié)晶。在實(shí)驗(yàn)室中常使用僉屬制的高壓釜進(jìn)行高樂(lè)反應(yīng)-但在小疑操作中「如小于50mL液體或幾I克尚體〉，更常用厚壁險(xiǎn)質(zhì)玻璃封聳，文獻(xiàn)上稱(chēng)作Curias管或聚合管等，墓求管壁厚薄均勻，無(wú)結(jié)疤、裂紋等缺陷.淸洗封管在使用前，需經(jīng)堿洗.水洗和蒸惘水洗滌〉并在烘箱中烘干。裝料常溫下是氣體的原料，可苴接把浸?冷揀劑中的封管與原料容器相連接，或用蒸慵的方法加料，借封管卜韋先做好的記號(hào)計(jì)算體積來(lái)確定投料雖（也可用稱(chēng)垂法）"至于液體或固體的原料，可以用長(zhǎng)頸漏斗加料，不使藥品玷污封管的頸部，以免熔封時(shí)碳化影響封管的質(zhì)艮脫氣（或使用保護(hù)氣體）和熔封為了避免空氣和濕氣對(duì)反應(yīng)的彩響，往往在封仔封閉曲要做脫氣或用惰性氣體如純氮置換管中的空氣J對(duì)于極易揮發(fā)的原料?應(yīng)讓封管浸在冷凍劑中,接上三逋活塞。三通活塞的另兩個(gè)逋路，一個(gè)接覚空泵，另一個(gè)接保護(hù)氣體瓶，輪番抽空和置換保護(hù)氣體數(shù)次’關(guān)閉活泉，然頂進(jìn)杼封閉.封閉手續(xù)調(diào)節(jié)煤氣噴燈，先用大而溫度不髙的黃色火焰加熱封管的頸部，并轉(zhuǎn)動(dòng)封管使受封閉手續(xù)熱均勻「至剛呈鈉的黃色火焰時(shí)，開(kāi)大噴燈的空氣閥，用高溫的氧化焰把頸部端軟化熔融,最肯粘在一起，慢慢拉去末端?封閉這一動(dòng)作不能快，否則封閉的尖端處太薄不安全町靠?然后再調(diào)小噴燈的空氣閥，用黃色火焰退火，消除封端玻璃的內(nèi)應(yīng)力。慢慢放冷，然后將封管裝入防護(hù)套中，放入加熱爐反應(yīng)。起封封性受熱后，因內(nèi)容物的汽化或膨脹，內(nèi)壓很大，象是一個(gè)不農(nóng)全的炸彈，因此把它從加熱爐中取出時(shí)應(yīng)先在防護(hù)套中放冷.操作者戴好手套，用有機(jī)玻璃保護(hù)好身體和而部,然后把封管尖嘴部位抽出防護(hù)套乜用煤氣噴燈高溫小尖焰對(duì)準(zhǔn)封管尖端燒，當(dāng)玻璃軟化時(shí),管中過(guò)剩的壓力會(huì)將管吹破.以啟進(jìn)行一般玻厲工操作.八、問(wèn)題與討