《聚乙烯醇缩甲醛的制备(原创).》由会员分享，可在线阅读，更多相关《聚乙烯醇缩甲醛的制备(原创).（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、沈阳理工大学课程论文聚乙烯醇缩甲醛的制备摘要聚乙烯醇缩甲醛是一种生活中非常常见的胶水。本文主要是介绍，以聚乙烯醇和甲醛为原料，在盐酸的催化作用下，制备水溶性的聚乙烯醇缩甲醛。并测定其粘度和拉伸强度。因本次实验失败，将分析实验失败的原因。实验结果为：实验产品呈凝胶状，水溶性差，粘度差。关键词：聚乙烯醇，甲醛，聚乙烯醇缩甲醛Preparation of polyvinyl formaldehydeAbstractPolyvinyl formal is very common glue which is widely used in our life. This article mainly int
2、roduces the polyvinyl formal made of the basic raw material of polyvinyl alcohol and formaldehyde, and determination of tensile strength and viscosity, under the catalysis of hydrochloric acid. The experiment turned out to be an unexpected failure. It will analyze the reasons for its failure. The re
3、sults for it, that is, the product is gelatinous, poor water-solubility and viscosity.Key Words：polyvinyl alcohol, formaldehyde, polyvinyl formal目 录1.前言11.1聚乙烯醇简介11.2聚乙烯醇用途21.3甲醛简介21.4聚乙烯醇缩甲醛简介31.5反应原理41.6展望52.实验药品及仪器62.1药品62.2仪器及装置62.3实验方法72.3.1聚乙烯醇的溶解72.3.2合成聚乙烯醇缩甲醛72.3.1聚乙烯醇缩甲醛的性能测试73.结果与讨论83.1缩醛
4、化程度对实验的影响83.2酸碱性对缩合反应的影响93.3反应温度对缩合反应的影响103.4甲醛用量对缩合反应的影响103.5反应时间对缩合反应的影响104.结论125.致谢12参考文献13141. 前言1.1聚乙烯醇简介 聚乙烯醇，有机化合物，白色片状、絮状或粉末状固体，无味。溶于水，不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。微溶于二甲基亚砜。聚乙烯醇是重要的化工原料，用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等。聚乙烯醇结构式聚乙烯醇的物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。在聚乙烯醇分子中存在着两种
5、化学结构，即1，3和1，2乙二醇结构，但主要的结构是1，3乙二醇结构，即“头尾”结构。聚乙烯醇的聚合度分为超高聚合度（分子量2530万）、高聚合度（分子量17-22万）、中聚合度（分子量1215万）和低聚合度（2.53.5万）。醇解度一般有78%、88%、98%三种。部分醇解的醇解度通常为87%89%，完全醇解的醇解度为98%100%。常取平均聚合度的千、百位数放在前面，将醇解度的百分数放在后面，如17-88即表聚合度为1700,醇解度为88%。一般来说，聚合度增大，水溶液粘度增大，成膜后的强度和耐溶剂性提高，但水中溶解性、成膜后伸长率下降。聚乙烯醇的相对密度(25/4)1.271.31（固体
6、）、1.02(10%溶液），熔点230 ，玻璃化温度7585，在空气中加热至100以上慢慢变色、脆化。加热至160170脱水醚化，失去溶解性，加热到200开始分解。超过250变成含有共轭双键的聚合物。折射率1. 491. 52，热导率02w/(mK)，比热容15J/(kgK)，电阻率(3.13.8)10cm。溶于水，为了完全溶解一般需加热到6575。不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。微溶于二甲基亚砜。120150可溶于甘油但冷至室温时成为胶冻。溶解聚乙烯醇应先将物料在搅拌下加入室温水中分散均匀后再升温加速溶解，这样可以防止结块，影响溶解速度
7、。聚乙烯醇水溶液(5%）对硼砂、硼酸很敏感，易引起凝胶化，当硼砂达到溶液质量的1%时，就会产生不可逆的凝胺化。铬酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐也能使聚乙烯醇凝胶。PVA 1788水溶液在室温下随时间粘度逐渐增大但浓度为8%时的粘度是绝对稳定的，与时间无关，届特殊现象c聚乙烯醇成膜性好，对除水蒸气和氨以外的许多气体有高度的不适气性。耐光性好，不受光照影响。通明火时可燃烧，有特殊气味。水溶液在贮存时，有时会出现毒变。无毒，对人体皮肤无刺激性。1.2聚乙烯醇用途用作聚醋酸乙烯乳液聚合的乳化稳定剂。用于制造水溶性胶粘剂。用作淀粉胶粘剂的改性剂。还可用于制备感光胶和耐苯类溶剂的密封胶。也用作脱模剂，分散剂等。
8、贮存于阴凉、干燥的库房内防潮，防火。1.3甲醛简介甲醛（分子式：HCHO）亦称蚁醛，是最简单的醛类，通常情况下是一种可燃、无色及有刺激性的气体。易溶于水、醇和醚。相对分子质量：30.03，沸点-19.5，自燃点430，密度0.815 g/mL（液体，-20），1.075-1.085 g/mL（液体，37%）；3540%的甲醛水溶液叫做福尔马林。纯甲醛为无色透明气体，有刺激性气味。液体在较冷时久贮易混浊，在低温时则形成三聚甲醛沉淀。蒸发时有一部分甲醛逸出，但多数变成三聚甲醛。工业上常用催化氧化法由甲醇制取甲醛。在空气中能缓慢氧化成甲酸。能与水、乙醇、丙酮等有机溶剂按任意混溶。低毒，半数致死量（大
9、鼠，经口）800mg/kg。其蒸气能强烈刺激粘膜、具有致癌性、属于高毒物。甲醛有亲电性，可以和芳烃发生亲电芳香取代反应，也可以与烯烃发生亲电加成；与乙醛发生交叉Cannizzaro反应生成季戊四醇，后者是制取炸药季戊四醇四硝酸酯的原料。与酚类缩合生成酚醛树脂；与4-取代酚类反应生成杯芳烃。甲醛也是曼尼希反应中常用的醛，空气中的甲醛气体可以通过强氧化性的高锰酸钾和其反应。甲醛是一种重要的有机原料，主要用于塑料工业(如制酚醛树脂、脲醛塑料电玉)、合成纤维(如合成维尼纶聚乙烯醇缩甲醛)、皮革工业、医药、染料等。福尔马林具有杀菌和防腐能力，可浸制生物标本，其稀溶液(0.1-0.5%)农业上可用来浸种，
10、给种子消毒。1.4聚乙烯醇缩甲醛简介聚乙烯醇缩甲醛（polyvinyl formal，PVF，俗称107胶）是甲醛中的羰基与聚乙烯醇中相邻两个羟基反应生成的具有六元环缩醛结构的缩合产物，是一类十分重要的高分子材料。目前作为商品化的聚乙烯醇缩醛产品主要有聚乙烯醇缩丁醛、缩甲醛、缩甲乙醛等，在涂料、粘合剂、薄膜等方面有广泛的应用。聚乙烯醇缩甲醛的软化温度较高于其他缩醛，同时具有很高的机械强度、高耐磨性及良好的粘接性、卓越的电性能，是生产高韧性、耐热性、耐磨性及高介电强度漆包线的重要材料；与酚醛树脂配伍还可制成适用于各种铝合金与钢、黄铜、紫铜、铝合金、聚酯树脂玻璃布基层粘联，木材、橡皮之间的粘合的黑
11、迪哈粘合剂。此外，也是制成冲击强度高、压缩弹性模量值大的泡沫塑料的主要原料。CH2-CH-CH-CH2nOCH2O聚乙烯醇缩甲醛分子结构PVF是略微带草黄色的固体。有热塑性。密度1.2。软化点约190。热变形温度6575。吸水率约1%。溶于丙酮、氯化烃、乙酸、酚类。主要用于制造耐磨耗的高强度漆包线涂料和金属、木材、橡胶、玻璃层压塑料之间的胶黏剂，作为层压塑料的中间层以及制造冲击强度高、压缩弹性模量大的泡沫塑料。 把聚乙烯醇溶解于水中，经纺丝、甲醛处理制成的合成纤维。聚乙烯缩甲醛纤维的中国商品名，又称维尼纶。1924年由德国P.H.赫尔曼和黑内尔合成聚乙烯醇，30年代制成纤维，名为金托菲尔（sy
12、nthofil）。由于它溶解于水不能作纺织纤维，主要用作手术缝线。1939年日本樱田一郎等人研制成功聚乙烯醇的热处理和缩醛化方法，维纶才成为耐热水性良好的纤维。世界上生产维纶的国家主要有中国、日本、朝鲜等。维纶性质与棉花相似，强度和耐磨性优于棉花。它有良好的耐用性、吸湿性、保暖性、耐磨蚀和耐日光性；主要缺点是耐热水性差，弹性不佳，染色性较差，高温下的力学性能低。维纶大量用于与棉、粘胶纤维或其他纤维混纺，也可纯纺，用于制作外衣、汗衫、棉毛衫裤和运动衫，以及工作服；也可制作帆布、缆绳、渔网、包装材料和过滤材料。聚乙烯醇缩甲醛的性质和用途，随着聚乙烯醇原料、制造方法和缩醛化程度的不同而有很大的差别。
13、工业上最主要的用途是制作为维纶纤维。它是由完全醇解的聚乙烯醇合成的，它的平均聚合度为17001800。1924年德国W.O.赫尔曼和W.黑内尔首先制得了聚乙烯醇，1934年德国制得了水溶性聚乙烯醇纤维，1938年日本樱田一郎研究成功热处理和缩醛化技术，提高了纤维耐水性，扩大了在纺织工业中的应用范围。1948年维纶纤维问世，1950年日本建成了第一个生产装置，此后产量迅速上升。60年代以后，朝鲜民主主义人民共和国、中国、联邦德国、苏联、南朝鲜等相继生产，目前以中国、朝鲜民主主义共和国、日本的产量最大。1.5反应原理聚乙烯醇和甲醛在酸性条件下制备聚乙烯醇缩甲醛，反应原理如图所示。聚乙烯醇缩甲醛制备
14、的原理聚乙烯醇和甲醛的物质的量配比及反应的PH值不同，得到的聚乙烯醇缩甲醛的分子量也不同5。分子量小时，形成的高分子化合物易溶于水；分子量大时，得到的高分子化合物难溶于水。溶解性过好，或难于溶解对制备水溶性涂料均不利。因此，如何控制反应的条件，使其最大限度的生成合适分子量的化合物是成功制备聚乙烯醇缩甲醛胶的重要一环6。由于在这一反应中有游离的羟基，缩醛化反应总不能进行到底的7。聚乙烯醇缩甲醛的性能（如软化温度、硬度、溶解性、溶液的粘度等）取决于下列4中因素：a) 聚乙烯醇的分子量和它的分散密度；b) 聚乙烯醇中的羟基与酰基之比；c) 缩醛化度，也即聚乙烯醇缩醛中羟基和缩醛基之比；d) 醛的化学
15、结构。工业的聚乙烯醇缩醛总不是只含有缩醛基，除缩醛基之外它的分子中总含有未被取代的羟基和一定量的酯基（乙酰基），其随着缩醛反应的进行，可使生成的聚乙烯缩醛不溶于水，使之在达到一定的缩醛化度后由溶液中沉淀析出。聚乙烯醇缩甲醛的合成可通过以聚乙烯醇为原料和以聚乙酸乙烯酯为原料的两条路线，即由溶于水中的聚乙烯醇经醛进行缩醛化而生成和将聚乙酸乙烯酯溶于醋酸中再以醛处理而制得。由于以聚乙酸乙烯酯为原料同时进行水解和缩醛化时很难调节缩醛组成中的乙酰基，而已聚乙烯醇直接缩醛可以更准确地调节聚乙烯醇缩醛链中冠能基的比例，在必要时可以制得几乎不含乙烯酰基的产物，所以，主要探讨聚乙烯醇直接缩醛工艺。1.6展望PVF在各个领域的使用已逐步推广，国内有许多生产厂家，其中乡镇企业也占有相当一部分。它的生产不管是通过改变合成工艺路线、加入溶剂、添加改性剂，还是与其他胶粘剂复合以及几种方法的综合使用，所得到的产品都会降低游离甲醛的含量（未改性的含2.5%），耐水性和强度都有不同程度的提高4。但是通过后面四种技术改性所得到的产品相比较，经过一段时间后其粘度、外观、强度和PH值的变化均不如第一种，说明了经过工艺手段所得到的产品有较好的贮存稳定性。当前，只通过工艺手段不添加任何改性物质，而改变工艺条件，促进分子间交联，即可显
