实验 1 双酚 A 型环氧树脂的制备一、实验目的1、深入了解逐步聚合的基本原理；2、掌握低分子量环氧树脂的实验室制法；3、掌握环氧值的测定方法二、实验原理环氧树脂粘结力强，耐腐蚀、耐溶剂、抗冲性能和电性能良好，广泛用于粘结剂、涂料、复合材料等双酚A 环氧树脂是环氧氯丙烷和二羟基二苯基丙烷（双酚A ）在氢氧化钠（ NaOH）的催化作用下不断地进行开环、闭环得到的线型树脂如下式所示上式中n 一般在 0 ～ 12 之间，分子量相当于340～3800， n=0 时为淡黄色粘滞液体，n≥2时则为固体n 值的大小由原料配比（环氧氯丙烷和双酚A 的摩尔比）、温度条件、氢氧化钠的浓度和加料次序来控制环氧树脂分子中的环氧端基和羟基都可以成为进一步交联的基团，胺类和酸酐是使其交联的固化剂乙二胺、二亚乙基三胺等伯胺类含有活泼氢原子，可使环氧基直接开环，属于室温固化剂酐类（如邻苯二甲酸酐和马来酸酐）作固化剂时，因其活性较低，须在较高的温度（150～ 160℃）下固化本实验制备环氧值为0.45 左右的低分子量环氧树脂三、实验仪器及药品1. 仪器仪器名称型号和规格数量恒温水浴锅HH-1 型1 套电动搅拌器DW-1-100W 1 套三口烧瓶250 mL 1 只量筒25 mL 、 50 mL 各 1 只电子天平1 台滴液漏斗125 mL 1 只球形冷凝管1 支直形冷凝管1 支温度计 0～150 ℃各 1 根分液漏斗250 mL 1 只单口烧瓶250 mL 1 只三角瓶1 只碱式滴定管1 根循环水真空泵1 台移液管2 mL、 20 mL 各 1 只2. 药品药品名称型号用量双酚 A化学纯11.4 g 环氧氯丙烷化学纯，比重1.1814 mL NaOH 30wt% 水溶液20 mL 甲苯化学纯30 mL 蒸馏水化学纯15 mL 酚酞化学纯少量四、实验步骤（1）称量 11.4 g 双酚 A 于三口烧瓶内，再量取环氧氯丙烷14 mL ，倒入瓶内，装上搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管及温度计，开动搅拌。
2） 升温到55～65 ℃， 待双酚 A 全部溶解成均匀溶液后，将 20 mL 30 wt% NaOH溶液置于125 mL滴液漏斗中，自滴液漏斗慢慢滴加氢氧化钠溶液至三颈瓶中（开始滴加要慢些，环氧氯丙烷开环是放热反应，反应液温度会自动升高）保持温度在60～65℃，约 1.5 h 内滴加完毕3）然后保持温度在60～65℃，继续搅拌反应30 min4）倾入 30 mL 蒸馏水，搅拌成溶液，趁热倒入分液漏斗中，静止分层，除去水层5）将树脂溶液倒入单口烧瓶，进行减压蒸馏以除去萃取液甲苯及未反应的环氧氯丙烷加热，开动循环水真空泵（注意馏出速度），直至无馏出物为止，控制最终温度不超过110 ℃，得到淡黄色透明树脂6）根据下述方法测得环氧值；（7）树脂固化：在一次性塑料杯中称取4 g 环氧树脂，加入0.3 g 乙二胺，用玻璃棒调和均匀，室温放置，观察树脂固化情况记录固化时间五、环氧值的测定方法环氧值是指每100g 树脂中含环氧基的当量数，它是环氧树脂质量的重要指标之一也是计算固化剂用量的依据分子量愈高， 环氧值就相应降低，一般低分子量环氧树脂的环氧值在0.48～0.57之间分子量小于1500 的环氧树脂，其环氧值测定用盐酸- 丙酮法，反应式为：H CCH2 O+HClH CH2 CClOH丙酮称 0.5 g 树脂，称量准确到千分之一于三角瓶中，用移液管加入20 毫升丙酮盐酸溶液，微微加热，使树脂充分溶解后，在水浴上回流20 分钟，冷却后加酚酞指示剂3 滴，用氢氧化钠乙醇溶液滴定，并作一空白试验。
环氧值 ( 当量 / 100g 树脂 ) E 按下式计算：式中： V0：空白滴定所消耗NaOH 的溶液毫升数；V2：样品测试所消耗NaOH 的溶液毫升数；N：NaOH 溶液的当量浓度；W：树脂重量（ g）六、参考说明环氧树脂所含环氧基的多少除用环氧值表示外，还可用环氧百分含量或环氧当量表示环氧基百分含量，每一百克树脂中含有的环氧基克数环氧当量：相当于一个环氧基的环氧树脂重量（g），三者之间有如下互换关系：盐酸 - 丙酮溶液配制：将2 mL 浓盐酸溶于80 mL 丙酮中，均匀混合即成 ( 现配现用 ) 氢氧化钠乙醇溶液：将4 克氢氧化钠溶于100 mL 乙醇中，现配现用七、思考题1. 环氧树脂的反应机理及影响合成的主要因素？2. 什么叫环氧当量及环氧值？3. 试将50g 自己合成的环氧树脂用乙二胺固化剂，如果乙二胺过量10% ，则需要等当量的乙二胺多少克？实验 2 乙酸乙烯酯的乳液聚合（白乳胶的制备）一、实验目的1、掌握实验室制备聚醋酸乙烯酯乳液的方法；2、了解乳液聚合的特点、配方及各组份所起作用；3、参照实验现象对乳液聚合各个过程的特点进行对比、认证二、实验原理单体在水相介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合，称乳液聚合。
其主要成份是单体、水、引发剂和乳化剂引发剂常采用水溶性引发剂乳化剂是乳液聚合的重要组份，它可以使互不相溶的油－水两相，转变为相当稳定难以分层的乳浊液乳化剂分子一般由亲水的极性基团和疏水的非极性基团构成，根据极性基团的性质可以将乳化剂分为阳离子型、阴离子型、 两性和非离子型四类当乳化剂分子在水相中达到一定浓度，即到达临界胶束浓度（ CMC）值后，体系开始出现胶束胶束是乳液聚合的主要场所，发生聚合后的胶束称作为乳胶粒随着反应的进行，乳胶粒数不断增加，胶束消失，乳胶粒数恒定，由单体液滴提供单体在乳胶粒内进行反应此时，由于乳胶粒内单体浓度恒定，聚合速率恒定到单体液滴消失后，随乳胶粒内单体浓度的减少而速率下降乳液聚合的反应机理不同于一般的自由基聚合，其聚合速率及聚合度式可表示如下：式中 N 为乳胶粒数， NA是阿佛加德罗常数由此可见，聚合速率与引发速率无关，而取决于乳胶粒数乳胶粒数的多少与乳化剂浓度有关增加乳化剂浓度，即增加乳胶粒数，可以同时提高聚合速度和分子量而在本体、 溶液和悬浮聚合中，使聚合速率提高的一些因素，往往使分子量降低所以乳液聚合具有聚合速率快、分子量高的优点乳液聚合在工业生产中的应用也非常广泛。
醋酸乙烯酯 （VAc ）的乳液聚合机理与一般乳液聚合相同采用水溶性的过硫酸盐为引发剂，为使反应平稳进行，单体和引发剂均需分批加入聚合中常用的乳化剂是聚乙烯醇（PVA ）实验中还常采用两种乳化剂合并使用，其乳化效果和稳定性比单独使用一种好本实验采用PVA-1788 和 OP-10 两种乳化剂聚醋酸乙烯酯（PVAc ）胶乳漆具有水基漆的优点，粘度小，分子量较大，不用易燃的有机溶剂作为粘合剂时 ( 俗称白胶 ) ，木材、织物和纸张均可使用三、实验仪器及药品1. 仪器：仪器名称型号和规格数量恒温水浴锅HH-1 型1 套电动搅拌器DW-1-100W 1 套三口烧瓶250 mL 1 只量筒10 mL、50 mL 、100 mL 各 1 只电子天平1 台滴液漏斗125 mL 1 只球形冷凝管1 支直形冷凝管1 支温度计 0～150 ℃各 1 根烧杯100 mL，50 mL，10 mL 各 1 只玻璃棒1 根2. 药品：药品名称型号用量醋酸乙烯酯（ VAc ）新鲜蒸馏，BP=73 ℃27 mL 过硫酸铵（ APS）CP 0.5 g 聚乙烯醇（ PVA-1788 ）CP 3 g OP-10( 烷基酚的环氧乙烷缩合物 ) 0.5 g 邻苯二甲酸二丁酯（DBP）CP 4 mL 碳酸氢钠（ NaHCO3）CP 0.3 g 蒸馏水50 mL 四、实验步骤（1）在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗及温度计的三口反应瓶中加入乳化剂 ( 3g PVA溶于40 mL 蒸馏水及0.5 g OP-10) 和 11 mL VAc ；（2）待乳化剂全部溶解，称0.5 g 过硫酸铵，用5 mL 水溶解于小烧杯中，将此溶液的一半倒入反应瓶内，开动搅拌，加热恒温槽，反应温度在65～70℃左右；（3）然后用滴液漏斗滴加16 mL VAc（滴加速度不宜过快），加完后把余下的过硫酸铵加入反应瓶中，继续加热，使之回流，逐步升温，以不产生大量泡沫为准，最后升到80℃，无回流为止。
4）停止加热，冷却到50℃后，加入0.13 g 碳酸氢钠溶于5 mL 水的溶液，再加入4 mL DBP ，搅拌冷却后，即成白色乳液也可以加水稀释并混入色浆制成各种颜色的油漆称为乳胶漆五、思考题1． 比较乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合和本体聚合的特点及其优缺点2． 在乳液聚合过程中，乳化剂的作用是什么？3． 本实验操作应注意哪些问题？。