（纺织工程专业论文）PVA快速鉴别方法中干扰因素的确定与排除研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 p v a 快速鉴别方法中干扰因素的确定与排除研究 摘要 聚乙烯醇( p v a ) 的环保问题日益被人们所重视，世界上许多国 家相继采用了o e k o - t e xs t a n d a r d l 0 0 纺织品环保标准，被称为“不 洁浆料 的p v a 由于难生物降解性正在被停止使用。 本文研究p v a 浆料的快速检验，特别是确定检验中的干扰因素 以及排除方法，为实际生产中p v a 浆料成分的快速鉴别找出有效的 检验方法。 实验中采用完全醇解p v a 与淀粉、c m c 、褐藻酸钠、聚丙烯酸酯、 聚醋酸乙烯酯等浆料其他几种常用浆料进行混溶，找出快速有效的 鉴别出混合浆料中p v a 成分的方法，进而分析混合浆料中的其他成 分对p v a 检验的干扰存在与否，并且找出排除干扰的方法。： 通过本课题研究得出如下结果： 1 ) 聚乙烯醇对碘的显色是快速敏感的，使用碘一硼酸法可有效 的定性鉴别p v a 的存在。其结果较为可靠，但应该注意其它物质的 干扰。 2 ) 通过单一p v a 浆液及与其它浆料混合浆液的鉴别检测实验， 验证得出，可以检测出p v a 存在的p v a 浆液的最低检测浓度为0 1 0 ， 其最低检验浓度不受混合浆料的影响。 3 ) 淀粉与p v a 同为多羟基化合物，它们遇碘显色效果相同。实 验证实，淀粉对p v a 的定性鉴别是存在干扰的，然而二者对酸的反 摘要 应效果不同，利用淀粉在酸的作用下水解成葡萄糖的特性可排除p v a 检验中淀粉的干扰。 4 ) c m c 浆料对于浆液成分中p v a 的鉴定是不存在干扰的。 5 ) 聚丙烯酸浆料对p v a 浆料的检验不存在干扰。 6 ) 褐藻酸钠与碘反应呈现蓝色反应效果，它对于p v a 浆料的有 效鉴别是存在干扰的且干扰可以排除。 7 ) 聚醋酸乙烯酯在染整处理过程中由于一定的酸碱作用，可转 化为聚乙烯醇。可以证实，聚醋酸乙烯酯对聚乙烯醇的鉴别存在干 扰且干扰不可排除。 关键词：聚乙烯醇( p v a ) ，聚醋酸乙烯酯，褐藻酸钠，聚丙烯 酸，碘一硼酸法，红外吸收光谱图 第2 页 a b s t r a c t d e t e r m i n a t i o na n de l i m i n a t i o no fi n t e r f e r e n c e f a c t o r s i np v af a s ti d e n t i f i c a t i o n a b s t r a c t w i t h p e o p l eg r a d u a l l y p a i d m o r ea n dm o r ea t t e n t i o nt ot h e e n v i r o n m e n tp r o t e c t i o np r o b l e m so fp o l y v i n y la l c o h o l ( p v a ) ，m o r ea n d m o r ec o u n t r i e sa d o p tt h et e x t i l ee n v i r o n m e n t a ls t a n d a r d p v a ，d e f i n e da s ak i n do fi m p u r i t yf i n i s h i n gm i x t u r e ，i sg r a d u a l l yt a k i n go u to fs e r v i c ef o r i t sd e f e c to fb i o d e g r a d a b i l i t y t h i sr e s e a r c hi sc o n c e n t r a t e di nt h ef a s tp v at e s t i n g m e t h o d ， e s p e c i a l l yt h ed i s t u r b i n gf a c t o r si nt h ep v a d e t e c t i o na n dt h ee l i m i n a t i o n o ft h i sd i s t u r b i n gf a c t o r s ot h a ti tw i l lp r o v i d ea na v a i l a b l ef a s tp v a t e s t i n gm e t h o df o rp r a c t i c a lt e x t i l em a n u f a c t u r e i ne x p e r i m e n tw e a d o p t e daw a y o fm i x i n gp v aw i t hs e v e r a lk i n d so f u s u a l f i n i s h i n gm i x t u r e ，s u c h a s s t a r c h ，c m c ，s o d i u ma l g i n a t e ， p o l y a c r y l a t e ，p o l y v i n y la c e t a t ee t c b yt h i sw a y , w e c a nd e t e c tp v ei nt h e m i x t u r e e f f i c i e n t l y a n d a n a l y s e t h e d i s t u r b i n g f a c t o ro ft h eo t h e r c o m p o s i t i o ni nt h em i x t u r e ，i na d d i t i o n ，w ec a nf i n da ne f f e c t i v ew a yt o e l i m i n a t et h ed i s t u r b i n gf a c t o r s 第3 页 a b s t r a c t c o n c l u s i o n ： 1 ) p o l y v i n y la l c o h o lh a sas e n s i t i v ea n df a s tc o l o rd e v e l o p m e n tw i t h i o d u m b yt h i si o d u m b o r a c i ca c i dm e t h o d ，w ec a nd e t e c tt h ee x i s t e n c e o fp v a q u a l i t a t i v e l ya n de f f e c t i v e l y 2 ) b y t h ew a yo fc h e c kt h es i n g l e n e s sp v aa n dt h em i x t u r ew i t h o t h e r f i n i s h i n gm i x t u r e ，w ec a nj u s t i f yt h a tt h em i n i m u md e t e c t i b l e t h i c k n e s so fp v a ，w h i c hi sn o ta f f e c t e db yt h ec o m p o n e n to ff i n i s h i n g m i x t u r e ，i s0 1 0 3 ) b o t hs t a r c ha n dp v ai sp o l y h y d r o x y l a t e dc o m p o u n d m e e t i n gw i t h j： ：i o d u m ，t h e yh a v et h es a m ec o l o rd e v e l o p m e n t e x p e r i m e n tc o n f i r m e dt h a t ： s t a r c hh a sd i s t u r b a n c et ot h eq u a l i t a t i v ed e t e c t i o no fp v a , b u tw ec a n e l i m i n a t ei t b yu s i n gt h ec h a r a c t e ro ft h e yh a v ed i f f e r e n tr e a c t i o nw i t h a c i d ( s t a r c hw i l lh y d r o l y z ei n t og l u c o s ei na c i d ) 4 ) c m c ，w h o s ew e l ls o l u b i l i t ym a k e si ts u i t a b l et om i xw i t ho t h e r m i x t u r e ，h a sn od i s t u r b a n c et ot h ed e t e c t i o no fp v a 5 ) p o l y a c r y l i ca c i dh a sn od i s t u r b a n c et ot h ed e t e c t i o no fp v a 6 ) s o d i u ma l g i n a t e ，w h i c ha l s oh a st h eb l u ec o l o rd e v e l o p m e n tw i t h i o d i n e ，h a sd i s t u r b a n c et ot h ep v a d e t e c t i o na n dt h i sd i s t u r b a n c ec a n t b ee l i m i n a t e d 7 ) b e c a u s eo ft h ea c t i o no fa c i da n da l k a l ii nt e x t i l ef i n i s h i n gp r o c e s s ， p o l y v i n y la c e t a t ec o u l dt r a n s f o r mi n t op o l y v i n y la l c o h o l ( p v a ) i tc a nb e c o n f i r m e dt h a tp o l y v i n y la c e t a t ed oh a v ed i s t u r b a n c ei np v ad e t e c t i o n 第4 页 a b s t r a c t a n dt h i sd i s t u r b a n c ec a n tb ee l i m i n a t e d l ig u i c h u n ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yp r o f g u oj i a n s h e n g k e yw o r d ：p o l y v i n y la l c o h o l ( p v a ) ，p o l y v i n y la c e t a t e ，s o d i u m a l g i n a t e ，p o l y a c r y l i ca c i d ，i o d i n e b o r i ca c i de x p e r i m e n t ， i n f r a r e da b s o r p t i o ns p e c t r u m 第5 负 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中己明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 己经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：霹肇森 日期：洳、) 年7 月f 日 附件二： 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密曰。 学位论文作者签名：爸觞 日期：心肼7 月7 日 指导教师签名： 日期：加刁年7 月日 第一章绪论 第一章绪论帚一早 三百了匕 经纱上浆是机织物加工的一个重要工序，被形象称之为“老虎口。国外学 术界评论说：“浆纱浆的好等于织布已成功了一半了 。 经过上浆，经纱表面形成柔软、坚韧、富有弹性的浆膜，纱身光滑，毛羽贴 伏，耐磨性增强；在纱线内部，纤维之间的粘接抱合能力得到了加强；经纱被赋 予了抵御外部复杂机械力作用的能力，经纱可织性能得到保证和提高。 由于上浆工艺要求的多样性，单纯一种或两种浆料有时并不能满足上浆要 求，常需要几种浆料及辅助材料混合使用才能满足要求。因此，合理的选用浆 料在很大程度上决定了浆纱质量。 加入世界贸易组织后，绿色壁垒已成为中国纺织行业发展的瓶颈。纺织行 jj 业对浆料的无污染性、无危害性也提出了更高的要求，“生态纺织品【1 ，2 l ，、“绿 色浆料【3 j ”等概念也大范围的进入了国际纺织品服装贸易领域。 1 1常用的纺织浆料 1 1 。1 浆料的现状与发展趋势 r 现代纺织工业的发展在原料、成纱、织造等各方面取得了巨大的成就，对 经纱上浆的要求也呈多样化趋势发展。近年来，在纺织上浆领域中，在浆料的 开发与应用，在上浆方式与上浆工艺方面的研究，国内外都开展了很多工作， 取得了不少成果。 当今中国仍然只是纺织大国而不是纺织强国，中国纺织行业的不少领域和 方面与国际先进水平仍有着较大差距。经过数十年的发展，纺织浆料市场已形 成变性淀粉、p v a 、丙烯酸类浆料三足鼎立之势【4 1 。 随着人们对环保问题的同益重视以及新型“环保、绿色浆料”的开发，相 信三大类浆料的应用比例将会有所变化。具有环保特点的“绿色浆料 ，要求实 现在浆料的原料生成、浆料生产、上浆应用、退浆排放液的处理以及纺织品服 装使用过程中应对人体无害、对环境无污染、可自然降解。 第1 页 第一章绪论 表1 1 三大类浆料的现状与发展趋势【2 1 浆料名称发展趋势 第一代：分解型一一酸解淀粉、氧化淀粉、糊精 变性淀粉第二代：衍生物一一醚、酯、交联淀粉、阳离子淀粉 第三代：接枝类一一热塑性、溶解性 低醇解度、低聚合度p v a p v a 变性p v a 存在降解问题 酸盐类：各种浓度 丙烯酸类浆料酰胺类：8 一2 5 ( 含固量) ，固体 酯类：低吸湿、低再粘 当前，国内变性淀粉浆料的品种几乎“应有尽有”，国际与国内对变性淀粉 的发展也显示了强劲而乐观的势头，作为“环保、绿色浆料 的开发，变性淀 粉有其广阔的前景。 。 p v a 浆料虽被誉为“坚而韧 ，具有优良的上浆性能，但是它的难生物降 解性，使它正在被禁止使用。为了解决p v a 浆料的环境污染问题，国内外都在 探索p v a 的微生物分解课题和研究取代p v a 的新型浆料，但是看来还需要一段 相当长的时间。 丙烯酸类浆料发展迅速，大有取代p v a 而在浆料领域与淀粉浆料共唱主角 之势。这类浆料易于被生物降解，且水溶性良好，液体浆料可以与水任意比例 混合，即使是固体浆料，在调浆时也很快会溶解，使用非常方便。随着浆料性 能的不断完善和改进，丙烯酸类浆料可以满足高质量浆纱和环保的要求，是今 后“绿色浆料”发展的重要方向之一。 1 1 2 聚乙烯醇浆料的应用 聚乙烯醇( p o l y v i n y la l c o h 0 1 ) ，通常简称为p v a 。其外观为白色或微黄 色絮状、片状、粉末状或颗粒状固体，是一种用途相当广泛的无色水溶性高聚 物。自1 9 4 0 年p v a 第一次用于经纱上浆后【5 】，时至今日它已发展成为三大主体 浆料之一。 第一章绪论 p v a 浆液粘度稳定、不易腐败，浆膜强力、耐磨性和屈曲强度均较其它浆 料高，而且由于分子链上存在大量的羟基，对棉纱、粘胶纱等具有很好的亲和 力。部分醇解的聚乙烯醇分子链上仍保留一定量的酯基，故对疏水性合成纤维 也有较好的亲和力。同时，在相对湿度大于6 5 时，由于羟基的氢键缔合作用， p v a 薄膜的吸湿性较好。 作为一种纺织浆料f 2 ，6 】来说，p v a 浆料的主要的优点有： a ) 毒性小、浆液粘度稳定、浆膜“坚而韧 、浆膜强度高、耐磨性和抗屈 曲强度好； b ) 纱的抱合力大、对纱线的保护性好、织造效率高、无落浆现象； c ) 上浆条件易掌控、上浆稳定、浆液化学稳定性好、不易腐败变质、易保 存； d ) p v a 可做成不同聚合度、醇解度的产品，与大多数浆料的混溶性良好。 因此，长期以来，聚乙烯醇广泛应用于各种织物的浆纱上浆，尤其对细特 高密织物的纯棉、化纤混纺纱，具有优良的上浆性能。 p v a 浆料的不足之处： e ) 聚合度和醇解度都很高的p v a ，如p v a l 7 9 9 ，由于高分子链间羟基的氢 键缔合，分子排列整齐，取向度高，水分子难以进入其大分子之间，溶剂化作 用困难，水溶性变差，溶解困难，需要2 - - 一3 h 高温煮沸才能完全溶解，而且容 易结皮，形成浆斑，退浆是不易退完； f ) p v a l 7 9 9 浆膜的撕破强度过高，分子间的聚合力超过粘附力几个数量级， 造成分绞阻力大，干分绞困难，造成倒并绞，产生二次毛羽明显增加，尤其是 在无梭织机上“跳花纱 及“阻断”增加。 g ) 部分醇解p v a ，如p v a l 7 8 8 ，对疏水性纤维具有更强的粘附性，易于溶 解，缺点是起泡严重，调浆困难。 h ) p v a 的退浆性能差，c o d 值高，难以生物降解。 1 1 3“绿色浆料 的标准 加入世界贸易组织后，绿色壁垒已成为中国纺织行业发展的瓶颈。我国纺 织上浆工作者面临的重大课题之一就是“绿色浆料”的开发研制。 第3 页 第一章绪论 新型的“绿色浆料 是指通过我国生态纺织品h j b z 3 0 2 0 0 0 标准( 即 国际o e k o t e x l 0 0 标准【1 】) 检验，取得“生态标志”的浆料。它除了性能上和 应用上需要满足经纱上浆的工艺与技术要求外，还必须符合下列几条要求： a ) 制作浆料的原料应符合生态标准要求； b ) 浆料成分不含“环境标志”列出的不应有的物质； c ) 浆料在上浆时，不应散发“有害气体 和有害挥发物； d ) 退浆煮练后的织物上应不含甲醛、氯等有害、有毒物质残留； e ) 退浆废液应该有高的生物降解性或易被分解处理； f ) 所耗的能量、水量尽可能的少； g ) 浆料厂应具有总体专业技术水平的质量管理的保障体系。 1 1 4 聚乙烯醇的环保问题 聚乙烯醇的环境污染【7 】问题并不是它的毒性，而主要是它对酸、碱和一的 微生物都很稳定，不易生物降解1 8 1 。当前，衡量退浆废水的降解能力主要采用 b o d 值、c o d 值及b o d c o d 值，它也是衡量“环保、绿色浆料”必须具备的条件 之一。 表l _ 2 几种常见浆料的b o d 5 和c o d c r 9 1 浆料 b o d 5 ( m g l - ) c o d c r ( m g l 叫) b o d 5 c o o c r 醋酸酯淀粉 3 8 0 0 0 1 2 4 0 0 00 3 0 6 聚丙烯酸类1 4 5 9 41 0 6 9 6 20 1 3 6 聚酯浆料6 0 3 01 1 1 0 0 00 0 5 4 c m c2 7 7 09 4 9 0 00 0 2 9 p v a l 7 8 81 6 3 01 8 1 0 0 0 0 0 0 9 p v a l 7 9 9 8 0 01 8 2 0 0 00 ，0 0 4 一般普遍认为， b o d 5 c o d c r c h o h h o o - o 芍：h 一。h + h o 、b 一。hc ) h 2 c h 一b 一。h + 2 h 2 。 ( 2 7 ) 贸2絮2 c h 2 c h 一。h c h c i o 一叫 g 涉h 2 。h 州哦0 7 1 0 叱一冀一。夕_ 。一扣 絮2絮2 ，2 h 2 2 3 4 与碘的反应 p v a 是一种多羟基化合物，它和淀粉一样能与碘络合产生颜色【1 4 ，1 5 1 。 实验表明： a ) 完全醇解p v a 与碘一碘化钾试液呈蓝色反应； b ) 部分醇解p v a 与碘一碘化钾呈紫红色反应； c ) 其中醇解度9 4 - - - 9 5 时，为蓝色到红色的转折点。 这种显色反应效果与溶液的浓度有密切关系。对于浓度较高的p v a 溶液， 加入碘液就能看到明显的颜色；而浓度较低时，必须在碘液中加入碘化钾方能 显色；含量极微时，则必须加入硼酸来凝胶，才可显色。 2 3 5 与氢氧化钠的反应 众所周知，p v a 在碱的作用下，会发生结构和性能上的变化。对于部分醇解 的p v a 中含有1 2 m 0 1 醋酸酯基，在碱的作用下，8 0 。c 时，酯基被水解，从而提高 了p v a 的醇解度。实验表明，当用碱量达n p v a 的9 时，部分醇解p v a 转化成了完 全醇解p v a 。 第1 2 页 第二章聚乙烯醇的性能研究 其反应公式如下： 一c h 厂f h c h 厂宁卜c h rf h 一+ m n a 。h o h o c o c h 3 o h c h 厂f h c h 厂亍卜c h rf h 一+ m c 心c o o n a o ho h o h ( 2 勺) 完全聚乙烯醇一般对酸、碱稳定，不至于与它们发生反应而降解。但是p v a 的化学结构决定它可与氢氧化钠发生作用生成醇钠型化合物。其反应公式如下： 一c h 厂f h _ c h 厂宁卜c h 厂f h o h o ho h c h 厂f h _ c h 厂彳h _ c h rf h 一+ m h 2 0 o ho n a ona(2-10) 2 4 聚乙烯醇的水溶性 p v a 具有稳定的水溶性，一旦制成水溶液就不会在冷却时从溶液中析出， 故p v a 浆料通常以水溶液形式存在。 p v a 的水溶性主要取决于其聚合度与醇解度，其中醇解度的影响最大，变 化复杂。其溶解性能主要如下： a ) 醇解度9 9 以上的p v a 只能溶于9 5 热水中； b ) 醇解度8 9 - - - - 9 0 的p v a 需要加热到6 0 - - - 7 0 才能完全溶解； c ) 醇解度8 7 - - - 8 9 的p v a 水溶性最好，无论冷水或热水都很快溶解； d ) 醇解度为7 5 - - - - 8 0 的产品溶于冷水，不溶于热水； e ) 醇解度5 0 以下，p v a 溶于水。 这些变化的原因是，p v a 中虽有大量的亲水性羟基，但它在p v a 大分子内 及分子问已被氢键缔合在一起。故对于完全醇解的p v a ，醇解度越高，水溶性 反而下降。 第二章聚乙烯醇的性能研究 残存的乙酰基在削弱羟基间的缔合作用，改善p v a 水溶性的同时也降低了 p v a 分子的结晶度，溶解时放热，相分离的临界温度下降，使p v a 在高温下的 溶解度逐渐降低。其主要影响如下： a ) 残存醋酸根 5 ，能溶解在常温水中： b ) 残存醋酸根 羟乙基纤维素 水溶性淀粉 聚丙烯酸甲酯 聚丙烯酸乙酯。 第1 6 页 第三章聚乙烯醇浆料攀别最低浆液浓度的确定 第三章鉴别聚乙烯醇成分的最低浆液浓度 当前，在少用或不用p v a 的主题要求下，新型浆料快速发展，产品质量良莠 不齐，如何有效的检验浆料成分中是否含有p v a 已成为一项重要的任务。本实验 主要针对各种浆料和纺织厂的浆液废水，对其成分进行鉴定。在本章实验中验证 用碘一硼酸法来鉴定p v a 的可行性，并通过对不同浓度的p v a 浆液的鉴别，来确 定有效检验p v a 成分存在的最低浆液浓度。 3 1 实验仪器及原料 1 ) 实验仪器： c s 5 0 1 型超级恒温水浴锅 上海浦东跃欣科学仪器厂 j s 2 1 2 恒温磁力搅拌器上海司乐仪器 y 8 0 2 a 型八篮恒温烘箱 常州纺织仪器厂 赛多利斯电子天平德国 2 ) 实验原料： p v a 、c m c 、淀粉、丙烯酸类浆料、p v a c 浓h c i ( 浓度3 7 ) 浓n a o h ( 浓度5 ) 硼砂、碘、碘化钾 试验中应准确测量称量瓶干重，将称量瓶1 0 5 2 。c 的烘箱中烘干至恒重， 进行三次干重测试，烘干冷却后记录结果并编号记录以方便试验。 表3 1 称量瓶编号 称量瓶编号 称量瓶干重( g )称量瓶编号称量瓶干重( g ) 1 #3 5 5 0 8 46 #5 4 3 2 3 4 2 # 4 0 4 5 7 77 #4 6 7 6 2 2 3 #3 8 5 2 2 28 #4 4 8 7 8 0 4 #3 4 4 2 0 69 # 5 1 9 0 9 0 5 9 5 4 7 9 3 3 第1 7 页 第三章聚乙烯醇浆料鉴别最低浆液浓度的确定 3 ) 试验精度： 德国生产的赛多利斯电子天平其测量精确度可达0 0 0 0 l ； 试验中采用称量瓶以准确记录溶液的干湿重量； 烘箱干燥温度控制在1 0 5 2 c ； 4 ) 试剂的配制 a ) 稀碘涮2 j ：0 o l m o l l 碘液称取1 3 9 碘，置于5 0 m 1 烧杯中，加入 2 5 9 碘化钾及2 5 m l 蒸馏水，不断搅拌，使其溶解。再加入0 2 m l 浓h c l ，再稀 释到1 0 0 0 m l 。溶液储存于棕色瓶中，放于低温暗橱内，有效期为个月。 b ) 碘硼酸液【2 l 一取3 9 结晶硼酸( h 。b o 。) 溶解于l o o m l 的0 o l m o l l 碘 液中，搅拌使之完全溶解，储存于棕色瓶中。 3 2 浆液的制备及测量 1 ) 回潮率的确定 现实生产中回潮率的大小影响到浆料浓度的准确测量，故应确定浆料的准确 回潮率。 回潮率公式： w = ( m 。- m 。) m ：1 0 0 (3-1) 注：卜回潮率 m 。试样湿重( g ) m 一式样干重( g ) 表3 2p v a 浆料的回潮率 品名称量瓶编号烘干后总重( g ) 湿重( g )浆料干重( g ) 同潮率( ) p v a l 7 9 9 l #3 8 5 4 8 63 2 8 0 53 0 4 0 27 9 0 注：烘干后总重= 试样干重+ 称量瓶干重 2 ) 浆液的配制 试验中为有效的检验p v a 浆料遇碘显色并确定其最低显色浓度，配制较低浓 度的p v a 浆液检验其遇碘后的显色反应。以此来确定p v a 的最低鉴别浓度。 称取p v a 固体1 3 0 6 9 9 ，通过回潮率计算实际干重为1 2 1 5 4 9 。加水2 4 3 m l ， 拟定浓度0 5 。 第1 8 贞 第三章聚乙烯醇浆料鉴别最低浆液浓度的确定 采用s 2 1 2 恒温磁力搅拌器调浆过2 3 小时，待p v a 完全溶解后，冷却 2 0 ，- - 3 0 m i n ，浆液澄清，以此浓度为基础配制0 4 - - - , 0 0 8 浓度的浆液。 表3 3 不同浓度浆液的配制 浆液拟定浓度( ) 0 4o 30 2o 10 0 9o 0 8 0 5 浓度浆液配置量( 1 ) 4 03 02 0l o1 0 1 0 需加水量( m 1 )1 02 03 04 04 55 2 3 ) 浆液准确浓度的测量 在实际测量中，由于各人手工误差，造成了理论浆液浓度与实际浆液浓度的 误差。为了得到准确浆液浓度，采用浆液烘干法来测定浆液浓度。用分析天平称 取一定量的被测试液，放入称量瓶中，在1 0 5 2 的烘箱中烘干至恒重，取出 后于干燥皿中冷却至室温称重。 烘干法测量浓度计算公式： c=mom-100(3-2) 注：c 溶液浓度( ) 耻叶燥后的试样质量( g ) m ，溶液的质量( g ) ， 表3 4 烘干法测量p v a 浆液浓度 序号称量瓶编号 溶液湿重( g )烘干后总重( g )实测浓度值( ) ll #2 7 7 3 3 13 5 8 0 3 91 0 7 25 #1 9 8 2 6 45 4 8 9 6 40 5 2 36 # 2 3 1 7 3 55 4 4 1 8 40 4 1 47 #1 6 8 6 7 34 6 8 0 9 40 2 8 58 # 1 6 5 2 1 24 4 9 0 9 2o 1 9 69 #2 5 6 1 3 7 5 1 9 3 9 70 1 2 71 # 2 6 9 3 5 6 3 5 5 3 3 5 0 0 9 5 82 尊2 6 3 2 1 44 0 4 7 8 8 o 8 0 第三章聚乙烯醇浆料签别最低浆液浓度的确定 3 3 浆液成分的确定 物质的红外光谱【1 5 ，1 8 】是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分子中各基 团的振动形式相对应。实验表明，组成分子的各种基团，如卜h 、n - _ h 、c _ h 、 c = c 、c = o h 和c 兰c 等，都有自己的特定的红外吸收区域，通常把这种能代 表及存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特 征吸收峰。 本实验采用n e x u s - 6 7 0 傅立叶红外一拉曼光谱仪( 分辨率 o 0 9c m - - 1 ) 进行红 外光谱测试。先将完全醇解p v a 样品提纯处理后制成薄膜，然后检测后得到如图 3 - 1 所示的红外吸收光谱图。 翻01 5 0 0 w a v e n u m b e r s ( c m 一1 ) 图3 1p v a l 7 9 9 红外吸收光谱 第2 0 负 第三章聚乙烯醇浆料答别最低浆液浓度的确定 累 滓 娶 螫 鬈 l 电 1 8 0 0 1 4 0 01 0 0 0 波数c m - 1 图3 乏标准的p v a 红外吸收光谱图 根据含有相同化学结构的物质具有相似的红外吸收光谱图形的论点，对 p v a l 7 9 9 红外吸收光谱图( 图3 一1 ) 与标准的p v a 红外吸收光谱图( 图3 2 ) 进行比较，可发现二者的光谱图形是相似的。 为确定浆料的组成分析，对红外吸收光谱图中的各个特征吸收峰进行分析， 以确定官能团。 实验结果分析如下： a ) 图谱中2 9 2 5c m - 1 是c _ - h 的对称伸缩振动吸收； b ) 图谱中1 4 2 1c m - 1 是= c h 。碳酸骨架的对称伸缩吸收峰； c ) p v a 浆料的结构特点是羟基的存在。对于羟基的特征峰，通过图谱分析 亦可知道，3 4 2 6c m - 1 是羟基的对称伸缩吸收峰；1 0 8 9c m - 1 是羧基的面外变性振 动吸收峰；8 5 0c m - 1 是多羟基的反对称伸缩吸收峰。 由此，可以确定实验中采用的浆料其成分是p v a 。 3 4 有效鉴别最低浓度的确定 1 ) 碘一硼酸鉴别法 p v a 的定性鉴别【2 ，1 5 , 1 8 】方法，主要是利用p v a 与碘发生反应，生成有色的络 合物的特点，对浆液成分中的p v a 进行鉴定。在碘硼酸试剂的检验下，溶液蓝色， 则证明有完全醇解p v a 存在；若溶液呈红紫色，则证明有部分醇解p v a 存在。 2 ) 显色鉴别 实验1 ：分别取0 5 一0 0 8 不同浓度浆液各5 滴，滴于白板上。取 0 0 1 m o l l 碘液l 2 滴，混合、搅匀、静置冷却2 0 3 0 m i n 第2 1 页 第三章聚乙烯醵浆料攀别最低浆液浓度的确定 记录其显色结果。 表3 5 稀碘液鉴别p v a 的显色效果 p v a 浓度( ) o 5 20 4 10 。2 8o 1 90 1 2 ，0 1 0o 0 8 显色效果ooooooo 注：为显监色，o 为不显蓝色。( 以下同此) 实验2 ：分别取0 5 - - 0 0 8 不同浓度浆液各5 滴，滴于白板上。取碘硼 酸液1 2 滴，混合、搅匀、静置冷却2 0 - - - 3 0 分钟记录其显色 结果。 表3 6 碘硼酸液鉴别p v a 的显色效果 p v a 浓度( )0 。5 20 4 1o 2 8o 1 90 1 2 0 1 00 0 8 显色效果 o 实验3 ：分别取0 5 0 0 8 浓度的p v a 浆液2 0 m l ，置子5 0 m l 的称量瓶中， 滴加碘硼酸液，溶液呈现蓝色。加入浓h c l 溶液，调制p h = 2 后， 。 将此试样加热煮沸处理0 5 h - - - , l h ，观察到处理过程中，试样颜色 逐渐褪去，最终变为无色溶液。 冷却后，观察溶液颜色为无色。取此处理过的冷却溶液5 滴，滴加 碘硼酸液进行鉴定。 表3 7 碘硼酸液鉴别经浓盐酸处理后p v a 显色效果 p v a 浓度( )o 5 20 4 l0 2 8o 1 90 1 20 1 0o 0 8 显色效果 o 3 5 实验结果与分析 a ) 稀碘液的鉴别结果显示，在较低的浓度下( 低于0 5 ) ，单独用碘一碘 化钾试液并不能鉴别出浆液中p v a 的存在。 b ) 碘硼酸液与稀碘液鉴别结果的差异说明了硼酸在p v a 鉴别中的作用，它 的加入对p v a 浆液起到了增稠凝胶作用，p v a 与碘、硼酸发生了反应生成p v a h 。b o 。一i ：蓝色络合物。 c ) 碘硼酸液鉴别结果显示，浓度在0 1 0 以上的p v a 浆液，其鉴别结果 都能显示为蓝色。 第2 2 页 第三章聚乙烯醇浆料鉴别最低浆液浓度的确定 d ) p v a 与浓盐酸共热后仍能与碘显色，说明浓盐酸的加入并不影响用碘液 来鉴别p v a 的效果。 e ) 实验证实，用碘一硼酸法的来鉴别p v a 浆料是敏感快速的，p v a 的最低 鉴别浓度为0 1 0 。 第四章聚乙烯醇的鉴别与检验中的干扰及排除 第四章聚乙烯醇的鉴别与检验中的干扰及排除 在本章实验中，将p v a 与其它浆料混合制成不同浓度的混合浆液，采用碘 硼酸法对混合浆液进行鉴别，利用各个浆料成分对碘、酸、碱的不同反应 性能，来确定各种浆料成分对p v a 鉴别实验是否形成干扰，并找出排除干扰的 方法。 4 1 淀粉的干扰与排除 4 1 1 淀粉对p v a 鉴别的干扰探讨 淀粉是天然高分子，( c 。h 。0 。) n 是其分子式，淀粉分子的基本单元是q _ d 一葡萄糖。根据q 一葡萄糖缩聚成淀粉时，大分子缩聚方式不同，淀粉可分离 出两种不同结果的组分直链淀粉与支链淀粉。 直链淀粉由葡萄糖剩基q 一卜l ，4 - 糖苷键连接，为线性高分子，其分子 结构如下： c h 2 0 hc h 2 0 h 支链淀粉在分支点葡萄糖剩基q 十1 ，6 一糖苷键连接而成，其余部分同 直链淀粉，其分子结构如下： 0 o h 第2 4 页 c h 2 0 h 。j 1 2 碱性条件下，褐藻酸钠会发生解聚，溶液粘度下降。在碱浓度增 加后，加入强碱弱酸盐，如硼酸钠将会与褐藻酸钠争夺水分，产生胶冻。强酸 会使褐藻酸钠氧化降解，从而其聚合度降低。 p h 值得降低会使褐藻酸钠粘度增加，当p h ：2 时褐藻酸钠会转变不溶性褐 藻酸，溶解性降低，浆液呈凝胶化。强酸会使褐藻酸钠水解。 分析其物理化学性能，可利用褐藻酸钠与强酸反应水解的性质来排除浆液 中的它对p v a 鉴定的干扰。 4 4 。2 褐藻酸钠与p v a 混合浆料检验 1 ) 单一褐藻酸钠的显色鉴别 称取褐藻酸钠2 3 2 6 3 9 ，实际重量1 8 0 3 8 9 加水1 8 0 m l 配1 浓度。再以此 浓度为基础配制0 5 - - - 0 。0 9 浓度浆液。 实验2 3 - 取单一褐藻酸钠溶液加入稀碘液，观察显色效果。 实验2 4 ：取单一褐藻酸钠溶液加入碘硼酸液，观察显色效果。 实验2 5 ：取单一褐藻酸钠溶液加入浓h c i ，检测p h = 2 ，- - i ，观察可见溶液 有凝胶现象。高温加热处理4 h ，观察到反应中颜色无变化，冷却 后加入碘硼酸液进行鉴定。 实验2 6 ：加入n a o h ( 测定p h = 1 3 1 4 ) ，高温加热处理4 h ，观察到反应中 颜色转变：无色黄色暗红色，冷却后将溶液中和成酸性， 再加入碘硼酸液进行鉴定。 表4 一1 7 单一褐藻酸钠对碘的显色检验 褐藻酸钠溶液浓( ) o 5 0 40 30 2o 10 0 9 实验2 3 实验2 4 实验2 5oooooo 实验2 6 第3 9 页 第四章聚乙烯醇的鉴别与检验中的干扰及排除 2 ) 褐藻酸钠与p v a 混合浆液的显色检验 取p v a ：褐藻酸钠- - 8 ：2 混合相容比例，进行测试。实测称取p v a - 2 3 5 2 9 实际计算干重为2 1 6 6 2 9 ；褐藻酸钠0 7 0 2 3 9 ，实际计算干重为0 5 4 4 6 9 。加水 2 7 1 m i 配成1 浓度溶液，拟定p v a 测定浓度为o 8 ，浆液澄清后配制其他浓度 检测。 表4 1 8 烘干法测量褐藻酸钠与p v a 混和溶液浓度 序号称量瓶编号 湿重( g )烘干后总重( g )混合浓度( )p v a 浓度( ) l1 #1 7 。5 3 6 73 5 7 5 2 30 9 8o 7 8 22 #1 6 4 5 3 24 0 5 5 8 10 6 lo 4 9 33 #1 9 7 5 3 7 3 8 6 2 6 9o 5 3o 4 2 44 #1 9 2 3 1 93 4 4 8 7 90 3 50 2 8 55 #2 8 5 3 5 15 4 8 5 3 20 2 10 1 7 ： 66 #3 0 2 1 3 55 4 3 5 9 7o 1 20 1 0 ， t 77 并 3 0 9 8 6 54 6 7 6 5 3 _ o 1 00 0 8 实验2 7 - 褐藻酸钠与p v a 混和浆液中加入碘硼酸液，观察显色现象。 实验2 8 - 取混合浆液，加入浓盐酸煮沸处理0 5 h 后，滴加碘硼酸液进行 鉴别。 表4 1 9 褐藻酸钠与p v a 混和浆液对碘显色效果 p v a 浓度( ) o 7 8o 4 9o 4 20 2 80 1 7o 1 00 0 8 实验2 7 实验2 8 o 4 4 3 实验结果与分析 a ) 褐藻酸钠会与酸( p h 2 ) 反应发生反应，生成了褐藻酸，溶解性降低， 溶液产生凝胶化。 b ) 单一的褐藻酸钠加入碘一碘化钾、硼酸试液进行鉴定，结果显示为蓝色。 c ) 混合浆液的检验，两者显色效果相同，无法区分是p v a 还是褐藻酸钠显 色。可以证实，褐藻酸钠对p v a 检验的干扰是存在的。 d ) 分析褐藻酸的分子结构式可知它是一种高分子量的线型糖醛酸，其结构 笫4 0 贞 第四章聚乙烯醇的鉴别与柃验中的干扰及排除 与纤维素类似，大分子结构中存在羟基基团，当遇到碘时会发生显色反应。 e ) 强酸使褐藻酸钠发生酸水解；利用此反应可对排除褐藻酸钠对p v a 检验 的干扰。 第四章聚乙烯醇的誉别与检验中的干扰及排除 4 5 聚醋酸乙烯酯的干扰与排除 4 5 1 聚醋酸乙烯酯对p v a 鉴定的干扰探讨 用作纺织浆料的醋酸酯淀粉【3 2 , 3 3 】是一种取代度在0 0 1 0 。2 之间的低取代 度淀粉衍生物，它是以天然淀粉为母体与化学试剂醋酸酐、冰醋酸、或醋酸乙 烯酯等通过酯化反应而制得的。 在醋酸乙烯酯法制备醋酸酯淀粉的过程中，常伴随着醋酸乙烯酯单体自身 的聚合反应，生成的聚醋酸乙烯酯。 聚醋酸乙烯酯为无色、透明的块状树脂，无味无毒，能被很多有机溶剂溶 解；但聚醋酸乙烯酯不溶于水。： 聚醋酸乙烯酯在一定的酸碱条件下可以发生醇解反应，转化成聚乙烯醇。 c h 厂肚 0 f 一洲3 o 1 0 2 - f 咕+ n c h 3 c o o c h 3 。 o h ( 4 一一2 ) 在醇解过程中，催化剂浓度、醇解温度和反应时间等醇解条件对醇解产品 质量有影响【3 4 , 3 5 】。与用h ：s 0 。为催化剂相比，用n a o h 溶液作为催化剂，不仅反 应快，而且产品容易洗涤至中性。有实验结果表明【3 6 1 ，4 0 0 温度下氢氧化钠溶 液的浓度、滴加速度以及悬浮剂的添加与否等都严重影响聚乙烯醇的醇解度。 可以预测聚醋酸乙烯酯对p v a 鉴别的干扰是存在的。 醋酸酯淀粉在一定的碱性条件下，可以实现脱乙酰化，转化为淀粉与醋酸 盐。其反应原理如下式： o 0 r s 卜沪c c h 厂+ n a o h _ r s t o h +c h 3 0 0 n a ( 4 3 ) 故纯醋酸酯淀粉在遇碱作用后又还原成原淀粉，可对p v a 鉴别产生干扰， 但这种干扰可以通过浓酸处理排除。 但若制备醋酸酯淀粉的过程中，醋酸乙烯单体自身聚合过多，生成醋酸酯 淀粉清洗又不够充分，其中的聚醋酸乙烯酯成分就可对p v a 鉴别产生干扰。 第4 2 页 第四章聚乙烯醇