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高分子化学实验指导书实验一 脲醛树脂的合成（实验代码1）一、 实验目的和任务 1、 脲醛树脂的合成原理。2、 掌握脲醛树脂合成的实验步骤和实验过程的注意事项。二、 实验仪器、设备及材料1、实验仪器 :搅拌马达 三口瓶 冷凝管 温度计 水浴 烧杯图 1 通用聚合装置图l 一搅拌器；2 一四氟密封塞；3 一温度计；4 一温度计套管；5 一球形冷凝管；6250ml三口烧瓶2、 实验试剂尿素 甲醛 六次甲基四胺 苯二甲酸一酰脲固化剂 氨水 乙醇(95)三、 实验原理脲醛树脂是甲醛和尿素在一定条件下经缩合反应而成。第一步是加成反应，生成各种羟甲基脲的混合物。第二步是缩合反应，可以在亚氨基与羟甲基间脱水缩合：也可以在羟甲基与羟甲基间脱水缩合：此外，还有甲醛与亚氨基的缩合均可生成低相对分子质量的线型和低交联度的脲醛树脂：这样继续下去，得线型缩聚物。脲醛树脂的结构尚未确定，可认为其分子链上有以下的结构：上述中间产物中含有易溶于水的羟甲基，故可作胶粘剂使用，但进一步加热时，或者在固化剂作用下，羟甲基与氨基进一步缩合交联成复杂的网状体型结构： 由于在最终产物中保留部分羟甲基，因而赋予胶层较好的粘结能力。脲醛树脂加入适量的固化剂，便可粘接制件。四、 实验步骤1、 在250ml的三颈瓶中，分别装上电动搅拌机、水冷凝管和温度计，并把三颈瓶置于水浴中。2、 检查装置后，于三颈瓶内加入35ml的甲醛溶液（约37），开动搅拌器，用环六亚甲基四胺（约1.2g）或浓氨水（约1.8ml）调至pH=6.87.2，慢慢加入全部尿素的95（约10.8g）。3、 待尿素全部溶解后（稍微至2025），缓缓升温至60，停止加热，然后温度自行升至9095，保温反应约60min，在此期间，pH为65.5。4、 保温结束后用30%甲酸调制4.85.4。5、 继续保温，定时取样测定终点。6、 再加入浓氨水调PH值为6.87.2，加入第二次尿素（约1.2克），降温至80，开始真空脱水。脱水时间根据树脂要求的固含量而定。7、 冷却至40出料。取出5ml粘胶液留作粘结用后，其余的产物用1氢氧化钠溶液调至pH78，出料密封于玻璃瓶中。8、 5ml的脲醛树脂中加入适量的氯化胺固化剂，充分搅拌后均匀涂在表面干净的两块平整的小木板上，然后让其吻合，并于上面加压，过夜，便可粘结牢固。五、 实验报告要求实验报告格式参见实验报告样本（理工类）六、 实验注意事项1、 常用固化剂有氯化铵、硝酸铵等，以氯化铵和硫酸铵为好。固化速度取决于固化剂的性质、用量和固化温度。如用量过多，胶质变脆；过少，则固化时间太长。故于室温下，一般树脂与固化剂的质量比以100：0.51.2为宜。加入固化剂后应充分调匀。2、 混合物的pH不应超过89，以防止甲醛发生Cannizzaro反应。3、 制备脲醛树脂时，尿素与甲醛的摩尔比以1：1.62为宜。尿素可一次加入，但以两次加入为好。这样可使甲醛有充分机会与尿素翻译，以大大减少树脂中的游离甲醛。4、 为了保持一定的温度，需要慢慢地加入尿素，否则，一次加入尿素由于溶解吸热可使温度降至510，因此需要迅速加热使其重新达到2025，这样得到的树脂浆状物不仅有些混浊而且粘度增高。5、 在此期间如发生粘度骤增、出现冻胶，应立即采取措施补救：出现这种现象的原因可能是：i. 酸度太重，pH值达到4.0以下；ii. 升温速度太快，或温度超过100补救方法有：（1） 使反应液迅速降温（2） 加入适量的甲醛水溶液稀释树脂（3） 加入适量的氢氧化钠水溶液，把pH调到7.0，酌情确定出料或继续加热反应6、 树脂是否制成，可用如下方法检查：i. 用棒蘸点树脂，最后两滴迟迟不落，末尾略带丝状，并缩回棒上，则表示已经成胶。ii. 1份样品加2份水，出现混浊iii. 取少量树脂放在两手指上不断相挨相离，在室温时，约1分钟内觉得有一定粘度，则表示已成胶。；七、 思考题 1、 在缩聚阶段有时会粘度剧增，出现冻胶现象，原因何在？应采取什么补救措施？2、 用哪些方法可以检查反应已达到终点？3、 使用脲醛树脂时为什么要加入固化剂？加入固化剂要注意哪些问题？实验二 苯乙烯自由基悬浮聚合（实验代码2）八、 实验目的和任务 1、 通过对苯乙烯单体的悬浮聚合实验。了解自由基悬浮聚合的方法和配方中各组分的作用。2、 学习悬浮聚合的操作方法 。3、 通过对聚合物颗粒均匀性和大小的控制，了解分散剂、升温速度、搅拌形式与搅拌速度对悬浮聚合的重要性。4、 实验仪器、设备及材料5、 1、实验仪器 :三口瓶 (250mL) 1球形冷凝管 1电热锅 1搅拌马达与搅拌棒 1温度计(100 ) 1量筒 (loomL) 1锥形瓶 (loomL) 1布氏漏斗 1抽滤瓶 1 图 1 通用聚合装置图l 一搅拌器；2 一四氟密封塞；3 一温度计；4 一温度计套管；5 一球形冷凝管；6250ml三口烧瓶2、 实验试剂苯乙烯单体过氧化二苯甲酰(BPO)聚乙烯醇 (PVA)去离子水九、 实验原理悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用 , 通常是将不溶于水的单体分散在介质水中，利用机械搅拌。将单体打散成直径为0.015mm的小液滴的形式进行本体聚合。在每个小液滴内 , 单体的聚合过程和机理与本体聚合相似。悬浮聚合解决了本体聚合中不易散热的问题 , 产物容易分离。清洗可以得到纯度较高的颗粒状聚合物。其主要组分有四种 : 单体、分散介质（水）、悬浮剂、引发剂。1、单体单体不溶于水，如：苯乙烯、醋酸乙烯酯 、甲基丙烯酸醋等。2. 分散介质分散介质大多为水 , 作为热传导介质。 3. 悬浮剂调节聚合体系的表面张力、粘度、避免单体液滴在水相中粘结。(1) 水溶性高分子 , 如天然物 : 明胶 、淀粉；合成物：聚乙烯醇 (PVA)等。(2) 难溶性无机物 , 如 :BaSO3、BaC03、CaCO3、滑石粉、粘土等(3) 可溶性电介质 :NaCl、KCl、Na2S04等。4. 引发剂主要为油溶性引发剂 , 如：过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈十、 实验步骤1、 架好带有冷凝管、温度计、三口烧瓶的搅拌装置 .如图 1所示 ；2、 分别将 0.3g BPO 和 16ml 苯乙烯加溶解后加入 l00ml 锥形瓶中,轻轻摇动250ml三口烧瓶中；3、 再将78ml的0.3PVA溶液和130ml去离子水冲洗锥形瓶及量筒后加入250mL 三口烧瓶中开始搅拌和加热；4、 在半小时内 , 将温度慢慢加热至 85 90 , 并保持此温度聚合反应 2h 后 , 用吸管吸少量反应液于含冷水的表面皿中观察，若聚合物颗粒变硬可结束反应；5、 将反应液冷却至室温后，过滤分离，反复水洗后，用 50 以下的温风干燥后，称重。十一、 实验报告要求实验报告格式参见实验报告样本（理工类）十二、 实验注意事项1、 除苯乙烯外，其他可进行悬浮聚合的单体还有氯乙烯、 甲基丙烯酸甲酯（MMA), 醋酸乙烯酯等；2、 搅拌太激烈时，易生成砂粒状聚合物；搅拌太慢时，易产生结块，附着在反应器内壁或搅拌棒上；3、 PVA 难