PVA缩醛化制备107胶.doc

实验三十一 PVA缩醛化制备107胶一、实验目的1. 掌握聚乙烯醇缩甲醛反应机理；2. 了解影响缩醛反应的因素；3. 掌握聚乙烯醇缩甲醛的制备。二、实验原理由于不存在乙烯醇单体，因而聚乙烯醇（PVA）不能直接由单体聚合而成，通常是通过由聚醋酸乙烯酯在酸或碱的作用下水解而成。在酸性或碱性条件下，PVAc均可发生醇解反应。酸性醇解时，由于残留的酸液很难从产物中出去，而残留的酸可加速PVA的脱水作用，使产物变黄或不溶于水，目前工业上一般都采用在碱性条件下进行PVAc的醇解。实验中用甲醇作为醇解剂，NaOH为催化剂，其反应方程式为：一般来说，聚合物的化学反应都难以完全进行，聚醋酸乙烯酯的醇解反应也不例外，通常用醇解度来表示聚醋酸乙烯酯中乙酰氧基转化为羟基的百分数。当聚醋酸乙烯酯开始醇解时，生成的聚乙烯醇先是附着在反应容器的壁上，当有约60%的乙酰氧基（OCOCH3）被羧基取代后，就会有大量的聚乙烯醇从溶液中析出，大分子从溶解状态变为不溶解状态，出现胶团，因此在醇解过程中要注意观察，当体系中出现冻胶时要立即强烈搅拌将其打碎，否则会因胶体内部包住的PVAc无法醇解而导致实验失败。聚乙烯醇分子中含有大量的羟基，可进行醚化、酯化及缩醛化等化学反应，特别是缩醛化反应在工业上具有重要的意义，如对聚乙烯醇纤维进行缩甲醛、亚苄基化等缩醛化处理后，可得到具有良好的耐水性和机械性能的维尼纶，聚乙烯醇缩甲醛还可应用于涂料、粘合剂、海绵等方面，PVA的缩丁醛产物在涂料、粘合剂、安全玻璃等方面具有重要的应用。 聚乙烯醇缩甲醛是由聚乙烯醇在酸性条件下与甲醛缩合而成的。其反应方程式如下：三、主要仪器与试剂（1）仪器三颈瓶（250mL，1个），搅拌器（1套），冷凝管（1支），滴管（若干支），恒温水浴（1套），表面皿（1个）。（2）试剂PVA-1799水溶液（10%，80mL），盐酸（10%），甲醛溶液（36%，4mL），氨水（1：2，4mL）。四、流程图、实验步骤及现象（1）流程图（2）实验步骤与现象实验步骤实验现象1.在装有搅拌器、冷凝管和温度计的三颈瓶中加入80mL的10%PVA溶液，加热至80；PVA呈透明无色，加热至80过程中无明显变化2.在不断搅拌下由温度计口用滴管加10%盐酸调节pH至2-3；然后约在0.5h内由冷凝管慢慢滴加36%甲醛溶液4mL，继续反应0.5h后冷却至60；滴加盐酸、甲醛后均无明显变化3.用氨水调节pH至8-9得产品。产品清澈透明，黏性增加4.称取约5g产品与表面皿中，烘干，计算固含量。称取5.230g于表面皿中干燥，烘干后质量为0.4899g，呈无色投名状固体，固含量为9.37%五、讨论1.聚乙烯醇缩醛化机理聚乙烯醇是水溶性的高聚物，如果用甲醛将它进行部分缩醛化，随着缩醛度的增加，水溶液愈差，作为维尼纶纤维用的聚乙烯醇缩甲醛其缩醛度控制在35%左右，它不溶于水，是性能优良的合成纤维。2.缩醛度的控制本实验是合成水溶性的聚乙烯醇缩甲醛。反应过程中需要控制较低的缩醛度以保持产物的水溶性，若反应过于猛烈，则会造成局部缩醛度过高，导致不溶于水的物质存在，影响胶水质量。因此在反应过程中，特别注意要严格控制崐催化剂用量、反应温度、反应时间及反应物比例等因素。3.产物最终要把PH调到8-9的原因由于缩醛化反应的程度较低，胶水中尚含有未反应的甲醛,产物往往有甲醛的刺激性气味。反应结束后胶水的PH值调至弱碱性，有以下作用：可防止分子链间氢键含量过大，体系黏度过高；缩醛基团在碱性环境下较稳定。六、思考题聚乙烯醇的缩醛化反应，最多只能有约80%的-OH能缩醛化，为什么？答：由于几率