高分子化学综合实验指导书

1、高分子化学综合实验指导书 脲醛树脂的制备 一、实验目的 加深理解缩合聚合的反应机理，了解脲醛树脂的合成方法。二、实验原理 脲醛树脂是由尿素和甲醛经缩聚反应制得的热固性树脂。加成反应：生成多种羟甲基脲的混合物。 h2nch2nc+h c o h 或 hoch2nh c o nh2 o hoch2nh c o nh ch2oh 缩合反应： hoch2nh + hoch2nh2 -h2o o c nh2 o hoch2n c nh2 ch2 o nh c nh2 o c nh2 也可以在羟甲基与羟甲基间脱水缩合： ch3oh + hoch2nh o c nh c -h2o nh c nh2 o ch

2、2 o ch2nh c -ch2o o nhc o ch2 nh c o nh2 o nhch2oh nhch2oh nh2 nhch2oh 此外，还有甲醛与亚氨基间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： nh nh ch2 ch2 n +hcho -h2o ch2 ch2 n ch2 脲醛树脂的结构尚未完全确定，可认为其分子主链上还有以下结构： nh ch2 c o ch2oh n ch2 n ch2 n c o nh2 c o nh2 c o nhch2oh 上述中间产物中含有易溶于水的羟甲基，可作胶黏剂使用，当进一步加热，或者在固化剂作用下，羟甲基与氨基进一步缩合交联成

3、复杂的状体型结构。 ch2 n co n ch2 n ch2 n ch2 ch2 o n co co n ch2 n ch2 co n ch2oh 三、实验仪器和试剂 实验仪器：电动搅拌器、水浴、三口瓶（250ml）、球形冷凝器(30cm)、温度计、量筒（100ml）、 ph试纸。实验试剂：新鲜的甲醛水溶液（37%）、尿素、10氢氧化钠水溶液、氨水、10甲酸水溶液。 四、实验步骤 在250ml三口瓶上分别安装搅拌器、温度计、球形冷凝器； 用100ml量筒量取甲醛水溶液60ml，加入三口瓶中，开动搅拌器同时用水浴缓慢加热，然后用10naoh水溶液调节甲醛水溶液，使甲醛水溶液的ph值介于88.5之

4、间； 分别称取尿素三份，质量分别是11.2g，5.6g，5.6g，先将11.2g尿素加入三口瓶中，搅拌至溶解，温度升高到60，开始计时，不断调整反应体系的ph值，使之保持8.5左右，保温反应23小时； 升温至80，加入5.6g尿素，用10甲酸水溶液小心调节反应体系的ph值，使之介于5.46.0之间，继续反应11.5h，在此过程中不断的用胶头滴管吸取少量脲醛胶液滴入冷水中，观察胶液在冷水中是否出现雾化现象； 出现雾化现象后，加入剩余的5.6g尿素，用氨水调节反应体系的ph值，使之介于7.0 7.5之间，在80下继续反应直至在温水中出现雾化现象，即在此过程中不断用胶头滴管吸取少量脲醛胶液滴入约40

5、的温水中，观察胶液在温水中是否还会出现雾化现象； 温水中出现雾化现象后，立即降温到40左右，终止反应，并用氨水调节脲醛胶的ph 7，再用10naoh调节ph8.59，正常情况下得到澄清透明脲醛胶。 五、注意事项 （1）用甲酸溶液调节反应体系ph 值时要十分小心，切忌酸度过大。因为缩合反应速度在 ph35之间几乎正比于h； +（2）在缩聚反应中防止温度骤然变化，否则易造成胶液混浊； （3）在此期间如发现粘度骤增，出现冻胶，应立即采取措施补救。出现这种情况的原因有：酸度太强（ph实验装置与苯乙烯悬浮聚合相同（图略） 六、胶合板的成型 1. 原料 杨木板，厚度为2mm，面幅为100100mm，含水率

6、为812，压制三成胶合板 2. 胶黏剂的配制为了提高脲醛树脂胶黏剂的初粘度，提高预压要求，防止热压时透胶，节约 原料和降低 成本，在调胶过程中需要加入填料，有时加入改性剂以提高脲醛树脂胶的某种性能，本实验中加入面粉作为活性填料。 调胶配比为：100份混合胶液（以重量计）：20 份面粉：5份水；固化 剂加入量为100 份混合胶液（以重量计）加入固化剂25份。 2 涂胶量为280320g/m。 3. 工艺参数 闭口陈化15min，预压15min，预压压力为0.8mpa 。热压时间4min，热压温度120，热压压力1.0mpa 。 七、思考题 （1）在脲醛树脂合成时，加尿素前为何要用氢氧化钠水溶液和

7、氨水调节ph值至77.5？到 终点后，为何要用氢氧化钠水溶液调节ph值至78？ （2）在脲醛树脂合成时，影响产品的主要因素有哪些？ （3）在脲醛树脂合成中，尿素和甲醛两种原料哪种对ph值影响大？为什么？ （4）如果脲醛胶在三口瓶内发生了固化，试分析可能由哪些原因造成? 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. 了解乳液聚合的配方及乳液聚合中各个组分的作用 二、实验原理乳化剂分子具有两亲性的化学结构，分子两端分别是亲水基和疏水基，能使油（单 体） 均匀、稳定地分散在水中而不分层。乳化剂溶液浓度达到一定值时，乳化剂分子开始形成胶束，该浓度

8、称为临界胶束浓度，此时溶液的许多物理性能都有突变。大多数乳液聚合反应体系中，乳化剂浓度为2%3%,超过cmc值的13个数量级。乳化剂能够降低界面张力，使单体容易分散成小液滴，在微粒表面形成保护层，阻止微粒凝聚；大量胶束的存在还可以增容单体。常见的乳化剂可分为阴离子型、阳离子型和非离子型。阴离子乳化剂在碱性溶液中稳定，遇酸和金属离子会生成不溶于水的酸或金属盐，使乳化剂失效。阳离子乳化剂乳化能力差，且影响引发剂分解，在ph值小于7的条件下使用。非离子乳化剂的亲水部分为聚环氧乙烷链段，它常与阴离子乳化剂配合使用，可以提高乳液的抗冻能力，改善聚合物粒子的大小和分布。 醋酸乙烯酯乳液聚合最常用的乳化剂是

9、非离子型乳化剂聚乙烯醇。聚乙烯醇主要起保护胶体作用，防止粒子相互合并。由于其不带电荷，对环境和介质的ph不敏感，但是形成的乳胶粒较大。而阴离子型乳化剂，如烷基磺酸钠rso3na(r=c12c13)或烷基苯磺酸钠 rphso3na(r=c7c14),由于乳胶粒外负电荷的相互排斥作用，是乳液具有较大的稳定性， 形成的乳胶粒子小，乳液黏度大。本实验将非离子型乳化剂和离子型乳化剂按一定比例混合使用，以提高乳化效果和乳液的稳定性。非离子型乳化剂使用聚乙烯醇和乳化剂 op-10,主要起保护胶体作用；而离子型乳化剂选用十二烷基磺酸钠，可减小粒径，提高乳液的稳定性。 醋酸乙烯酯胶乳广泛应用于建材、纺织、涂料等

10、领域，主要作为黏合剂使用，既要具有较好的黏结性，而且要求粘度低、固体含量高、乳液稳定。聚合反应采用过硫酸盐为引发剂，按自由基聚合的反应历程进行聚合。为了使反应平稳进行，单体和引发剂均需分批加入。本实验分两步加料反应，第一步加入少许的单体、引发剂和乳化剂进行预聚合，可生成颗粒很小的乳胶粒子。第二步，继续滴加单体和引发剂，在一定的搅拌条件下使其在原来形成的乳胶粒子上继续长大。由此得到的乳胶粒子，不仅粒度较大，而且粒度分布均匀。这样保证了胶乳在高固量的情况下l 开动搅拌，通氮气，把水浴加热至65c。加入第一批引发剂（将0.1g过硫酸铵溶于3ml 蒸馏水中，用胶头滴管加入1ml），待完全溶解后，用滴液

11、漏斗滴加36ml单体乙酸乙烯酯，调节滴加 oo速度先慢后快，温度慢慢升至70c，在701c反应；一小时后加入第二批引发剂1ml；再过一小时加入第三批引发剂1ml，在两小时内将34ml单体加完。 ooo在7072c保温10min，缓慢升温到75c，保持10min，再缓慢升至78c，保持10min，再缓慢升o温至80c，保持10min。 o撤掉水浴，自然冷却到40c，停止搅拌，出料。 o测固含量：取2g乳浊液（精确到0.002g）置于烘至恒重的玻璃表面皿上，放于100c 烘箱中烘至恒重（时间约4h），计算固含量。 o 干燥后样品重 含固量= 100% 干燥前样品重 转化率= 含固量产品量-聚乙烯醇量 100% 单体重量 反应过程中，由于引发剂的分解导