实验76聚乙烯醇的制备及其缩醛化反应

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Third level,Fourth level,Fifth level,10,/10,在线答疑：,大,学,通,用,化,学,实,验,技,术,聚乙烯醇的制备及其缩醛化反应,实验,76,聚乙烯醇的制备及其缩醛化反应,76.1,实验目的,（,1,）掌握高分子反应的基本原理。,（,2,）掌握聚乙烯醇及其缩醛化的实施方法。,（,3,）了解聚乙烯醇及其缩醛化产物的用途。,76.2,实验原理,因为不存在乙烯醇单体，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（,PVAc,）醇解（或水解）后得到聚乙烯醇。,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（,-OCOCH,3,）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、苄叉化等缩醛化处理后，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：,由于几率效应，聚乙烯醇中邻近羟基成环后，中间往往会夹着一些无法成环的孤立的羟基，因此缩醛化反应不能完全。把已缩合的羟基量占原始羟基量的百分数称为缩醛度。聚乙烯醇溶于水，而反应产物聚乙烯醇缩甲醛不溶于水，因此，随着反应的进行，体系由均相体系逐渐变成非均相体系。本实验是合成水溶性聚乙烯醇缩甲醛，实验中要控制适宜的缩醛度，使体系保持均相。若反应过于猛烈，则会造成局部高缩醛度，导致不溶性物质存在于胶水中，影响胶水的质量。,76.3,操作步骤,（,1,）聚乙烯醇的制备,在装有搅拌器、冷凝管、温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中加入,100mL 6% NaOH,甲醇溶液。准确称取的,25%,的聚醋酸乙烯酯甲醇溶液,40g,置于滴液漏斗中，开动搅拌器，打开滴液漏斗，在室温下缓慢滴加，约在,0.5h,内滴完。继续在室温下搅拌反应,2h,后，停止反应，醇解反应结束，关闭电源，取出四口烧瓶。得到的产物用布氏漏斗抽滤，获得的固体粗产品用工业乙醇洗涤三次，抽干，然后置于,50,下的真空烘箱中干燥，即可得到聚乙烯醇产品，计算产率。,（,2,）聚乙烯醇缩醛化制备,107,胶,在装有搅拌器、冷凝管、温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中加入,80mL,的,10%PVA,溶液，加热至,85,90,，搅拌使之在烧瓶中完全溶解。降温至,80,，用滴管滴加,10%,盐酸，调节,pH,至,1,2,，然后约在,0.5h,内由滴液漏斗慢慢滴加,36%,甲醛溶液,4mL,，继续反应,0.5h,后冷却至,60,，用,1:2,氨水调节,pH,至,8,9,，最后冷却至室温，得无色透明粘稠液体，即为,107,胶。称取约,2.0,3.0g,产品于表面皿中，烘干，计算固含量。,76.4,注意事项,（,1,）整个反应过程中搅拌要充分均匀，当体系变粘稠出现气泡或有絮状物产生时应马上加入,NaOH,溶液，终止反应。,（,2,）工业上生产胶水时，为了降低游离甲醛的含量，常在,pH,调整至,7,8,后加入少量尿素，发生脲醛化反应。,76.5,问题讨论,（,1,）,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？,76.5,问题讨论,（,1,）,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：,由于几率效应，聚乙烯醇中邻近羟基成环后，中间往往会夹着一些无法成环的孤立的羟基，因此缩醛化反应不能完全，最多只有,80%,的羟基能缩醛化。,