发布时间 : 星期三 文章高分子实验更新完毕开始阅读e6dd37c8524de518964b7d34
实验四 聚乙烯醇缩甲醛胶水的制备
早在1931年，人们就已经研制出聚乙烯醇（PVA）的纤维，但由于PVA的水溶性而无法实际应用。利用“缩醛化”减少其水溶性，就使得PVA有了较大的实际应用价值。用甲醛进行缩醛化反应得到聚乙烯醇缩甲醛（PVF）。PVF随缩醛化程度不同，性质和用途有所不同。控制缩醛程度在35%左右，就得到了人们称为“维纶”的纤维（vinylon）。维纶的强度是棉花的1.5 ~ 2.1倍，吸湿性5%，接近天然纤维，又称为“合成棉花”。
在PVF分子中，如果控制其缩醛度在较低水平，由于PVF分子中含有羟基、乙酰基和醛基，因此有较强的粘接性能，可作胶水使用，用来粘结金属、木材、皮革、玻璃、陶瓷、橡胶等。
一、实验目的
1．了解聚合物化学反应的基本特征。
2．掌握由聚乙烯醇制备聚乙烯醇缩甲醛的方法。
二、实验原理
聚乙烯醇与甲醛在H+的催化作用下发生缩合反应：
聚乙烯醇与甲醛的缩合反应是分步进行的，首先形成半缩醛（1），且在 H存在下转化成碳正离子（2），然后与相邻的羟基作用而得缩醛（3）。
＋
式中ROH代表聚乙烯醇。
三、实验仪器与试剂
仪器：250 mL三颈瓶，回流冷凝管，搅拌器，小型水浴，滴液漏斗，温度计
试剂：聚乙烯醇（PVA），37%甲醛水溶液，去离子水，1 : 4盐酸，8%NaOH溶液
四、实验步骤
在 250 mL三颈瓶中加入7 g PVA 及70 mL去离子水，水浴加热至95℃，搅拌使PVA全部溶解，溶解后将温度降至 85℃，加入1 : 4盐酸0.5 mL左右，调节反应体系的 pH 值为 1 ~ 3，再加入 3 mL甲醛（37%），维持 90℃下搅拌反应 40 ~ 60 min，体系逐渐变稠，可取少许用纸试验其粘接性。当有满意的粘接性后（当体系中出现气泡或有絮状物产生时）立即加入 1.5 mL 8% NaOH溶液，调节反应体系的pH 值为8 ~ 9，冷却后将无色透明粘稠的液体从三颈瓶中倒出，所获得无色透明粘稠液体，即市售胶水。
五、思考题
1. 如何加速PVA的溶解？
2. 最后加入NaOH 的作用是什么？
六、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值调整至7 ~ 8后加入少量尿素，发生脲醛化反应。
实验五 苯乙烯悬浮聚合
一、实验目的
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。
二、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 0.01 ~ 5 mm的小液滴的形式进行的本体聚合。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（styrene），醋酸乙烯酯（vinyl acetate），甲基丙烯酸酯（methyl methacrylate）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。
a. 水溶性高分子，如天然物：明胶，淀粉；合成物：聚乙烯醇等。 b. 难溶性无机物，如：BaSO4，BaCO3，CaCO3，滑石粉，粘土等。 c. 可溶性电介质：NaCl，KCl，Na2SO4等。 4. 引发剂
主要为油溶性引发剂，如：过氧化二苯甲酰（BPO），偶氮二异丁腈（AIBN）等。
三、主要仪器和试剂
1. 实验仪器：三口瓶250 mL，球形冷凝管，水浴锅，搅拌器，温度计，量筒100 mL； 2. 实验试剂：苯乙烯，过氧化二苯甲酰BPO，聚乙烯醇PVA，去离子水
四、实验步骤
1. 如图1 所示架好带有冷凝管、温度计、三口烧瓶的搅拌装置；
2. 分别将 0.3 g BPO和 16 mL苯乙烯加入 100 mL锥形瓶中，轻轻摇动至溶解后加入 250 mL三口烧瓶中；
3. 再将 7 ~ 8 mL 0.3% PVA 溶液和 130 mL去离子水冲洗锥形瓶与量筒后加入250 mL三口烧瓶中开始搅拌和加热；
4. 在20 ~ 30 min内，将温度慢慢加热至 85 ~ 90℃，并保持此温度聚合反应 2 h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，在 50℃下温风干燥后，称重。
五、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，醋酸乙烯酯等；
2. 搅拌太激烈时，易生成砂粒状聚合体；搅拌太慢时，易生成结块，附着在反应器内壁或搅拌棒上；
3. PVA难溶于水，必须待 PVA完全溶解后，才可以开始加热； 4. 称量 BPO采用塑料匙或竹匙，避免使用金属匙；
5. 是否能获得均匀的珍珠状聚合物与搅拌速度的确定有密切的关系。聚合过程中，不宜随意改变搅拌速度。