高分子化学实验(2022级)课件

实验1 脲醛树脂的制备

一、目的要求

1．了解脲醛树脂的反应原理及PH 值对反应过程的影响

2．掌握脲醛树脂的制备方法

二、原理

脲醛树脂是尿素与甲醛在催化剂（碱性或者酸性）作用下缩聚而成的初期树脂、以及在固化剂或者助剂作用下形成的不溶不熔的末期树脂的总称。

脲醛树脂胶粘剂具有较高的粘合强度，较好的耐热性、腐蚀性和一定的耐水性。树脂呈无色透明粘稠液体或者乳白色液体，不污染胶合制品。加之创造简单、使用方便、成本低廉，已成为人造板生产的主要胶种。脲醛胶粘剂的缺点是，胶合制品中常存在游离甲醛，污染空气，胶层易老化，耐水性不如酚醛树脂。

普通认为，脲醛树脂是经过两类化学反应形成的。一类是尿素与甲醛在中性或者弱碱性介质中进行加成，生成一羟甲脲或者二羟甲脲的反应： C O

NH 2NH 2

+ HCHO C O NH 2NHCH 2OH C O NHCH 2OH NHCH 2OH +

一羟甲脲 二羟甲脲

另一类反应是在酸性介质中脱水缩聚形成线型结构脲醛树脂的反应，包括羟甲基与胺基之间脱水生成亚甲基的反应，羟甲基与羟甲基之间脱水生成二亚甲基醚键（－CH 2－O －CH 2－）的反应，后者可能进一步脱甲醛仍生成亚甲基，最后生成线型或者环化低聚体。

低聚体份子中存在大量的羟甲基，易反应，应在中性条件下保存。在使用时，将介质调至酸性，脲醛树脂的羟甲基在酸性条件下会进一步缩聚，发生三维交联，形成不溶不熔的体型结构。

三、主要试剂和仪器

尿素 甲醛（37%） 氢氧化钠 盐酸 氯化铵

pH 试纸 三颈瓶 搅拌器 回流冷凝管 烧杯 吸管

四、实验步骤

在装有搅拌棒、回流冷凝管和温度计的三颈瓶中，装入130 mL 浓度为37%的甲醛水溶液，用5%的NaOH 溶液调节pH 为7.0－7.5。然后加入50 g 尿素，搅拌溶解。加热升温至90－92℃，并在此温度下反应30 min 。此时，体系的pH 值下降到6.0－6.5。

用5﹪的盐酸调pH值为4.3－4.5，在温度90－92℃，反应20－30 min。进行树脂与水的混溶性测定。当与水混溶的试样呈乳白色时，用氢氧化钠调pH为6.7－7.0。

在pH为6.7－7.0，温度65－70℃的条件下，用水泵减压脱水。当脱水量达原始组分分量的20﹪时，反应即可结束。得到粘稠透明的脲醛树脂。

五、注意事项

1．反应第二阶段的pH值控制非常重要，pH值低，反应速度快。控制不好，反应物易发生凝胶，导致反应失败。

六、树脂的检测

1．树脂与水混溶性的测定

反应生成物与水的混溶性标志着树脂缩合反应的深度，主要在酸性介质反应阶段进行检测。用吸管取样，将2－3滴树脂滴入预先放入试管或者量筒里的5 mL冷水（13－15℃）中。当树脂与水混溶呈现乳白色时，表明酸性缩合反应阶段即告结束。

2．固化时间和活性期的测定

用烧杯称出10 g树脂，加入0.1 g细碎的氯化铵，用玻璃细心搅拌5 min。取2 g胶液移入一试管中。将试管放入沸水浴里，使试管中胶液的液面比水浴的水面低10－20 mm，并用玻棒不停搅动胶液。按动秒表，记录试管放入水浴到开始凝胶的时间即为固化时间。剩下的胶液放在20±1℃条件下定时搅拌，直到凝胶开始为止。自加入氯化铵起到凝胶止的时间即为树脂的活性期。

七、思量题

1．脲醛树脂实验最关键的步骤是什么？

2．脲醛树脂在制备（不同阶段）、存储和应用过程中的pH值有何变化？

3．脲醛树脂有何应用？它能在要求耐水的场合长期使用吗？

4．如何制备低游离甲醛含量的脲醛树脂？

实验2 苯乙烯━马来酸酐的共聚合反应

一、目的要求

1．了解沉淀聚合反应方法

2．了解交替共聚物及其制备的一种方法

二、原理

对连锁聚合而言，二种或者二种以上单体一起进行聚合，生成的聚合物主链中含有二种或者二种以上的单体结构单元（链节），此聚合物称为共聚物。用以制备共聚物的反应称为共聚（合）反应，

由两种单体参加的共聚反应称为二元共聚，两种以上单体参加的共聚反应称为多元共聚反应。

由单体A和单体B生成的共聚物，按份子链中单体链节的罗列方式，可分为四类：

①无规共聚物～～～AABAAABBABBBAA～～～

②交替共聚物～～～ABABABABABABAB～～～

③嵌段共聚物～～～AAAAA～～BBBB～～BB～～AAAA～～～

④接枝共聚物～～～AAAAAAAAAAAAAAAAA～～～

│

BBBBB～～

马来酸酐（顺丁烯二酸酐，Maleic Anhydride）由于空间位阻较大，很难自聚，但却能与苯乙

烯（Styrene）形成交替得到很好的共聚物，原因在于马来酸酐受强吸电子基团的影响，使双键带

正极性，而苯乙烯却因共轭效应能给出电子，双键成为负极性，因此容易形成稳定的正负极相吸

的过渡状态。所得的交替共聚物是一种优良的悬浮分散剂和絮凝剂。

三、主要试剂与仪器

苯（C.P，沸点80.1℃）苯乙烯（新蒸）马来酸酐（C.P）BPO（重结晶）或者AIBN

三颈瓶搅拌器温度计水浴真空干燥箱

四、实验步骤

在装有搅拌器、温度计及回流冷凝管的三口瓶中分别加入75 mL甲苯，5.2 g新蒸的苯乙烯，4.8 g马来酸酐及0.05 g BPO，将反应混合物在40－50℃水浴温度下进行搅拌，直到全部溶解成透

明溶液，继续搅拌，冷凝管通入冷却水，同时把反应物在水浴上加热到沸腾（约90 ± 2℃）。在这

时候，共聚物逐渐沉淀出来，1小时后住手反应，反应物冷却到室温进行过滤，并在真空下（60～80℃）干燥，得白色粉状产物，称重，计算产率（%）。