实验76 聚乙烯醇的制备及其缩醛化
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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。
•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
•
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:
•
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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。
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? 答:由于几率效应,聚乙烯醇中邻近羟基成环后,
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
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
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。
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
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,