聚乙烯醇缩甲醛的设计实验 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/5/2 5:47:23星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

1前言

1.1聚乙烯醇缩甲醛的历史

聚乙烯醇缩甲醛(PVF,俗称107胶),从80年代初期在我国开发应用以来,在建筑行业以及其它行业得到广泛的应用.但用传统的生产方法所制得的PVF性能比较差,一般为不合格产品.作为建筑胶使用的PVF,其粘度、粘接强度、游离甲醛含量都是非常重要的指标.本实验采用新的生产方法改善PVF的性能,使制得的PVF粘度符合JCA38—91的标准,其粘接强度和游离甲醛的含量都符合建材行业的有关标准.

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。不过利用“缩醛化”则可减少其水溶性,就使得PVA就有了实际应用价值。用甲醛进行缩醛化反应得到聚乙烯醇缩甲醛PVF。在PVF分子中,如果控制其缩醛度在较低水平,由于PVF分子中有羟基,乙酰基和醛基等,因此有较强的粘接性能,可做胶水使用,用来粘结金属,木材,陶瓷,皮革,玻璃和橡胶等一直以来,许多科研生产单位对其生产工艺和改性措施进行大量研究。聚乙烯醇缩甲醛的合成反应属于缩聚反应,缩聚反应是一类有机化学反应,是具有两个或两个以上官能团的单体,相互反应生成高分子化合物,同时产生单分子的化学反应,因此缩聚反应兼有缩合处低分子和聚合成高分子的双重含义,反应产物称为缩聚物,缩聚反应的本质可看作取代。

1.2聚乙烯醇缩甲醛反应原理

聚乙烯醇是水溶性的高聚物,如果用甲醛将它进行部分缩醛化,随着缩醛度的增加,水溶液愈差,作为维尼纶纤维用的聚乙烯醇缩甲醛其缩醛度控制在35%左右,它不溶于水,是性能优良的合成纤维。

本实验是合成水溶性的聚乙烯醇缩甲醛,即红旗牌胶水。反应过程需要

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控制较低的缩醛度以保持产物的水溶性,若反应过于猛烈,则会造成局部缩醛度过高,导致不溶于水的物质存在,影响胶水质量。因此在反应过程中,特别注意要严格控制催化剂用量、反应温度、反应时间及反应物比例等因素。

缩醛度为75%~85%的聚乙烯醇缩甲醛重要的用途是制造绝缘漆和粘

合剂。

聚乙烯醇缩甲醛随缩醛化程度的不同,性质和用途各有所不同,它能溶于甲酸、乙酸、二氧六环、氯化烃(二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷)、乙醇-甲苯混合物(30∶70)、乙醇-甲苯混合物(40∶60)以及60%的含水乙醇中。

聚乙烯醇缩甲醛是利用聚乙烯醇与甲醛在盐酸催化作用下而制得的,其反应如下:

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聚乙烯醇和甲醛的缩合物。聚乙烯醇与醛的缩醛化反应可能有反应式(1)~(3)三种。一般,缩醛化反应主要在分子内部进行,生成六元环结构,如式(1)所示,但是分子之间的交联反应以及生成五元环缩醛化物的反应也会发生,如式(2)、(3)所示。

(1) (2)

(3)

聚乙烯醇缩醛的性能 ( 如软化温度、硬度、溶解性、溶液的粘度等)取决于下列四种因素 :

a 聚乙烯醇的分子量和它的分散程度 ; b 聚乙烯醇中的羟基与 乙酰基之 比;

c缩醛化度,即聚乙烯醇缩醛中羟基和缩醛基之比: d 醛的化学结构。

工业的聚乙烯醇缩醛总不是只含缩醛基,除缩醛基外它 的分子

中总含有未被取代的羟基和一定量的酯基(乙酰基)其随着缩醛反应的进行,可使生成的聚乙烯醇缩醛不溶于水 ,使之在达到一定的缩

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