99,聚乙烯醇缩甲醛
高
分
子
化
学
实验报告
08高分子（一）班
夏jh 0814121039
实验聚乙烯醇缩甲醛(胶水)的制备
一、实验目的
了解聚乙烯醇缩甲醛化学反应的原理，并制备红旗牌胶水。
二、实验原理
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:。
聚乙烯醇缩醛化机理
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。反应过程中需要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崐催化剂用量、
反应温度、反应时间及反应物比例等因素。
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。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。
三、实验仪器及试剂
三口瓶，搅拌器，温度计，恒温水浴.
聚乙烯醇，甲醛（40%），盐酸，氢氧化钠.
四、操作步骤
1、现象：在250 ml三颈瓶中，加入90 ml去离子水(或蒸馏水)、7 g 聚乙烯醇，在搅拌下升温溶解。
现象：加入聚乙烯醇后，聚乙烯醇不溶解，直到75摄氏度，仍然没看到聚合物晶体因溶解而减少，当温度升高到84摄氏度时，晶体完全溶解，溶液呈无色透明;
分析：聚乙烯醇常温下为白色片状晶体,其玻璃化温度为60—85摄氏度；当温度升高到玻璃化温度以上时，聚乙烯醇软化，由于聚乙烯醇中有大量的-OH,可以与水形成氢键，故其软化后可以慢慢溶解在水中。
2、步骤：等聚乙烯醇完全溶解后，于90℃左右加入4.6 ml甲醛(40%工业纯)，搅拌15 min，再加入1∶4 盐酸，使溶液pH 值为1~3。
现象：无明显现象；
分析：由于甲醛易挥发，而且有毒，所以在操作时，要把甲醛从原料瓶取出后迅速加入到反应瓶中；同理，由于盐酸易挥发，所
以在操作时，同样要把盐酸从原料瓶中取出后迅速加入到反应瓶中；
3、步骤：保持反应温度90 ℃左右，继续搅拌，反应体系逐渐变稠，当体系中出现气泡或有絮状物产生时，立即迅速加入1.5 ml 8%的NaOH溶液，同时加入34 ml去离子水(或蒸馏水)。调节体系的pH 值为8~9。
现象：在搅拌情况下，大约反应30分钟后，溶液变稠，并且出现少量小气泡，偶尔看到一点絮状物；
分析：①由于聚乙烯醇高分子链上的-OH部分进行了缩醛化，使得高分子连在水中的溶解度减小，所以出现溶液变稠的现象；
②当不同高分子链之间出现部分胶联，同时同一高分子链上的相邻-OH进行部分缩醛化，使得聚合物的溶解度减小，所以出现少量的絮状物；
③由于流体黏度过高，在搅拌过程中带进的少部分空气，不能很快的逸出，所以有少量的气泡出现在流体中；
④制备胶水要避免出现交联的聚合物，保证胶水的质量，所以出现絮状物时要迅速加入NaOH溶液来中和H+，使溶液变成碱性，终止反应；
4、步骤：然后冷却降温出料，获得无色透明粘稠的液体，即市场出售的红旗牌胶水。
现象：冷却后，用玻璃棒蘸取少量胶水，涂在一张对折的纸中间，几分钟后，再用手拉开，胶水把两面纸紧紧地粘在一起；
五、注意事项
1、加盐酸和加甲醛都需要迅速加入；
2、在反应过程中经常检查pH值，当pH大于3时，要及时补加HCl，把pH调下来，保证反应正向进行；
3、由于甲醛挥发和盐酸部分挥发，反应要在通风厨中进行，
4、终止反应要迅速，不能让缩醛度过高而变成维尼纶；
5、反应后所得的胶水要倒在指定的地方，不能倒在水池中，防止堵塞。
六、思考题
1. 试讨论缩醛化反应机理及催化剂的作用。
答：①机理：
②催化剂的作用：本实验选用酸作为催化剂，酸的作用是使得醛基质子化，从而有利于质子化后带正电的基团进攻-OH中电负性较大并且含有孤对电子的的O(氧)原子，使得反应顺利进行。
2. 为什么缩醛度增加，水溶性下降，当达到一定的缩醛度以后，产物完全不溶于水?
答：①缩醛度的增加，聚乙烯醇高分子链上进行缩醛反应的-OH增多，留在链上的-OH减少，使得高分子链在水中的溶解度减小，即水溶性下降，出现溶液变稠的现象；
②当反应达到一定的缩醛度以后，聚乙烯醇高分子链上的很多-OH都进行缩醛反应，留在链上的-OH很少，甚至部分长的链段上没有-OH，使得高分子链在水中的溶解度减小到完全不溶于水的程度；另外，不同高分子连之间出现部分胶联，也会使得减小聚合物在水中的溶解度，所以到达一定的缩醛度时，产物表现出完全不溶于水的现象。
3. 产物最终为什么要把pH 调到8~9?试讨论缩醛对酸和碱的稳定性.
答：①我们所要的胶水是有一定范围的缩醛度的，使得胶水的内聚力和粘接力之间存在平衡；缩醛度不能过低，过的会使得胶水的粘度不够，即内聚力不够；但已不能过高，否则粘接力不够，内聚力较大；当反应达到我们所要的粘度时，要终止反应，不能让缩醛度继续增加；因此，用碱中和催化剂H+，使体系处于碱性条件下，终止酸催化反应。
②缩醛反应在酸性条件下是可逆的，酸性较强的条件下反应正向进行，当酸性减小，pH增大时，反应逆向进行，所以缩醛容易在稀酸 中水解转变成原来的醛酮。所以缩醛在酸性稀酸性条件下是不稳定的。在碱性条件下是稳定的。