1、精细化工专业实验精细化工专业实验南阳理工学院生物与化学工程系精细化工研究室二 00 三年十一月目录1.一, 涂料实验一, 实验目的涂料是精细化工的一个重要组成部分.在专业课的基础上,进一步掌握涂料中的所用树脂的合成工艺,涂料质量控制,涂料的配制方法与工艺,涂料应用及性能检测等有关知识和能力.进一步培养学生的工程意识,进一步培养学生的专业实践技能和素质.二 ,实验要求1.掌握涂料生产的基本原理及生产的基本方法.2 . 掌握涂料产品质量控制,涂料性能检测的方法.实验一 醇酸树脂的合成,清漆和色漆的配制及应用性能测试醇酸树脂是指由多元醇,多元酸(或酸酐)与脂肪酸制成的树脂总称 .中油度醇酸树脂的合成
2、(醇溶剂法)配方苯二甲酸酐(工业) 33.02甘麻油(98%,工业) 15.17 亚麻油(双漂) 51.81黄丹 0.01200 号油漆溶剂油 70.00二甲苯(工业) 14.00技术规格不挥发组分,% 502粘度,加氏管 25,秒 4.57.5(1:1 200 号油漆溶剂油)酸值 5低分子量环氧树脂合成:(以 E-44 为例)采用二步法,其优点可避免环氧基团水解,提高环氧氯丙烷回收量,促使料耗降低.工艺流程原料及配比双酚 A: 规格(冻点)154,游离酚0.15%,Fe 0.8mg/L(0.8ppm)颜色 APHA 最高难度 100(50%溶液)环氧氯丙烷 :工业级NaOH: 工业级 (30
3、%水溶液)双酚 A NaOH 溶液环氧氯丙烷苯苯配方:双酚 A:0.5mol环氧氯丙烷:1.35mol:NaOH 水溶液:0.718mol0.388mol3. 实验步骤及操作:将双酚 A 及环氧氯丙烷计量后置入适当的烧杯中 ,水浴上加热至 70( 内温),搅拌使共溶解.溶解后,将料液移入三口反应瓶中,搅拌下加热至 50-55.将 NaOH 溶液约于 4 h 内滴加到反应瓶中(温度控制在 50-55).碱液滴完后,在 55-60下搅拌维持反应 4h.减压回收过量的环氧氯丙烷(控制温度 85,压力 21.33Kpa),环氧氯丙烷经冷凝回收后再用.在反应瓶中加入苯(或甲苯),搅拌并加热至 70(瓶上
4、置回流冷凝管 )防止苯(或甲苯)散入空间使物料溶解.在上述 70溶液中滴加 NaOH 溶液控制于 1h 内加完.70维持反应 3h.冷却,静置分层(于三角瓶或烧杯中).将上层树脂苯溶液小心移至脱水反应瓶中,下层盐脚可加适量苯萃取后放掉 ,二液合并.在脱水反应瓶上加上型回流管,加回流边脱水,直至蒸出的苯清晰无水时,脱水完成.冷却,静置.过滤,滤液移入脱苯反应瓶中,先常压脱苯(回冷凝回收再用). 当液温达到 110时,改为减压脱苯,至液温达到 142时,无液体流出时为止.趁热出料(入三口瓶).实验要求每步计量,测量均应仔细, 认真, 记录详细.每步操作认真,注意安全, 防止中毒, 失火或其它事故.
5、不允许用直火加热.实验过程中,操作人员不得离开现场.每步进行后,必须明确实验目的,要求, 操作方法和器具规格等, 必须人人心中有数,禁止边看讲仪边进行操作.低分子量环氧树脂 E-44 规格:软化点:20-40平均分子量:430环氧值当量/100g:0.41-0.47常温下为淡黄色粘稠状液体.中分子量环氧树脂制备实验.反应原理(略)配方:(E-12)(重量比)(分子比:1:1.218)双酚 A: 114.2g环氧氯丙烷: 56.4gNaOH(30%):237g(3)实验操作步骤:将双酚 A 和 NaOH 溶液置入三角瓶或烧杯中 (容器大小, 操作者应计量后设计出).搅拌,加热至 70(水浴),
6、使双酚 A 完全溶解.趁热过滤,滤液置入反应瓶中,冷至 47.加入环氧氯丙烷,搅拌并升温至 80, 在 80-85保持反应 1h,取样测定树脂软化点,要在 80-85,否则继续在 80-85反应直至软化点合格为止.加入冷水降温,再用热水洗至中性(先用自来水,后用蒸馏水),至无盐为止.常压脱水至 115(内温), 后改为减压脱水(真空度小于 21280Pa)温度约 135-140) 脱水完毕即得固体对脂.溶度试验:本产品可溶于酮类,酯类和氯化烃溶剂中,应溶解完全,不出现杂质.注意事项:注意终点控制.洗涤必须达中性,无盐为止.(测试 Cl-存在否).4,高分子环氧树脂制备实验反应原理及注意事项:
7、利用低分子量环氧树脂环氧基在加温和催化剂作用下,与双酚 A 的酚羟基反应而扩链, 根据双酚 A 的多少, 可制得中,高级分子量的环氧树脂, 国外广泛采用此法,此法要点是选择合适的叔胺类催化剂,它必须具备优良的选择性 ,使环氧基与酚羟基反应,而不与中等分子量树脂中仲羟基反应,以制得线性高分子环氧树脂 ,另一个要求,每项批投入的环氧树脂氯含量应低,并必须精确分析其环氧基含量 ,然后计算双酚 A 的用量.另外,该反应十分剧烈, 反应一量引发, 千万注意强化冷却(必要时备冰和食盐)三 ,操作步骤将测试过环氧基数量的低分子树脂和计算量的双酚 A 投入反应釜.通入 N2,置换瓶内空气在不断 N2 的存在下
8、慢加热至 110-120,此时放热反应开始,应控制瓶内反应温度.逐渐控制温度达 170左右( 绝对不允许超过 193,以免催化剂失效).一般在 170-177维持反应, 反应时间视环氧当量而定.环氧当量 1500 以下, 保温 45min环氧当量 1500 以上, 保温 90-120min出料,得固体树脂.溶剂法生产高分子量环氧树脂以 E-06 为例配方:双酚 A: 114.2g环氧氯丙烷: 52.3gNaOH(20%) 90g23g丁醇: 30.4g二甲苯 92 g环己酮: 44.2g六氯吡啶: 0.065g(摩尔比,双酚 A:环氧氯丙烷=1:1.13)(2) 操作步骤:将双酚 A 与 Na
9、OH 溶液,丁醇加入溶解烧杯内,搅拌 ,加热至 70溶解完全, 移入反应瓶.冷至 40,加环氧氯丙烷 ,反应 1h 后,加入 NaOH 溶液和 40%量的二甲苯, 升温至852 ,反应 1h.再加入 20%量的二甲苯,后应 1h,最后把余下二甲苯加入,反应 8h.加六氧吡啶,继续反应 2h.静置,分去盐水层.二甲苯溶液升温在 90-92 ,回流脱水,至温度达 120(脱水, 脱苯必须完全).冷却,加入环已酮溶解, 得适合涂料用的环氧树脂溶液.测试,溶解前的固形物软化点,应大于 100,聚合度大于 5.环氧树脂涂料配方实验及涂层性能测试1.环氧树脂涂料配方(一):双组分涂料 (环氧树脂,金属底漆
10、涂料)环氧树脂 E-44(市售品) 50g二甲苯,丁醇混合物溶剂(7:3) 适量乙二胺(无水) 3.2-3.5ml邻苯二甲酸二辛酯(或二丁酯): 2g氧化铁红(涂料级): 15g配制:除乙二胺外 ,其它各种原料搅均后,再加乙二胺固化,调稀至一定浓度, 刷涂表干后, 再刷第二遍(配料应二次完成,配好即用)常温固化.配方(二):环氧树脂白色面漆涂料将配方(一)中氧化铁红改为钛白粉或锌钛白,其它如(一 ).配方(三):环氧树脂金属底漆环氧树脂 E-44(自制)其它材料同配方(一)配方(四):环氧脲醛树脂耐磨涂料(热固化涂料)环氧树脂 E-06(自制) 28g丁醇醚化脲醛树脂(60%) 20g二丙酮醇
11、 26g二甲苯 26gSiO2 10 g提示:该配方中 ,什么是固化剂,各种料的作用于是什么 配制涂刷后(金属板)于 190-205干燥 30min 或加入 0.5%对甲苯磺酸吗啉盐等酸性催化剂,干燥,固化温度可降至 150.该涂料可配制耐磨涂料和绝缘涂料,用于罐,桶, 化工设备内壁涂料.2.性能测试2.1 测试项目同醇酸树脂漆.2.2 环氧值测定环氧值是指每 100g 环氧权树脂中含环氧基的当量数.它是环氧树脂质量的重要指标,是计算固化剂用量的依据.树脂的分子量越高,环氧值相应降低,一般低分子量环所树脂的环氧值在 0.48-0.57 之间 .另外,还可用环氧基百分含量 (每 100g 树脂中
12、含有的环氧基克数)和环氧当量(一个环氧基的环氧树脂克数)来表示,三者之间的互换关系如下:环氧值=环氧基百分含量/环氧基分子量=1/环氧当量因为环氧树脂中的环氧基在盐酸的有机溶液中能被 HCL 开环, 所以测定所消耗的HCL 的量,即可算出环氧值.其反应式为: CH CH2 + HCl CHCH2O OH Cl过量的 HCl 用标准 NaOH-乙醇液回滴.对于分子量小于 1500 的环氧树脂,其环氧值的测定用盐酸 -丙酮法测定,分子量高的用盐酸-砒啶法 .具体操作如下 :准确称取 1g 左右环氧树脂, 放入 150 ml 的磨口锥形瓶中, 用移液管加入 25 ml 盐酸-丙酮游泳,加塞摇动至树脂
13、完全溶解,放置 1h.加入酚酞掼示剂 3 滴,用 NaOH-乙醇溶液滴定至浅粉红色,同时按上述条件做空白实验 2 次.环氧值 EPV=(V0-V1)N/10W式中 V0,V1-表空白和样品滴定所消耗的 NaOH 的量;N-溶液的当量浓度 ;W-树脂重量.注: 盐酸-丙酮溶液: 2 ml 浓盐酸溶于 80 ml 丙酮中, 混合均匀.NaOH乙醇标准溶液: 将 4gNaOH 溶于是 100 ml 乙醇中, 用标准邻苯二甲酸氢钾溶液标定,酚酞作指示剂.五, 结果与讨论线形环氧树脂外观为黄色至青铜色的粘稠液体或脆性固体,易溶于有机溶液剂中.未加固化剂的环氧树脂有热塑性,可长期储存而不变质.其主要参数是
14、环氧值,固化剂的用量与环氧值成正比,固化剂的用量对成品的机械性能影响很大 ,必须控制适当.六, 思考题1. 在合成环氧树脂的反应中,若 NaOH 用量不足,将对产物有什么影响 2.环氧树脂的分子结构有何特点 为什么环氧树脂具有良好的粘结性能 3.为什么环氧树脂使用时必须加入固化剂 固化剂的种类有哪些高分子化学与物理实验实验一 醋酸乙烯酯溶液聚合及聚乙烯醇的制备聚醋酸乙烯酯(PVAc)的溶液可作粘合剂,油漆,纸及布的上胶剂等,其乳液就是通常所说的白胶,可用来粘接木材. PVAc 的另一用途是由它来制取聚乙烯醇(PVA).由于不存在乙烯醇这种单体,因此 PVA 必须通过其它方法来制备. 在本实验中
15、采用醋酸乙烯酯聚合,然后用醇解的方法制备 PVA.由于聚合物的分子量很高而且具有多分散性,结构的多层次性的变化 ,以及聚合物的凝聚态结构及溶液行为与小分子物的差异很大,使聚合物的化学反应具有本身的特征, 一般来说,聚合物中官能团的活性较低, 化学反应不完全, 官能团全部转化很困难,产物又无法分离.因此常用基团的转化程度来表示转化的深度.PVA 是一种非电解质表面活性剂.在乳液聚合中作为乳化剂,在悬浮聚合中作为分散剂,PVA 的缩甲醛化反应则可制得维尼纶纤维.一, 目的要求通过本实验掌握醋酸乙烯酯溶液聚合方法和醇解制备聚乙烯醇方法,了解溶液聚合,高分子侧基反应原理及醇解度测定方法.二 ,实验原理
16、本实验采用溶液聚合的自由基聚合反应.之所以选用甲醇作溶剂,是由于 PVAc 能溶于甲醇,而且聚合反应中活性链对甲醇的链转移常数较小, 而且在醇解制取 PVA 时,加入催化剂后在甲醇中即可直接进行醇解.醋酸乙烯酯(VAc)在聚合过程中 ,容易发生向聚合物链的链转移反应. 聚合物浓度越大,支化越容易发生.聚合物活性自由基链除了向 PVAc 主链上的 , 氢处链转移,形成水解不掉的支链,还会向乙酰基上活泼氢原子转移,在乙酰基上形成支链. 这部分支链容易水解脱掉,导致聚合度降低.在单体浓度为 85%时聚合得 PVA,醇解后聚合度下降 38.15%.单体浓度为 67%时醇解后只降低了 6.89%.因此要
17、降低溶液中单体浓度.但单体浓度过低 ,会影响产物的最终聚合度.表 1 60甲醇中不同单体浓度溶液聚合得到 PVAc 和 PVA 的聚合度单体浓度(%)聚合时间(h)转化率(%)PVAc聚合度PVA聚合度聚合度降低(%)851696.21903117738.15671796.66686226.89PVAc 的醇解可以在酸性或碱性催化下进行,酸性醇解时, 由于痕量级的酸很难从 PVA中除去,而残留的酸可加速 PVA 的脱水作用,使产物变黄或不溶于水,目前工业上都采用碱性醇解法.另一方面, 甲醇中的水对醇解会产生阻碍作用. 因为水的存在使反应体系内产生 CH3-COONa,消耗了 NaOH,而 Na
18、OH 在此是起催化作用. 因此要严格控制甲醇中的水的含量.碱性醇解时,产物中含有副产物醋酸钠,其醇解反应方程式为: CH2CH n +nCH3OH- CH2CHn + nCH3COOCH3O OHO=CCH3本实验首先制备 PVAc,然后碱性醇解 ,由于产物 PVA 不溶于甲醇,所以醇解到一定程度时会观察到明显的相转变,此时大约有 60%的乙酰基已被羟基取代.三, 仪器和试剂三口瓶,回流冷凝管, 搅拌器, 滴液漏斗.VAc,NaOH,甲醇 ,偶氮二异丁腈(AIBN).四, 实验步骤PVAc 的制备: 如图搭好装置,在 250 ml 三口瓶中加入 20g 甲醇,40gVAc 和 0.05gAIB
19、N,开始搅拌.当 AIBN 完全溶解后,升温至(602), 在此温度下反应 3h,加入 40g 甲醇备醇解用.测转化率: 取一干净的培养皿和一玻璃棒,在台秤上称重记为 W1,从烧瓶中取出约3gPVAc 溶液,放在培养皿中称重记为 W2,然后将装样品的培养皿放在通风橱内的红外灯下加热,让溶剂和未反应的单体大部分挥发掉,再放入烘箱中烘干,称重记为 W3,则转化率为 W3/(W2-W1)*f, f 为单体投料比.除去未反应的单体:将大部分聚合物溶液倒入回收瓶中, 反应瓶内留下约 15g,用 15 ml甲醇将瓶口处的溶液冲净,换成蒸馏装置,在搅拌下水泵减压,将未反应的单体除尽.醇解:单体除尽后 ,拆下
20、蒸馏装置,换上回流冷凝管,在反应瓶中加入 85 ml 甲醇. 开动搅拌, 使聚合物溶解均匀后, 于 25下慢慢滴加 5%的 NaOH/甲醇溶液 2.8 ml (约 2 秒/ 滴).仔细观察反应体系,约 1-1.5h 发生相转变.这时再滴加 1.2 ml NaOH/甲醇溶液, 继续反应 1h.用布氏漏斗抽滤, 所得 PVA 为白色沉淀,分别用 15 ml 甲醇洗涤 3 次. 产品放在表面皿上,捣碎并尽量散开,自然干燥后放入真空烘箱中,在 50下干燥 1h,再称重.五, 结果与讨论随着反应的进行,反应体系会变得越来越稠,可适当补加甲醇. 如反应过程中补加了甲醇, 在反应停止时应少加等量的甲醇.工业
21、上 PVAc 醇解时, 其浓度一般控制在 10%-23%,PVAc 与 NaOH 的摩尔比为 0.12,温度 50 ,实验中要加入甲醇以稀释聚合物.为避免醇解过程中出现冻胶甚至产物结块,催化剂的滴加速度要慢 ,并分两次加入. 如反应过程中发现可能出现冻胶时,应加快搅拌速度,并适当补加一些甲醇. 由于甲醇有毒性,可用乙醇代替, 但是使用乙醇产品的颜色会变黄,而且转化率较使用甲醇时低一些.实验二 聚乙烯醇缩甲醛的制备早在 1931 年,人们就已经研制出聚乙烯醇的纤维,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
22、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.控制缩醛在 35%左右,就得到了人们称为 “维纶“的纤维 .维纶的强度是棉花的 1.5-2 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, 因此有较强的粘结性能,可作胶水使用, 用来粘结金属, 木材,皮革,玻璃, 陶瓷,橡胶等.一, 目的要求本实验将通过 PVA 的缩醛化制备胶水,了解乙烯醇缩醛化的反应原理,并了解高聚物的官能团侧基反应的知识.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的作用下而制得的.其反应式
23、如下:-CH2CHCH2CH- + HCHO -CH2CHCH2CH- + H2OOH OH OCH2O高分子链上的羟基未必能全部进行缩醛化反应,会有一部分羟基残留下来 ,本实验是合成水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶水,反应过程中需控制较低的缩醛度 ,使产物保持水溶性.如若反应过于猛烈,则会造成局部高缩醛度,导致不溶性物质存在于胶水中, 影响胶水质量.因此在反应过程中,要特别注意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.三, 仪器和试剂仪器 聚合装置如图, 三口瓶,搅拌器, 温度计,球形冷凝器,量筒,培养皿;试剂 PVA,甲醛水溶液(40%工业甲醛),盐酸,NaOH.四, 实验步骤在
24、250 ml 三口瓶中,加入 160 ml 去离子水,17gPVA,在搅拌下升温溶解,等 PVA 全部溶解后,于 90左右加入 3ml 甲醛搅拌 15min,滴加 1:4 盐酸溶液,控制反应体系 PH 值1-3,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,调节 PH 值为 89,冷却出料, 所获得无色透明粘稠液体,即市售红旗牌胶水.五, 结果与讨论由于缩醛化反应的程度较低,胶水中尚含有未反应的甲醛 ,产物往往有甲醛的刺激性气味.缩醛基团在碱性较稳定,故要调整胶水的 PH 值.六, 思考题产物为什么
25、要把最终 PH 值调至 8-9,试讨论缩醛化 PVA 对酸和碱的稳定性.为什么缩醛度增加,水溶性会下降 实验三 本体聚合 MMA 制有机玻璃及其透光率测定聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 具有优良的光学性能,密度小,机械性能, 耐侯性好. 在航空,光学仪器工业,电器工业, 日用品等方面有广泛用途.本体聚合除了适合于实验室研究,还适用于制造板材和型材 ,所用设备也较简单. 如单体聚合能力的初步测定,聚合动力学研究和竟聚率测定等 .其优点是产品纯净,尤其可以制得透明制品,其缺点是散热困难,易发生凝胶效应,工业上常采取分段聚合的方式.目的要求本实验通过本体聚合 MMA,掌握和了解有机玻璃的制造和操作技术
26、, 了解本体聚合技术的特点,并测定制品的透光率.原理MMA 是含不饱和双键,结构不对称的分子,易发生聚合反应,聚合热为 56.5KJ/mol. MMA 在本体聚合中的突出特点是有“凝胶效应“,既在聚合过程中 ,当转化率达到10%-20%时,聚合速率突然加快,物料的粘度骤然上升,以致发生局部过热现象.其原因是由于随着聚合反应的进行,物料的粘度增大,活性增长链移动困难,致使其相互碰撞而产生的链终止下降,总的结果是聚合总速率增加,以致发生爆发性聚合.由于本体聚合没有稀释剂存在,聚合热的排散比较困难 ,“凝胶效应“ 放出大量反应热,使产品含有气泡影响其光学性能.因此在生产中要通过严格控制聚合温度来控制
27、聚合反应速率,以保证有机玻璃产品的质量.预聚合有几个好处,一是缩短聚合反应的诱导期并使“凝胶效应“提前到来, 以便在灌模前移出较多的聚合热,以利于保证产品质量;二是可以减少聚合时体积收缩 ,因MMA 由单体变成聚合体体积要缩小 20%-22%,通过预聚合可使收缩率小于 12%,另外浆液粘度大,可减少灌模的渗透损失.三, 仪器和试剂硅玻璃片三角瓶,三口烧瓶,搅拌器, 球型冷凝器,72 型分光光度计,内卡尺游标.MMA,过氧化二苯甲酰(BPO)四, 实验步骤一般分为下列几个主要步骤:(1)制模;(2) 预聚合(制浆);(3) 灌浆;(4) 聚合;(5)脱模.制模取三块 40*70mm 硅玻璃片洗净
28、并干燥 .把三块玻璃片重叠, 并将中间一块纵向抽出约 30mm,其余三断面用涤纶绝缘胶带封牢.将中间玻璃抽出 ,作灌浆用.2.预聚合在 100ml 三角烧杯中加入 30g MMA,在称量 0.03g BPO,轻轻摇动至溶解, 倒入三口烧瓶中,搅拌下于 8590C 水浴中加热预聚合,观察反应的粘度变化至形成粘性薄浆(似甘油状或稍粘些),反应须 0.51h,迅速冷却至室温,将预聚合好的粘浆倒入烧杯,再真空脱气半小时.3.灌浆将脱气后的粘液慢慢灌入模具中,垂直放置 10min 赶出气泡 ,然后将模口包装密封.4.聚合将灌浆后的模具在 4050C 的烘箱内进行低温聚合 1012h,当模具内聚合物基本成
29、为固体时升温到 95100C,保持 1.52h.5.脱模将模具缓慢冷却到 5060C,撬开硅玻璃片,得到有机玻璃板.附:有机玻璃透光率测定 :聚甲基丙烯酸甲酯具有优异的光学性能,其透光率可达 91%,折光率为 1.49,高度透明洁净.利用 72 型分光光度计,可测定所制产品的透明度.试样制备:试样尺寸为 10*50mm,厚度按原厚度,用内卡尺测定其厚度.测定方法:接通恒压电源,调至 220V.打开仪器电源恒压器及光源开关.开启样品盖,打开工作开关,将检流计光点调至透明度 0 点位置.调节所要波长 46.5nm.将光度调节到满刻度 100%位置.放入试样,关上样品盖, 所测得的透明度即为样品的透
30、明度.逐一关闭各开关,再关闭总开关.实验四 粘度法测定聚合物的分子量粘度法(Intrinsic Viscosyty,简称 IV)是一种测定聚合物分子量的相对的方法,并且得到的分子量是比较特殊的统计平均值-粘均分子量.但因为粘度法仪器设备简单 ,分子量使用范围大又有相当好的实验精度,所以成为分子量测定中最常用的实验技术 .粘度法除测定分子量以外,还可以测定高分子在溶液中的尺寸 ,聚合物的溶度参数等. 因此, 粘度法在高分子研究和工业生产中都有非常广泛的应用.一, 目的要求1. 掌握粘度法的基本原理.2. 牢固掌握测定聚合物稀溶液粘度的实验技术.3. 测定本体聚合聚甲基丙烯酸甲酯的特性粘数并计算平
31、均分子量.二, 实验原理聚合物的稀溶液可视为牛顿流体,聚合物溶入溶剂往往会使液体的粘度升高 ,研究这种粘度的变化可以获得有关高分子结构的信息.为此,在聚合物稀溶液中定义粘度比(习惯上称为相对粘度)和粘度相对增量(习惯上称为增比粘度),两者和溶液, 溶剂粘度的关系为:r =/0 sp =(-0 )/ 0 =r -1三, 仪器和试剂乌氏粘度计,恒温水浴, 分析天平, 秒表;被测样品:本体聚合聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)溶剂: 丙酮(AR)器皿:25ml 容量瓶,5ml,10 ml 移液管,50 ml 注射针筒.四, 实验步骤溶液配置在 25ml 容量瓶中准确称取 0.2-0.3g 样品,加入约 1
32、0ml 溶剂,溶解后用 2 号砂芯漏斗过滤移入另一个同样的容量瓶.注意样品的定量转移,需多次用少量溶剂把第一个容量瓶和漏斗里残余的样品洗入第二个容量瓶.把第二个容量瓶置于恒温水槽,然后稀释至刻度处.安装粘度计检查粘度计特别是毛细管应清洁,在粘度计的两根小支管 (B,C 管)上小心地接上医用橡皮管,用铁夹固定粘度计,放入恒温水槽.粘度计应保持垂直, 恒温水面应浸没毛细管以上的两个小球.测定溶剂流出时间将恒温槽温度调节至 30.从粘度计大支管(A 管)注入 10ml 经过过滤的溶剂,恒温 10分钟后,用夹子封闭连接 C 管的橡皮管, 用注射针筒接在 B 管上抽气,使溶剂吸至 a 线上方的小球一半被
33、充满为止.拔下注射针筒,然后放开 C 管的夹子, 空气进入 D 球后,立即水平地注视液面的下降,用秒表记下液面流经 a 和 b 线的时间即为流出时间. 重复测定三次以上,误差不超过 0.2 秒并取平均值.然后倒出溶剂,将粘度计烘干.应注意,如果 a,b 刻线中间小球的体积为 2ml 的粘度计, 测得溶剂流出时间小于 100秒, 则需要考虑粘度计的动能校正即需要标定仪器常数 A,B,或改用另一只毛细管径较小的粘度计.溶液流出时间的测定用移液管取 10ml 样品溶液注入粘度计,如前测定流出时间.然后再移入 5ml 溶剂, 这时粘度计内的溶液浓度是原来的 2/3,将其混合均匀,并把溶液吸至 A 线上
34、方小球的一半,洗两次后再测定流出时间.同法再加入 5,10,10ml 溶剂稀释溶液后,分别测得各浓度溶液的流出时间.结束工作倒出粘度计中的溶液,倒入一些溶剂清洗粘度计,并把溶剂吸至 A 线上方小球的一半清洗毛细管,反复几次.最后再一次测得溶剂的流出时间,应与前次相同说明粘度计已洗净,倒挂粘度计待以后用.五, 数据处理样品 PMMA,溶剂 丙酮 原始浓度 温度 20 =0.76流出时间(秒)第一次第二次第三次平均值rlnrlnr/Cspsp/C溶剂C02C0/3C0/2C0/3C0/4六, 思考题为什么说粘度法是测定聚合物分子量的相对方法,在手册中查阅选用 K, 值时应注意什么 表面活性剂及化妆
35、品实验实验一 十二烷基硫酸钠一, 目的要求了解高级醇硫酸酯盐型阴离子表面活性剂的合成方法.掌握含固量,表面张力和泡沫性能的测定方法及有关仪器的使用方法.二, 实验原理硫酸化是有机化合物分子中引入-OSOH 基的化学过程, 生成 C-O-S 键, 十二烷基硫酸酯钠是硫酸酯盐类阴离子表面活性剂的曲型代表.它的泡沫性能,去污力,乳化力都比较好,能被微生物降解, 耐碱, 耐硬水,但在强酸性溶液中,容易发生水解,稳定性较磺酸盐差.十二烷基硫酸钠是由月桂醇与氯磺酸反应,再加碱中和而成. 其反应如下:C12H25OH+ClSO3H-C12H25OSO3H+HClC12H25OSO3H+NaOH-C12H25
36、OSO3Na+H2O三, 主要试剂及仪器月桂醇,氯磺酸, 氢氧化钠,双氧水,三口烧瓶,搅拌器, 温度计,气体吸收装置,界面张力仪,泡沫测定仪等.四, 实验步骤在装有搅拌器,温度计和气体吸收装置的 250 毫升三口烧瓶中加入 93 克月桂醇, 室温下(25 度 )用漏斗(洗净烘干,涂上凡士林,防止滴漏)慢慢滴入 64 克氯磺酸,加完后在4045 度反应 2 小时.将反应物倒入 800 毫升烧杯中,冷却至 25 度,慢慢滴入 30%氢氧化钠溶液直至反应物呈中性为止.搅拌下滴入 50 毫升 30%双氧水, 继续搅拌 30 分钟,得十二烷基硫酸钠粘稠液体.测定其含固量,表面张力和泡沫性能.五, 注意事
37、项因氯磺酸遇水会分解,故所用玻璃仪器必须干燥.氯磺酸为腐蚀性很强的酸,使用必须戴好橡皮手套,在通风橱里量取.六, 产品性能分析:测定十二烷基硫酸钠的熔点:参见有机实验.临界胶束浓度的测定:电导率仪法 参见合成洗涤剂工业分析P448-451泡沫力测定:罗氏泡沫仪 , 测量方法参见合成洗涤剂工业分析 P460-461表面张力:最大气泡法 ,参见物化实验NaCl 含量测定: 测量方法参见合成洗涤剂工业分析P187PH 值 :PH 计,测量方法参见合成洗涤剂工业分析 P199游离碱度或碱度的测定:表面活性剂国际标准-1982P170实验二 香波的配制性能测试一, 目的要求:了解香波的配方和生产工艺.根
38、据所学过的基本实验技术和本实验要求设计合理的实验装置.掌握产品性能分析方法.二, 洗发香波的配制利用 BS-12 为原料可配制成温和型香波,下述配方除具有清洁头发的功能外,还能改善头发的梳理性能,且具有低刺激性.参考配方参见下表:(W%)月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠 20 柠檬酸 0.16501 8 防腐剂 0.1BS-12 2 EDTA 0.1甘油 1 去离子水 余量香精 0.5 (2) 操作:将水加热 70加入其它组分均一溶解后,冷却包装.(3)要求:500ml 左右.三 产品性能分析PH 值 :PH 计或精密 PH 试纸测定 .粘度:粘度计测量 .使用效果:以个人使用效果评价,包括A:粘度:倒
39、在手上应不易流失,在头上容易展开并分散在头皮和头发上.B:泡沫:应丰富而稠密, 便于清除污垢 .C:漂洗性:在头发和头皮上不富残留物,采用硬水洗发时不留下不溶性.D:梳理性:(湿态)淋洗后, 头发应易于梳理 ,无缠结现象.E:服帖性:服帖,不翘发.F:光泽性:洗发后, 头发的光泽性好.G:香味:清洗后,头发略带香味.H:刺激性:对皮肤刺激性越低越好.参考书目:化妆品化学与工艺技术大全P11491179实验三 雪花膏的配制及性能测试一, 目的要求了解雪花膏的配方和生产工艺.根据所学过的基本实验技术和本实验要求设计合理的实验装置.掌握产品性能分析方法.二, 雪花膏的配制参考配方(W%) 硬脂酸(三
40、压)10丙二醇10硬脂酸辛酯4甘油4硬脂酸丁酯8KOH0.4 单硬脂酸甘油酯2香精0.5防腐剂(尼泊金)0.1去离子水余量抗氧剂(柠檬酸)0.1操作:70去离子水中溶解丙二醇 ,甘油及 KOH,得水相;70-80下将其它油相组分混合溶解得到油相组分,将油相缓慢加入水相中搅拌形成乳液 ,再经均质器均质乳化后,充分搅拌冷却.投料要求:500 毫升.三 , 性能测试产品感观评定:颜色, 气味乳化体类型测定方法:A:产品易与矿物油相混合(W/O), 还是易与水相混合(O/W);B:产品涂在表面皿上约 1.6mm 高, 面积约 6.5 平方厘米的薄膜,在薄膜不同部位撒上研磨过的油溶性染料和水溶性染料,油
41、溶性染料扩展为 W/O 型,水溶性染料扩展为O/W 型 .PH 值 :用精密 PH 试纸或 PH 计测定.稳定性试验A:耐热试验:耐热指标:401,24 小时膏体无油水分离 .耐热实验:电热恒温箱调至 401,试样移入离心试管中, 高度为试管高的三分之一, 用软木塞紧试管口, 入恒温箱恒温 24 小时取出观察 .B:耐寒试验:耐寒指标:-5 15,24 小时后恢复室温膏体无油水分离 .耐寒试验:冰箱调至 -515 ,将包装完整的试样一瓶放入冰箱 24 小时,恢复室温观察.C:离心试验:将 7 毫升待测液灌入 10 毫升离心管中,用软木塞塞好 ,放入 381的恒温箱中,1 小时后取出移入离心机,
42、在 2000r/min 转速下,旋转 30min,取出观察,有无分层现象.实验四 面膜的制备查阅有关资料,了解面膜所需原料及各原料作用.参考配方:聚乙烯醇: 15 乙醇(95%) 10羧甲基纤维素 0.5 Vc 衍生物 2甘油 2 防腐剂 适量去离子水 余量 香精 适量操作:将保湿剂加入水中 ,加热至 70-80, 再加入增粘剂,成膜剂搅拌溶解,将香料, 防腐剂加入乙醇于 40溶解后,另入水相,搅伴均匀,冷却后装瓶.参考书目:化妆品化学与工艺技术大全P10741062新化妆品学P341343实验五 表面活性剂 OA,1277,两性表面活性剂 BS-12 等的合成目的要求了解阳离子表面活性剂 O
43、A,1277,两性表面活性剂 BS-12 等的合成原理.能根据所学过的基本实验技能和本实验要求设计合理的实验装置.掌握生产工艺控制和产品性能分析方法.实验原理脂肪伯胺与甲醛作用生成 shiff 碱,然后再由甲酸还原成肿胺 ,并进行第二次缩合还原得叔胺.RCH2NH2+HCHORCH2NHCH2OHRCH2NCH2+H2ORCH2NCH2+HCOOHRCH2NHCH3+CO2RCH2NHCH3+HCHORCH2NCH2CH2OHRCH2N+(CH3)CH2+H2ORCHN+(CH3)=CH2+HCOOHRCH2N(CH3)2+CO2+H+在此过程中尚有 shiff 碱的异构化反应,最后水解生成醛
44、 ,因而会影响产品质量,降低收率.RCH2CH2RCHNCH3 RCHO+ CH3NH2以脂肪叔胺为原料可合成不同的表面活性剂.C12H25N+H2O2 C12H25NO+H2O (表面活性剂 OA)C12H25N + ClCH2COOH C12H25NCH2COO+H2O+NaCl(表面活性剂 BS-12)C12H25N + ClCH2C6H5 C12H25NCH2C6H5+Cl- (表面活性剂 1277)实验步骤十二烷基二甲基叔胺的合成将十二烷基伯胺(93g,0.5mol)溶于 150ml 乙醇,加入装有搅拌器 ,滴液漏斗的 500ml 三口瓶中.徐徐滴加 130ml 85%甲酸(约 2.
45、5mol),保持温度约 3035.当甲酸滴加完毕后,再加入 105ml 37%HCHO(此时 HCHO 约为 1.2mol,也可增加至2mol)混合物保持在 4050以使发生的 CO2 反应平稳下来.然后在 80回流数小时.用 NaOH 水溶液将反应液调至碱性.加入适量水即分为两层. 取上层进行水洗,干燥和蒸馏,便以 80%以上收率得十二烷基二甲基叔胺 (蒸馏用空气冷凝管,真空蒸馏,收集沸点 147/2mmHg 馏分).注:上述产品不足以下应用,可合成叔胺 5001000g表面活性剂十二烷基二甲基叔胺苄基氯化铵(1277)合成.十二烷基二甲基叔胺 107g(0.5mol)于 250ml 装有搅
46、拌器的三口瓶中,搅拌下加入过量10%的苄基氯.于 120加热反应 2 小时,即可以 90%以上收率得十二烷基二甲基苄基氯化铵.性能检测取样品配成 0.1%水溶液,测定产品的表面张力,泡沫性 ,杀菌性能.十二烷基二甲基氧化胺(表面活性剂 OA)的合成取十二烷基二甲基胺 107g(0.5mol),加异丙醇水溶液 50ml(v/v=1:1), 螯合剂(EDTA 0.5 g)加入装有搅拌器的三口烧瓶中,搅拌下加热至 5565.滴加 30%过氧化氢溶液.此时反应放热, 故滴加速度取决于温度的控制.滴加完后,温度提高至 7075直至反应结束.最后保温反应的时间应在 4h 以上.说明:双氧水对重金属离子过敏
47、,因此需加入螯合剂.4.十二烷基二甲基甜菜碱的合成(BS-12) 在装有搅拌器,温度计, 球形冷凝管的 250ml 三口烧瓶中加 32g 十二烷基二甲基叔胺,17.5g 氯乙酸钠和 90ml 50%乙醇溶液,水浴加热至 6080, 并在此温度下回流至反应液透明为止.反应液冷却后,在搅拌下滴加浓 HCL.直至出现乳状液不再消失为止.放置过夜. 第二天十二烷基甜菜碱盐结晶析出,过滤.每次用 20ml 乙醇和水 (1:1)的混合液洗涤两次,然后干燥滤饼.所得粗产品用乙醇:乙醚(2:1)溶液重结晶,得精制的十二烷基甜菜碱, 测定其熔点,表面张力,泡沫性和润湿力.注意:滴加浓盐酸不要太多,至乳状液不再消
48、失即可.洗涤液滤饼时溶剂要按规定量加,不能太多.表面张力测定:表面张力计.测量方法参见说明书及 表面活性剂国际标准-1982P1-80泡沫力测定:罗氏泡沫仪 .测量方法参见说明书及 合成洗涤剂工业分析 P460 P461临界胶束浓度的测定:电导率仪.测量方法参见合成洗涤剂工业分析 P448P451重结晶,溶点的测定: 参见有机实验.水质稳定剂实验实验一 水质分析一 实验目的1 学会取水样.2 学会水样的常规分析.二实验原理和方法1 取样: 白河水和自来水2 实验原理和方法见附录 2工业水处理中的分析与监测 三实验所需仪器和药品见附录水质分析四实验内容分析下列水质指标:温度,PH,电导率,浊度,
49、固含量,硬度, 碱度(Ca2+,Mg2+),COD 或 BOD等.五实验结果水质分析报告取样地点取样时间分析时间水样名称取样气温分析气温取水深度取样水温分析水温分析项目单位分析结果分析项目单位分析结果浊度硬度色度Ca2+PH甲基橙碱度电导率酚酞碱度全固形物全碱度溶解固形物COD悬浮物BOD化验员: 审核 :实验二混凝剂最优加药量的确定一实验目的1 熟悉混凝剂最优加药量实验操作.2 了解铝盐除浊效果与投药量的关系,并确定给定水质条件下的最优加药量.3 验算实验所得数据用于生产设备的可能性.二实验原理混凝剂加入原水后,产生电离,水解及聚合作用.以硫酸铝为例, 其产物 Al3+,Al(OH)2+,Al(OH)2-,Al(OH)3 等.与此同时,这些水解产物通过吸附架桥,电中
