107胶水地制备.docx
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1、文档工程八、107胶的制备缩合学习目标及要求 学问目标:1、能够把握缩合反响的类型,反响原理,参与反响的特征官能团。2、能够把握缩合反响特点,反响进展时掌握条件,溶剂介质,催化剂的类型与使用。3、能够通过阅读说明书,试验手册把握合成装置的工作原理,操作或使用要点。4、能够把握原料,中间物,产品,缩合副产物的物理、化学性质学问,以及相应的处理手段和原理。 力量目标:1、能够依据工程任务,选择原料,并具体记录原料的物性参数。2、能够依据小试条件要求选用合成试验装置与关心设备、仪器。主要有反响釜,搅拌装置,冷凝设备,量具,电、水浴或油浴加热装置,冰浴或制冷装置,常减压和真空蒸馏装置。具体记录设 备规
2、格、材质、适用范围与指标。3、能够依据修订后的试验方案进展合成试验,掌握合成条件最终制备出产品。4、能够学会运用相关仪器如黏度计、色度仪、SEM等对产品进展性能表征如粘度、色度、粒度等。5、能够处理小试过程中的危急和特别状况。工作任务:工程名称任务描述执行标准组织形式提交材料进度要求试验室制备107胶水制备*ml107胶水,试验室完成,产品为无色或淡黄色透亮液体,粘度为80s以上JC 438-91小组完成1、 107 胶水调研报告2、 107 胶水小试方案3、 107 胶水合成报告3个工作日胶粘剂107胶水制备任务书8.1 生疏 107 胶水8.1.1 产品性能中文化学名称:聚乙烯醇缩甲醛胶粘
3、剂俗称:107胶构造式:物化性质:1、外观:无色或浅黄色透亮液体2、固体含量%:8.03、黏度Pa.s:1.02324、游离甲醛%:0.55、pH值:786、低温稳定性0,24h:呈流淌状态8.1.2 主要用途107胶学名为聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂,是以水为介质的溶液或乳液形成的胶粘剂。聚乙烯醇缩甲醛具有很高的机械强度、高软化温度140150、高耐磨性及良好的粘接性、卓越的电性能,是生产高韧性、可挠性、耐热性、耐磨性及高介电强度漆包线的重要材料。8.1.2.1 在胶粘剂方面的应用聚乙烯醇缩甲醛与酚醛树脂相组合的胶粘剂,是第一种合成树脂胶粘剂用于金属的构造胶粘剂。众多商品构造胶粘剂是以聚乙烯醇缩醛和
4、热固性树脂,例如酚醛、环氧、环氧一酚醛等为根底组成 的。8.1.2.2 在涂饰材料中的应用聚乙烯醇缩甲醛在涂料领域中的应用占有重要的位置。缩醛分子中的羟基供给了活性点,它可与热固性树脂发生化学反响。多数与其他树脂相协作的涂膜可在空气中枯燥,室温施工。8.1.3 合成原理及工艺HOHCl加热8.1.3.1 反响原理主反响:CH2CHOHCHCH2OHCHCHCH22+ HCOHCHCH2CH2CHCH2CHCH2OHOCHO2 + H O2聚乙烯醇在酸性条件下与甲醛进展缩合反响。反响副产物:8.1.3.2 合成工艺107胶是聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂的商品名称,从80年月初期在我国开发应用以来在建筑工
5、程上始终得到广泛应用。大多数建筑涂料厂承受的107胶生产工艺根本一样,主要程序如下:在反响釜中注入肯定量的水,向反响釜夹套内通入蒸汽,升温至约60,依据配比投入肯定量的聚乙烯醇,在搅拌状况下连续升温至95左右,保温约半小时,使聚乙烯醇充分溶解。降温至5060,参加肯定量的盐酸,调整反响釜内水溶液的pH值在13范围内,参加肯定量的甲醛,升温至80,反响肯定时间,降温至5060,将约肯定量的固体烧碱用热水溶解后调整釜内胶液的pH值为78。降至常温,制得成品107胶。徐峰在中国胶粘剂发表的107胶生产及其改性技术中提出了上述工艺中的两处不合理情 况,一是聚乙烯醇溶解后参加盐酸前的降温,二是聚乙烯醇与
6、甲醛产生缩合反响的温度偏低,并对其进展了改性。丁斌,关昶等在化学与粘合发表的高粘度聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂生产工艺条件的选择中对制备高粘度聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂生产工艺的条件进展了优化,最终得到了优化后的工艺条件。8.1.4 产品指标及分析检测方法依据中华人民共和国建材行业标准JC 438-91的要求,最终产品水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂的性能应符合以下表8-1中所列工程要求。表8-1 水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂性能规定表格中产品聚乙烯醇缩甲醛的各项性能指标的检测方法如下:(1) 外观:将试样倒入100mL干净量筒中,于自然散射光下,目测并记录试样的颜色和透亮程度。(2) 固体含量%:按GB/T 12
7、954-91建筑胶粘剂通用试验方法中5.4条进展,枯燥温度为1052,枯燥时间为1805 min。(3) 黏度232,Pa.s:按GB/T 2794-1995 胶粘剂粘度的测定进展。(4) 游离甲醛%:按JC 438-91 水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂中4.4进展。(5) pH值:按GB/T 12954-91建筑胶粘剂通用试验方法中5.2条进展6180剥离强度:按JC 438-91 水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂中4.5进展。7低温稳定性0,24h:按JC 438-91 水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂中4.7进展。8.1.5 撰写产品调研报告调研组别:一、产品根本信息根本信息:调研日期:物化性质:主要用
8、途:二、文献综述国内外针对合成产品的争论现状、进展动态主要阐述目前国内外对该产品争论的现状,合成路线如何,对产品性能有何影响,今后的进展趋势等。三、争论内容1、主要争论内容及拟关键技术2、拟实行的争论方法、合成路线、实施方案及可行性分析主要阐述合成该产品所要具备的合成原料、合成原理、合成路线、合成设备、产品表征等各方面信息,并对其实施的可行性进展分析。四、参考文献产 品 调 研 报 告8.2 任务驱动下理论学问在有机合成中,缩合的含义广泛,难以精准定义。通常认为,但凡两个或多个有机物分子反响生成一个较大的分子和一个小分子的化学过程称为缩合。在缩合产物中,较大的分子是通过的碳-碳或碳-杂键的生产
9、而形成的;缩合中脱落的小分子往往是水、醇、氨、卤化氢等简洁的分子。缩合反响过程中具备某些特征,在分子内或分子间彼此不相连的两个原子间形成的化学键;反响过程中伴随有失去简洁的无机物或有机物;缩合反响的产物往往具有较原始反响物更为简单的分子构造。缩合反响的种类很多,分类方法各异。一般依据参与缩合反响的分子的异同可以分为,醛酮缩合 反响、醛酮与羧酸及其衍生物的缩合反响、醛酮与醇的缩合反响、酯的缩合反响等。假设依据缩合产物 是否成环而分为成环缩合和非成环缩合。非成环缩合包括C-烷基化和C-酰化、脂肪链中亚甲基和甲基 上的活泼氢被取代所形成的的碳-碳链的缩合反响。成环缩合包括碳-碳键成环缩合和碳-杂键成
10、环缩合。缩合反响可将比较简洁的有机物合成为较简单的有机物,是合成染料、医药、香料等精细有机化学品常常涉及的一类反响。8.2.1 醛酮与醇的缩合反响8.2.1.1 概述ROCH R”2H+H O2RCO + 2R”CH OH2R”醛或酮在酸性催化剂作用下,很简洁和两分子醇缩合、失水,生成缩醛或缩酮类化合物,其反响通式如下:COCH R”2R”当R=H时为缩醛;R=R时为缩酮;反响需用无水醇类和无水酸做催化剂,常用的是枯燥的氯化氢气体或对甲苯磺酸,也可以承受乙二酸、柠檬酸、磷酸或阳离子交换树脂等。8.2.1.2 分类(1) 单一醇缩醛的制备H+CHOCH3醛和一元醇缩合,反响生成的缩醛称为单一醇缩
11、醛。例如:CH3CH CHO + CH OH323OCH3+ H O2产物为1,1-二甲氧基乙烷为香料,俗称乙醛二甲缩醛。(2) 混合缩醛醛与两种不同的一元醇缩合,反响生成的缩醛为混合缩醛。例如:缩合产物1-甲氧基-1-苯乙氧基乙烷为香料,俗称乙醛甲醇苯乙醇缩醛。(3) 环缩醛醛与二元醇缩合,所生成的缩醛称为环缩醛,其在工业中具有重要的意义。例如:产物为不溶于水的聚乙烯醇缩甲醛,俗称107胶。8.2.2 聚乙烯醇与甲醛的缩合反响聚乙烯醇分子中含有的羟基-OH是一种亲水性基团,所以,聚乙烯醇可溶于水,它的水溶液可作为胶粘剂使用。为了提高其耐水性,可以通过聚乙烯醇的缩醛化反响来改性。通过掌握缩醛度
12、聚乙烯醇缩甲醛中所含缩醛基的百分数,可使聚乙烯醇缩甲醛胶既有较好的耐水性,又有肯定的水溶性。8.3 107 胶水的制备方案确定8.3.1 原料选择8.3.1.1 相关原料一览表试验所用的原料要求价格低廉、来源便利、毒性小、稳定性好等分子量分子量表8-2试验原料表药品名称 状态规格药品名称状态规格mol聚乙烯醇固1799型mol wtN*44水液去离子wt18.00甲醛固3638%30.03氢氧化钠液10%40.01盐酸液36%36.46亚硫酸钠液126.00其它药品百里酚酞、尿素8.3.1.2 主要原料性质(1) 聚乙烯醇 根本信息中文名称:聚乙烯醇英文名称:poly vinyl alcoho
13、l PVA是其英文名称的缩写,poly是聚合,vinyl是乙烯基,alcohol是醇分子式:C H O2 4n 物化性质外观:白色或微黄色片状、颗粒状固体。填充比重:0.40.5g/mL。折射率:1. 491. 52。热导率:0.2w/mK。 比热容:15J/kgK。电阻率:3.13.810cm。熔点:230 。玻璃化温度:7585。引燃温度:410粉云。爆炸下限: 125g/m3 。水溶性:本品在冷水中仅溶胀,随水温的上升而渐渐溶解,在搅拌状况下至95能快速溶解。在热水中的最高浓度达16左右。其水溶液具有良好的成膜性和粘接性。耐化学药品性:本品耐弱酸、弱碱及有机溶剂,耐油性极好。热稳定性:本
14、品受热时,在40以下没有显著变色,至160时颜色渐渐变深,超过220开头分解,生成水、乙酸、乙醛等。贮存稳定性:本品贮存稳定性良好,长期贮存不发霉,不变质。但其水溶液长期贮存时,需加肯定的防霉剂。溶解性: 溶于水,为了完全溶解一般需加热到6575。不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。微溶于二甲基亚砜。120l50可溶于甘油但冷至室温时成为胶冻。说明:性质主要由它的聚合度和醇解度来打算。随着聚合度的提高,PVA溶液的黏度、粘着性、成膜性、刚性都相应增大,但水溶性、浆膜的松软性变差,溶液的流淌性、浸润性能也相应降低。PVA的 醇解度在88摩尔分数
15、左右,具有良好的水溶性,但醇解度过高或过低,水溶性反而降低。常取 平均聚合度的千、百位数放在前面,将醇解度的百分数放在后面,如17-88即表聚合度为1700,醇解度为88。一般来说,聚合度增大,水溶液粘度增大,成膜后的强度和耐溶剂性提高,但水中溶解性、 成膜后伸长率下降。聚乙烯醇17-99又称浆纱树脂Sizing resin,简称PVA17-99。白色或微黄色粉末或絮状物固体。玻璃化温度85,皂化值312mgKOH/g。溶于9095的热水,几乎不溶于冷水。 浓度大于l0的水溶液,在室温下就会凝胶成冻,高温下会变稀恢复流淌性。为使粘度稳定,可于溶 液中参加适量的硫氰酸钠,硫氰酸钙、苯酚、丁醇等粘
16、度稳定剂。危急性概述安康危害:吸入、摄入或经皮肤吸取后对身体有害,对眼睛和皮肤有刺激作用。燃爆危急:本品可燃,具刺激性。皮肤接触:脱去污染的衣着,用流淌清水冲洗。眼睛接触:提起眼睑,用流淌清水或生理盐水冲洗。就医。吸入: 脱离现场至空气颖处。如呼吸困难,给输氧。就医。食入: 饮足量温水,催吐。就医。操作处置与储存a. 操作留意事项:密闭操作。密闭操作,供给良好的自然通风条件。操作人员必需经过特地培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴橡胶手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。避开产生粉尘。避开与氧化剂接
17、触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。b. 储存留意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与氧化剂分开存放,切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有适宜的材料收容泄漏物。主要用途主要用于纺织行业经纱浆料、织物整理剂、维尼纶纤维原料;建筑装潢行业107胶、内外墙涂料、胶粘剂;化工行业用作聚合乳化剂、分散剂及聚乙烯醇缩甲醛、缩乙醛、缩丁醛树脂;造纸行业用作 纸品胶粘剂;农业方面用于土壤改进剂、农药粘附增效剂和聚乙烯醇薄膜;还可用于日用化装品及高 频淬火剂等方面。(2) 甲醛 根本信息别称: 蚁醛for
18、maldehyde 产品别名: 福尔马林英文名称: Formaldehyde英文别名: Formalin; Methanal化学式: CH2O, HCHO构造简式: HCHO分子量: 30.03物化性质外观:无色,有猛烈刺激性气味的气体密度: 1.083折射率: 1.3755-1.3775闪点: 60 水溶性:易溶于水和乙醇,3540的甲醛水溶液叫做福尔马林沸点: -19.5 熔点: -118 甲醛对人体安康的危害a. 刺激作用:甲醛的主要危害表现为对皮肤粘膜的刺激作用,甲醛是原浆毒物质,能与蛋白质结合、高浓度吸入时消灭呼吸道严峻的刺激和水肿、眼刺激、头痛。b. 致敏作用:皮肤直接接触甲醛可引
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