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1、NORTHWESTUNIVERSITY化学实验教学中心实验三十五 聚乙烯醇缩甲醛的制备与应用一、目的要求1．学习聚乙烯醇缩甲醛的制备；2．掌握粘度和游离甲醛的测定方法二、实验原理PVAL是白色粉末，易溶于水，将它的水溶液自纺丝头喷入Na2SO4-K2SO4的溶液中，PVAL即沉淀析出，再用甲醛处理就得强度高、密度大的人造纤维，商品名叫“维尼龙”。为了提高PVAL的耐水性，可通过PVAL的缩醛化来改性。PVAL水溶液在浓盐酸催化下与丁醛缩合制得的聚乙烯醇缩丁醛（PolyvinylButyrai,简称PVB）树脂，就是粘结力大、制造透明安全玻璃的一种原料。PVAL水溶液在浓盐酸催化下
2、与甲醛缩合制得的聚乙烯醇缩甲醛(polyvinylformal，简称PVFM或PVFO)树脂，又名107胶，为无色透明溶液，易溶于水。由于性能优良，价格低廉，故广泛应用于建筑业，有“万能胶”之称。可用于粘接瓷砖、壁纸、外墙饰面等，还用于制鞋业粘贴皮鞋衬里和做文具胶水等。反应式如下：聚乙烯醇缩甲醛分子中的羟基(-OH)是亲水性基团，而缩醛基是疏水性基团。控制一定的缩醛度（聚乙烯醇缩醛中所含缩醛基的程度，常以百分率来表示），可使生成的聚乙烯醇缩甲醛既有较好的耐水性，又有一定的水溶性。为了保证产品的稳定性，缩醛化反应结束后需用NaOH中和至中性。聚乙烯醇缩甲醛胶水的粘度与PVAL的用量有
3、关，要获的适宜的缩醛度，必须严格控制反应物的配比、催化剂用量、反应时间和反应温度。根据不同用途，控制反应物的配比和反应条件，可得到不同粘度和缩醛度的胶水，作为各种粘接剂，广泛用于建筑施工、鞋革、图书装订、文具及建筑涂料等方面。此外,PVAL对许多有机溶剂的不溶性，可用来制耐汽油的衬垫和管子。聚乙烯醇缩甲醛胶水质量的检验，主要是测定其粘度和缩醛度，但由于测定缩醛度的操作麻烦且费时，因而常借测定胶水中的游离甲醛量（即留存于PVFM中未被缩醛化的甲醛含量，以百分率表示）来了解缩醛化反应完成的情况以及在该反应条件下缩醛度的大小。通常胶水中游离甲醛量少，表面缩醛度高。本实验合成的胶水要求游离
4、甲醛约在1.2%以下。粘度的测定采用涂-4粘度计(一种简易粘度计，如图35.1所示)。在20℃时，测定100mL胶水从规定直径(ф4mm)的孔中流出所需的时间(s)，并以该流出时间表示粘度的大小(因其体积固定)。本实验合成的胶水要求粘度约在70s以上。游离甲醛量的测定是通过亚硫酸氢钠与甲醛的反应，使之生成羟甲基磺酸钠和氢氧化钠：然后剩余的亚硫酸氢钠用碘滴定同时做空白实验,用每100克聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂中所含未反应的甲醛克数表示游离甲醛值.三、实验步骤（1）合成在三口烧瓶中加入13.5gPVAL、150mL去离子水，开启搅拌，并加热，控温在90℃左右，直至PVAL全部溶解(约40m
5、in)。往三口烧瓶中滴加浓HCl溶液，将PVAL水溶液的pH调为2。量取5mL36%甲醛水溶液，用滴液漏斗缓缓地将其滴入三口烧瓶中(30min滴完)，继续搅拌30min。停止加热。滴加6mol·L-1NaON溶液至聚乙烯醇缩甲醛胶水的pH为7左右。停止搅拌。卸下三口烧瓶,用自来水流淋洗三口烧瓶外壁，使瓶内的胶水冷却至室温。将其倒入烧杯(烧杯必须洁净、干燥)中，待分析用。(2)粘度的测定按涂-4粘度计测定粘度的装置图，将洁净、干燥的涂-4粘度计置于固定架上，用水平调节螺丝调节涂-4粘度计固定架，使其处于水平状态(怎样确认)。用手指按住粘度计下部小孔，将冷至室温的待测胶水倒入涂-4粘度
6、计至满后，用玻璃沿水平方向抹去多余试样。将承受杯置于粘度计下方，松开手指，记下胶水由细流状流出转变为滴流状流出所需的时间。图35.1涂-4粘度计测定粘度的装置(3)游离甲醛量的测定称取1克(准确至0.0002g)试样,置于250ml碘瓶中,加入10ml蒸馏水至试样完全溶解后,用移液管准确加入20ml新配的1%亚硫酸氢钠溶液,加塞,于暗处静置2h,加入50ml蒸馏水和1ml1%淀粉溶液,用碘标准溶液滴定至溶液呈兰色.另取一份20ml1%亚硫酸氢钠溶液,同时做空白实验.游离甲醛按下式计算:F=[(v0-v3)c2x0.03003]/Wx100F:游离甲醛含量.%V0:滴定试样时消耗碘标
7、准溶液的体积,ml.V3:滴定试样时消耗碘标准溶液的体积,mlC2:碘标准溶液之物质的量浓度,mol/LW:试样的质量0.03003:与1.00ml碘标准溶液[c(1/2I2)=1.00mol/L相当的以克表示的甲醛的质量.两次平行测定,绝对误差范围不超过0.05%,以其平均值表示,取小数点后两位数.四、注意事项（1）只做书上试验步骤2的聚乙烯醇缩甲醛。（2）调pH值为2时，注意不可将酸值调的过低，以免胶凝化。（3）在进行聚合反应时，先标定碘溶液和硫代硫酸钠溶液含量，
