下载文档原格式
聚乙烯醇缩甲醛的制备,实验报告聚乙烯醇缩甲醛的制备聚乙烯醇缩甲醛的制备一、实验目的了解聚乙烯醇缩甲醛的化学反应的原理，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、实验药品及仪器药品：聚乙烯醇（7g）---、甲醇（4.6mL）---、盐酸(40%工业纯1:4）、氢氧化钠(1.5mL)（8%）、蒸馏水（90+34mL）等；仪器：恒温水浴锅、搅拌器、三口烧瓶、球型冷凝管、温度计、吸管、天平、量筒、pH试纸等。
四、实验装置图五、实验步骤与现象分析步骤（1）：在250ml三颈瓶中，加入90ml去离子水（或蒸馏水），7g聚乙烯醇，搅拌下升温溶解。
现象：[白色晶状聚乙烯醇溶解]分析：[聚乙烯醇可溶于蒸馏水中]步骤（2）：等聚乙烯醇完全溶解后，于90℃左右加入4.6ml甲醛（40%工业纯），搅拌15min，再加入1:4的盐酸，使溶液PH为1~3，保持温度90℃左右，继续搅拌。
分析：[调节PH使之为酸性，是因为H离子作为羟醛缩合的催化剂。
安全玻璃夹层用聚乙烯醇缩丁醛树脂的合成蔡元涛（华中科技大学，湖北武汉，430074）[摘要] 聚乙烯醇缩丁醛具有高度的透明性、耐低温性、耐光、耐热。
对玻璃、金属、陶瓷、皮革等材料都有良好的粘合性，是当前制造夹层安全玻璃的最佳粘合材料。
本实验采用自由基溶液聚合方法合成聚醋酸乙烯酯，经醇解反应得到聚乙烯醇，聚乙烯醇缩丁醛是有聚乙烯醇和丁醛在酸催化作用下，缩合反应而成的合成树脂。
关键词:安全玻璃；聚乙烯醇；聚乙烯醇缩丁醛；缩醛化0 前言人们对安全玻璃的需求越来越大，而安全玻璃以夹层玻璃为主，所谓夹层玻璃就是用PVB 胶片将2片或2片以上的玻璃在一定的温度和压力下粘结而成。
夹层玻璃具有很高的抗冲击强度和使用的安全特性Llj 。
而PvB 是聚乙烯醇缩丁醛，它是聚乙烯醇和正丁醛之间的缩合产物。
目前，生产PvB 的方法主要有：二相法；聚乙烯醇在乙醇溶液中的缩醛化；常温下生产微粒状PVB 。
1 实验部分1.1 试剂与仪器试剂：醋酸乙烯酯，亚硫酸氢钠，碳酸钠，无水硫酸钠，偶氮二异丁腈，乙醇，甲醇，5%NaOH -甲醇溶液，0.01mol/LNaOH -乙醇溶液，酚酞指示剂，0.5mol/L 盐酸，丁醛，20%盐酸，pH 试纸，乙醇，0.02mol/LKOH -乙醇溶液，7%的盐酸羟胺溶液，甲基橙指示剂，0.5mol/L 的KOH 标准溶液（溶剂为50%的乙醇），乳胶管，蒸馏水，冰，滤纸，称量纸仪器：分析天平，量筒，机械搅拌器，回流冷凝管，250mL 三口烧瓶，150mL 分液漏斗，250mL 磨口锥形瓶，真空水泵，减压蒸馏装置，布氏漏斗，吸滤瓶，50mL 滴液漏斗，大表面皿，温度计，真空烘箱，烘箱，红外灯，酸、碱式滴定管。
1.2实验原理聚乙烯醇缩丁醛是由聚乙烯醇和丁醛在酸的催化作用下，缩合反应而成的合成树脂。
合成PVB 数值的反应路]为：xCH 2CH yCH 2CH O C OCH 3xCH 2CH yCH 2CH O C OCH 3zCH 2CH OCH 2CH OCH 3H 7+ n CH 3CH 2CH 2CHOH1.3实验步骤1.3.1醋酸乙烯酯的精制取100mL的醋酸乙烯酯于250mL的分液漏斗中，用饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤三次（每次用量约25mL），水洗三次（每次用量约25mL）后，再用饱和碳酸氢钠溶液洗涤三次（每次用量约25mL），然后用去离子水（蒸馏水）洗涤至中性，最后将醋酸乙烯酯放入干燥的150mL磨口锥形瓶中，用无水硫酸钠干燥，过夜。
聚乙烯醇缩丁醛1. 介绍聚乙烯醇缩丁醛是一种具有独特性能的高分子材料，属于醛类聚合物。
它由乙烯基乙醇（聚乙烯醇）和丁醛通过缩合反应得到。
聚乙烯醇缩丁醛具有良好的热稳定性、机械强度和溶胀性能，在许多领域都有广泛的应用。
2. 特性聚乙烯醇缩丁醛具有以下主要特性：•热稳定性：聚乙烯醇缩丁醛具有较高的热稳定性，可以在高温下保持其结构和性能稳定。
•机械强度：聚乙烯醇缩丁醛具有良好的机械强度，可以承受较大的拉伸和压缩力，适用于制作各种机械零件或结构件。
•溶胀性能：聚乙烯醇缩丁醛具有较好的溶胀性能，可以与许多有机溶剂相容，便于制备膜材料或涂层。
3. 应用领域聚乙烯醇缩丁醛在许多领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1 化工领域聚乙烯醇缩丁醛可以作为催化剂或载体材料，用于催化反应或吸附分离过程中。
它具有较高的表面积和孔隙结构，能够提供良好的催化活性和吸附能力。
3.2 医药领域由于聚乙烯醇缩丁醛具有良好的生物相容性和溶胀性能，它被广泛应用于药物缓释系统的制备。
通过控制聚乙烯醇缩丁醛的溶胀性能，可以实现药物的缓慢释放，提高药效和降低副作用。
3.3 材料科学领域聚乙烯醇缩丁醛可以用于制备膜材料或涂层，具有优良的阻隔性能和耐化学性能。
它可以应用于包装材料、防腐涂层等领域。
3.4 纳米技术领域聚乙烯醇缩丁醛具有一定的纳米结构特性，可以用于制备纳米材料或纳米复合材料。
这些材料在电子、光学、催化等方面具有重要的应用价值。
4. 总结聚乙烯醇缩丁醛是一种具有独特性能的高分子材料，在化工、医药、材料科学和纳米技术等多个领域有广泛的应用。
它的热稳定性、机械强度和溶胀性能使其成为一种重要的材料选择，在未来的研究和应用中有着广阔的发展前景。
注：以上文档以 Markdown 文本格式输出。
化学化工学院材料化学专业实验报告实验实验名称：聚乙烯醇缩甲醛的制备与分析年级:2011级材料化学日期：2013-10-31 姓名：学号：同组人：一、预习部分1、聚乙烯醇简介聚乙烯醇的物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。
在聚乙烯醇分子中存在着两种化学结构，即1,3和1,2乙二醇结构，但主要的结构是1,3乙二醇结构，即“头·尾”结构。
聚乙烯醇的聚合度分为超高聚合度（分子量25～30万）、高聚合度（分子量17－22万）、中聚合度（分子量12～15万）和低聚合度〔2．5～3.5万〕。
醇解度一般有78%、88%、98%三种。
部分醇解的醇解度通常为87%～89%，完全醇解的醇解度为98%～100%。
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。
聚乙烯醇的相对密度(25℃/4℃）1．27～1．31（固体）、1．02(10%溶液），熔点230 ℃，玻璃化温度75～85℃在空气中加热至100℃以上慢慢变色、脆化。
加热至160～170℃脱水醚化，失去溶解性，加热到200 ℃开始分解。
超过250℃变成含有共轭双键的聚合物。
折射率1. 49～1. 52,热导率0．2w/(m·K)，比热容1～5J/(kg·K)，电阻率(3．1～3. 8)×10Ω·cm。
溶于水，为了完全溶解一般需加热到65～75℃。
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。
120～150℃可溶于甘油．但冷至室温时成为胶冻。
溶解聚乙烯醇应先将物料在搅拌下加入室温水中．分散均匀后再升温加速溶解，这样可以防止结块，影响溶解速度。
聚乙烯醇水溶液(5%）对硼砂、硼酸很敏感，易引起凝胶化，当硼砂达到溶液质量的1%时，就会产生不可逆的凝胺化。
聚乙烯醇缩丁醛聚乙烯醇缩丁醛溶于甲醇、乙醇，正丙醇，异丙醇，正戊醇，苯甲醇，丁醇、双丙酮醇，丙二醇乙醚/甲醚/丙醚，丙酮、甲乙酮、环已酮、二氯甲烷、氯仿、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯，乙酸等。
具有优良的柔软性和挠曲性。
目录简介应用领域应用简介应用领域应用展开编辑本段简介概述polyvinyl butyral ,英文缩写 PVB聚乙烯醇缩丁醛树脂类型：热塑性树脂物理性质密度1．07g／cm3。
分子量自30-45k.折射率1．488(20℃)。
吸水率不大于4％。
软化温度60-65℃。
玻璃化温度66-84度（以聚合度不同而不同）。
溶解性：可以溶解于大多数醇/酮/醚/酯类有机溶剂，不溶于碳羟类溶剂，如汽油等石油溶剂。
编辑本段应用领域制得的薄膜用于制作安全玻璃的夹层材料，该安全玻璃透明性好，冲击强度大，广泛用于航空和汽车领域。
涂料工业用于制造防腐蚀涂料、防锈能力强，附着力、耐水性好的金属底层涂料和防寒漆。
陶瓷工业用于制造花纹鲜艳的薄膜花纸，可代替陶瓷花纸。
树脂工业用于制造代替钢、铅等有色金属的压塑料，可配成多种粘合剂。
广泛用于木材、陶瓷、金属、塑料、皮革、层压材料等的粘接。
纺织工业用于制造织物处理剂和纱管。
食品工业用于制造无毒包装材料。
造纸工业用于制造纸张处理剂。
此外，还可用于制造防缩剂、硬挺剂及其他防水材料。
可用于印刷工业的柔印，凹印，凸印（Flexo/Gravia),丝网印，热转印，因其溶于醇类且无毒，印件不残留异味，可用于食品工业中对异味敏感的包装如茶叶/香烟等。
因树脂为阳离子型，对带有强烈阴离子的玻璃表面有极好的附着力，特别适用于玻璃板装饰丝印。
聚乙烯醇和丁醛的缩合物。
结构为白色粉末，相对密度 1.08～1.10 。
可溶于甲醇、乙醇、酮类、卤代烷、芳烃类溶剂。
与邻苯二甲酸酯、癸二酸酯苯增塑剂，以及硝酸纤维素、酚醛树脂、环氧树脂等有良好的相溶性。
具有较高的透明性、耐寒性、耐冲击、耐紫外辐照。
与金属、玻璃、木材、陶瓷、纤维制品等有良好的粘结力。
聚乙烯醇缩丁醛的制备研究李贝奇;单民瑜;万欣【摘要】聚乙烯醇缩丁醛被广泛应用于油墨、花瓷、水松纸涂料、安全玻璃等许多领域，在国内外都有较好的应用市场。
本实验通过对加料方式（加酸顺序）的探讨，发现后加酸优于先加酸。
并且在m（PVA）∶m（正丁醛）=10∶7、反应体系pH值为3.0及缓慢滴加正丁醛的条件下，通过测定PVB胶粘剂的缩丁醛基含量和黏度，优选出制备PVB胶粘剂的最佳工艺条件。
在以上条件都不变的情况下，使用聚合度为2099的PVA反应合成PVB的黏度和缩丁醛基的含量大大高于其他聚合度的PVA。
%Polyvinyl butyral(PVB) has been widely used in many areas of ink,porcelain, tip-ping paper coatings, safety glass, etc., and it has a vast domestic and overseas market. Based on the feeding tests focusing on the sequence of adding acid, this study found that it is a better way to add acid in advance compared with adding acid later. Furthermore, through determining the butyral content and viscosity of PVB adhesive,this study discovered the optimum conditions for preparation of PVB adhesive: m (PVA): m (butyraldehyde) = 10:7, the pH value of reaction system is 3.0, and dropping butyraldehyde slowly. On the premise of keeping above conditions, the viscosity and butyral content of PVB synthesized with PVA with polymerization degree of 2099 are much higher than that of PVB synthesized with other polymerization degrees of PVA.【期刊名称】《粘接》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P65-67)【关键词】聚乙烯醇缩丁醛(PVB);聚乙烯醇(PVA)胶粘剂;合成【作者】李贝奇;单民瑜;万欣【作者单位】西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129;西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129;西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129【正文语种】中文【中图分类】TQ433.43聚乙烯醇缩丁醛（PVB）是由聚乙烯醇（PVA）与正丁醛在酸催化作用下缩合而成的。
高黏度PVB的最大用途是作为安全玻璃的粘合（中间膜）材料[1～3]，还广泛用于涂料、胶粘剂、油墨、陶瓷花纸和铝箔纸等方面[4～6]。
20 世纪30年代，国外已实现了PVB的工业化生产[7]。
而我国则在20世纪50年代初期才开始PVB的工业化研究[8]，目前只有十几家生产企业，年销量仅占世界总销量的1.4%左右。
国内PVB产品的规格和质量与国外产品有一定的差距 [9,12]。
本研究对现有PVB产品的合成工艺进行了探索性试验，优选出最佳的PVB合成路线，并且探讨了PVA与正丁醛的质量比、反应体系的pH值、反应温度、加料方式及不同聚合度的PVA等对制备的PVB胶粘剂的性能影响。
在优选的工艺条件下，PVB的缩醛度较高且形态较好，胶粘剂的黏度也相对较高。
聚乙烯醇1750（PVA1750）、聚乙烯醇1 7 8 8（P V A 1 7 8 8）、聚乙烯醇2099（PVA2099），均为化学纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；正丁醛，化学纯，上海双香助剂厂；无水乙醇、氢氧化钠（NaOH）、盐酸（HCl）、盐酸羟胺，均为分析纯，天津市河东区红岩试剂厂。
首先配制10%的PVA溶液，在95 ℃以上搅拌溶解，将PVA溶液降到一定温度逐滴缓慢加入正丁醛，待正丁醛加完后，降温至20 ℃逐滴加入浓盐酸调节pH值，升至反应温度反应0.5.～1 h后即得到PVB产品。
（1）PVB浆液黏度的测试采用NDJ-1旋转黏度计测定，选用2号转子，转速6 r/min。
（2）PVB缩醛度的测定[10,11]缩醛度即缩丁醛基含量是指PVB分子链上乙烯醇缩丁醛基团所占的质量分数。
缩醛度的测定方法是让PVB分子链上的缩丁醛基与盐酸羟胺进行反应，生成PVA和HCl，再以溴酚蓝或甲基橙作指示剂，用标准NaOH溶液滴定生成的HCl，根据碱的用量可以计算出PVB中缩丁醛基的含量（B），见式（1）。
其中V1为PVB试样滴定消耗的NaOH标准溶液的体积，mL；V2为空白试验所消耗的NaOH标准溶液体积，mL；M为NaOH标准溶液的浓度，mol/L；W为加入PVB试样的质量，g。
选用聚合度为1 750的PVA，在m（PVA）∶m（正丁醛）、溶液pH值不变的条件下进行对比试验。
酸加入顺序对PVB 及其胶粘剂性能的影响如表1所示。
由表1可知，后加酸比先加酸的方法所得到的PVB黏度和缩丁醛基的含量较高，因此后续试验都采用后加酸的加料方式。
物料配比对PVB及其胶粘剂性能的影响见图1。
由图1可知，当PVA质量保持不变时，正丁醛的加入量会影响成品PVB的缩醛度和黏度，在一定的范围内缩醛度随正丁醛加入量的增加而增大，但过多加入正丁醛时，未反应的正丁醛会造成清洗的困难，且有强烈刺激性气味，污染环境，影响人体健康。
因此，选择m （PVA）：m（正丁醛）=10：7较适宜。
随着pH值的减小，PVB中缩丁醛基含量、胶粘剂的黏度均呈上升趋势，如图2所示。
这是因为HCl在反应过程中主要起催化剂的作用，通过调节HCl 用量来控制反应体系的pH值，故[H+]的浓度与缩醛化反应速率有直接关系[12]。
在其他条件相同的情况下，缩醛化反应程度随着HCl 用量的增加而提高，但是分子间的交联反应也随之加剧，如果酸过量PVB的黏度会急剧增大，造成产物成絮状沉淀。
另外，[H+]越高对生产设备的腐蚀也就越大。
综合考虑，选择pH值=3.0最为适宜。
其他条件不变的情况下，采用聚合度分别为1750、1788、2099的PVA进行对比实验。
结果如表2所示。
由表2可见，聚合度越大，产物PVB的黏度和缩丁醛基含量越大。
这是因为PVA聚合度越大，分子质量越大，PVA水溶液黏度也越大，分子间作用力增强，合成的PVB黏度和缩丁醛基含量也就越大。
通常反应温度高，反应速度快，易实现高缩醛度和高黏度。
对非均相反应而言，温度过高，缩醛产物易形成较大颗粒或聚集成块，而影响后期反应的进行。
如果温度升高的过快，PVB胶粘剂的黏度会急剧增大，造成产物沉淀，影响实验进行，应采取缓慢升温的方式，避免产物黏度增大过快。
（1）通过对加酸顺序试验，发现后加酸优于先加酸试验方法。
（2）通过测定PVB 胶粘剂的缩丁醛基含量和黏度，优选出制备PVB 胶粘剂的最佳工艺条件。
在m（PVA）∶m（正丁醛）=10∶7、反应体系的pH 值为3.0及缓慢滴加正丁醛的条件下，PVB 的缩醛度较高且形态较好，PVB 胶粘剂的黏度等指标均相对较高。
（3）聚合度为2099的PVA反应合成的PVB的黏度和缩丁醛基的含量大大高于其他聚合度的PVA。
【相关文献】[1]白国强,李仲谨．PVB树脂的合成及应用[J]．包装工程,2004,25(4):19．[2]ARTEMENKO S E,NIKULINA L P,GASHNIKOVA G Y．Use of polyvinylbutyral film wastesfor fabrication of a d h e s i v e s e a l i n g m a t e r i a l[J]．F i b r eChemistry,2008,40(1):48-49．[3]罗贵英．聚乙烯醇缩丁醛树脂的生产与应用[J]．贵州化工,2002,47(8):45-46．[4]李存红,时敏江,何银亭．陶瓷花纸用聚乙烯醇缩丁醛合成工艺探讨[J]．焦作大学学报,2007,21(3):93-94．[5]阎沈阳新．聚乙烯醇及其衍生物(第2册)[M]．北京:中国工业出版社,1965．[6]李国东,张毅．聚乙烯醇缩丁醛树脂的研究与应用[J]．中国胶粘剂．2006,15(6):27-35．[7]NAKAMOR K (to Sekisui Chemieal Co．Ltd)．Butyral Jushi Kobunshi Kankokai,1954,105．[8]苑会林,马沛岚,王婧,等．聚乙烯醇缩丁醛树脂的性能及应用[J]．工程塑料应用,2004,32(2):43-46．[9]徐美君．简介夹层玻璃的配套材料-PVB胶片[J]．中国建材装备,1995(2):34-36．[10]王玉荣,张春庆．高分子化学与物理实验[M]．大连:大连理工大学出版社,1998．[11]栗方星．缩醛度的准确测定方法[J]．化学工业与工程,1993,11(3):59-60．[12]沈萼芮,朱传勇,王少丽．聚乙烯醇缩丁醛胶粘剂的制备[J]．中国胶黏剂,2010,19(6):39-41．。
