文档介绍：实验2-21聚乙烯醇(PVA)的制备——聚醋酸乙烯(PVAC)的醇解一、实验目的了解聚醋酸乙烯的醇解反应原理、特点及影响醇解程度的因素。二、实验原理在醋酸乙烯的溶液聚合实验中,我们已经说过,聚乙烯醇是不能直接用乙烯醇单体聚合而得。工业上应用的聚乙烯醇是通过聚醋酸乙烯醇解(或水解)这个聚合物的化学反应而得到的。由于醇解法制得的PVA容易精制、纯度较高、产品性能较好,因而目前工业上多采用醇解法。本实验采用以甲醇为醇解剂,NaOH为催化剂的体系进行醇解反应。为了使实验更适合教学需要,醇解条件比工业上要来的缓和。[CH2-CH]n+nCH3OHOCOCH3[CH2-CH]n+nCH3COOCH3OHNaOHPVAC和NaOH-CH3OH溶液中的醇解反应,主要按下列反应进行在主反应中,NaOH仅起催化剂的作用,但NaOH还可以参加以下两个副反应:CH3COOCH3+NaOHCH3COONa+CH3OH[CH2-CH]n+nNaOH[CH2-CH]n+nCH3COONaOCOCH3OH这两个副反应在含水量较大情况下,就会显著地进行。它们消耗了大量的NaOH,从而降低了对主反应的催化效能,使醇解反应进行不完全,影响PVA的着色,降低了产品质量。因而为了尽量避免这种副反应,对物料中的含水量应有严格的要求,一般控制在5%以下。从反应方程式中可以看出,醇解反应实际上是甲醇与PVAC进行的酯交换反应。这种使高聚物结构发生改变的化学反应,在高分子化学中叫做高分子化学反应。CH3OH+NaOHCH3-ONa+H2OPVAC的醇解反应(又称酯交换反应)的机理和低分子酯与醇之间的交换反应很相似。~~~CH2-CH~~~+CH3ONaOCH3~~~CH2-CH~~~OCH3-COCH3ONaH2O~~~CH2-CH~~~+CH3COOCH3+Na+OHOH在PVAC醇解反应中,由于生成的PVA不溶于甲醇中,所以呈紫状物析出。用作纤维的PVA,残留醋酸根含量控制在≤%,(%)。为了满足这个要求,就要选择合适的工艺条件,主要是:。实践证明,其它条件不变时,醇解度随聚合物浓度的提高而降低,但若聚合物浓度太低,则溶剂用量大,溶剂的损失和回收工作量大,所以工业生产上选择聚合物浓度为22%。(mol),亦即:NaOH∶PVAC=∶1(mol)。实验证明:碱用量过高,对醇解速度,醇解度影响不大,反而增加体系中醋酸钠含量,影响产品质量。,缩短反应时间,但由于温度提高,伴随醇解反应的副反应也相应加速,这样一方面碱的消耗量增加使PVA中残存的醋酸根量增加,由于体系内醋酸根的增加,影响了产品的质量,因此目前工业上采用醇解温度为45~48℃。,要牢记醇解的特点,即PVAC是溶于甲醇的,而PVA是不溶于甲醇的,这中间有个相变。各种不同的条件对相变发生的迟早,相变前后醇解进行的多、少、难、易都直接影响到PVA中的醋酸根含量,即影响醇解度的大小。在实验室中,醇解进行好坏的关键,在于体系内刚刚出现胶冻时,必须采用强烈的搅拌,将胶冻打碎,才能保证醇解较完全地进行。工业上PVA绝大多数用于制备维尼纶纤维,也可用于苯乙烯、***乙烯等悬浮聚合中的悬浮剂。市场出售的合成浆糊,就是以PVA为原料而制成的(将所得的PVA进一步与甲醛反应制成聚乙烯醇缩甲醛——胶水)。三、实验仪器及试剂三口瓶,电动搅拌器,温度计,恒温水浴,抽滤装置聚醋酸乙烯(自制),无水甲醇,氢氧化钠四、实验步骤在装有搅拌器(搅拌叶为弹簧式)和冷凝管的250mL三颈瓶中,加入90mL无水甲醇,并在搅拌下慢慢加入剪成碎片的PVAC15g(自制),加热搅拌使其溶解①。将溶液冷却到30℃加3mL、3%NaOH-CH3OH溶液,水浴温度控制在32℃,进行醇解。当体系中出现胶冻立即强烈地搅拌②,,打碎胶冻,、3%NaOH-CH3OH溶液,水浴温度在32℃。然后升温到62℃,再反应1h,将生成的PVA抽滤、压干,并进行干燥。五、注释①溶解PVAC时要先加甲醇,在搅拌下慢慢将PVAC碎片加入,不然会粘成团,影响溶解。②搅拌的好坏是本实验成败的关键。PVA和PVAC性质不同,PVA是不溶于甲醇的,随醇解反应的进行,PVAC大分子上的乙酸基(CH\-3COO-)逐渐被羟基(-OH)所取代。当醇解度达到60%时,这个大分子就要从溶解状态变成不溶解状态,这时体系的外观也要发生突变:会出现一团胶冻,这是实验中要重点观察的,此时,要强烈搅拌,把胶冻打碎,才能使醇解反应进行完全,不然,胶冻内包住的PVAC并未醇