高分子化学实验

实验一 溶液缩聚——三聚氰胺/甲醛树脂的合成

三聚氰胺(M )—甲醛树脂(F )俗名密胺树脂(melamine resin ),是由三聚氰胺和甲醛缩合而得的热固性树脂,是含有脲结构的氨基树脂的一个重要品种。密胺树脂主要用于涂料和粘合剂。如目前生产胶合板、强化木地板以及层压塑料板等,多采用密胺树脂做粘合剂,而过去则多采用脲醛树脂。该树脂比脲醛树脂具有更低的吸水性,在潮湿条件下仍然具有良好的机械强度和电气绝缘性能,而且其耐热性能也十分良好,所以也常常用于质量要求较高的电器和日用品的制造。除此之外,用密胺树脂制作的日用餐具安全无毒,外观与瓷器几乎完全一样,几乎可以假乱真。

一、实验目的

1. 掌握进行体型缩聚反应预聚阶段的一般原理、基本配方和操作过程;

2. 掌握三聚氰胺-甲醛树脂的合成方法;

3. 了解溶液聚合和缩合聚合的特点。

二、实验原理

三聚氰胺是由尿素和氨合成,它与甲醛的缩合反应产物属于无规预聚物,其组成和结构取决于单体配比、反应的pH 值和反应温度等因素。在微碱性条件下,三聚氰胺与甲醛亲核加成,先形成羟基衍生物,原则上每一氨基可形成两个羟甲基,1分子就可能有6个羟甲基,但实际上也有不少单羟甲基衍生物存在。

层压用树脂的M/F摩尔投料比为1:2-3。缩合反应是在碱性介质中进行,先生成可溶性预缩合物:

这些缩合物是以三聚氰胺的三羟甲基化合物为主,在PH 值为8-9时,特别稳定。一旦pH 值偏低,反应将立即进入N-羟甲基和NH-基团的脱水阶段,从而

大大降低其溶解性能,最后转变为不溶不熔的体型交联产物。如:

三.仪器和试剂

主要器材:

配有电动搅拌器、水冷回流冷凝管、自动控温电加热水浴和100℃温度计的250ml 玻璃三口瓶——即所谓“标准高分子合成装置”1套,比色管、滤纸、pH 试纸、移液管、烧杯、镊子等。

主要试剂:

试剂名称:三聚氰胺 甲醛水溶液(37%) 六次甲基四胺 三乙醇胺

试剂规格:C.P C.P C.P C.P

用量(g ):63 101.4 0.25 0.3

四、实验步骤

1.合成树脂

安装仪器(搅拌器、回流冷凝管、温度计、250m1三口烧瓶),检查电动搅拌器运作是否正常,循环水回流冷凝是否正常。将已经称量好的六次甲基四胺(乌洛托品)0.25 g和甲醛101.4g 依次加入三口瓶,开启电动搅拌器使其溶解,用试纸检查物料的pH 值在8-9。在搅拌下加入63g 三聚氰胺,搅拌5min 以后,缓慢升温到80℃,使其溶解,反应进行1h 以后进行“沉淀比”的测定,每隔4~5min,测定一次,直至沉淀比达到2:2,即可加入6~10滴三乙醇胺(约0. 3g ),使pH 值为8~9,搅拌均匀后停止反应。

沉淀比的测量:

用移液管准确吸取2.00ml 物料加入10ml 比色管,冷却至20℃,用移液管逐滴滴加去离子水,当加入2ml 水能使样品刚好产生浑浊即沉淀比达2:2,停止反应,冷却出料。

2.滤纸浸渍

将所得溶液倾于培养皿内,将滤纸(共2张)逐张平放浸渍于树脂内1min ,并保证每张滤纸浸渍足够树脂,用镊子取出,使过剩的树脂滴掉。把浸渍的滤纸

用夹于固定在架子上,干燥过夜。待其不粘手以后即可进行热压成型。

五、注意事项

缩聚反应温度不能太高,时间不能太长,物料pH 值不能过低,否则易交联成不溶不熔的体型聚合物,造成三口瓶的报废。

六、思考题

1.层压用三聚氰胺-甲醛树脂结构特点有哪些?选择合成条件的依据是什么?

2.影响三聚氰胺一甲醛树脂合成反应的因素有哪些?

3.反应完后加入三乙醇胺的作用是什么?

七、参考文献

1.E .L 麦卡费里. 蒋硕建等译. 《高分子化学实验制备》,P148-156

2.复旦大学化学系高分子教研组编. 《高分子实验技术》,P279-281

3.张留城,李佑邦等合编. 《缩合聚合》,P374-386

4.上海化工学院玻璃钢教研室. 《合成树脂》,P270-274

实验一 溶液缩聚——三聚氰胺/甲醛树脂的合成

三聚氰胺(M )—甲醛树脂(F )俗名密胺树脂(melamine resin ),是由三聚氰胺和甲醛缩合而得的热固性树脂,是含有脲结构的氨基树脂的一个重要品种。密胺树脂主要用于涂料和粘合剂。如目前生产胶合板、强化木地板以及层压塑料板等,多采用密胺树脂做粘合剂,而过去则多采用脲醛树脂。该树脂比脲醛树脂具有更低的吸水性,在潮湿条件下仍然具有良好的机械强度和电气绝缘性能,而且其耐热性能也十分良好,所以也常常用于质量要求较高的电器和日用品的制造。除此之外,用密胺树脂制作的日用餐具安全无毒,外观与瓷器几乎完全一样,几乎可以假乱真。

一、实验目的

1. 掌握进行体型缩聚反应预聚阶段的一般原理、基本配方和操作过程;

2. 掌握三聚氰胺-甲醛树脂的合成方法;

3. 了解溶液聚合和缩合聚合的特点。

二、实验原理

三聚氰胺是由尿素和氨合成,它与甲醛的缩合反应产物属于无规预聚物,其组成和结构取决于单体配比、反应的pH 值和反应温度等因素。在微碱性条件下,三聚氰胺与甲醛亲核加成,先形成羟基衍生物,原则上每一氨基可形成两个羟甲基,1分子就可能有6个羟甲基,但实际上也有不少单羟甲基衍生物存在。

层压用树脂的M/F摩尔投料比为1:2-3。缩合反应是在碱性介质中进行,先生成可溶性预缩合物:

这些缩合物是以三聚氰胺的三羟甲基化合物为主,在PH 值为8-9时,特别稳定。一旦pH 值偏低,反应将立即进入N-羟甲基和NH-基团的脱水阶段,从而

大大降低其溶解性能,最后转变为不溶不熔的体型交联产物。如:

三.仪器和试剂

主要器材:

配有电动搅拌器、水冷回流冷凝管、自动控温电加热水浴和100℃温度计的250ml 玻璃三口瓶——即所谓“标准高分子合成装置”1套,比色管、滤纸、pH 试纸、移液管、烧杯、镊子等。

主要试剂:

试剂名称:三聚氰胺 甲醛水溶液(37%) 六次甲基四胺 三乙醇胺

试剂规格:C.P C.P C.P C.P

用量(g ):63 101.4 0.25 0.3

四、实验步骤

1.合成树脂

安装仪器(搅拌器、回流冷凝管、温度计、250m1三口烧瓶),检查电动搅拌器运作是否正常,循环水回流冷凝是否正常。将已经称量好的六次甲基四胺(乌洛托品)0.25 g和甲醛101.4g 依次加入三口瓶,开启电动搅拌器使其溶解,用试纸检查物料的pH 值在8-9。在搅拌下加入63g 三聚氰胺,搅拌5min 以后,缓慢升温到80℃,使其溶解,反应进行1h 以后进行“沉淀比”的测定,每隔4~5min,测定一次,直至沉淀比达到2:2,即可加入6~10滴三乙醇胺(约0. 3g ),使pH 值为8~9,搅拌均匀后停止反应。

沉淀比的测量:

用移液管准确吸取2.00ml 物料加入10ml 比色管,冷却至20℃,用移液管逐滴滴加去离子水,当加入2ml 水能使样品刚好产生浑浊即沉淀比达2:2,停止反应,冷却出料。

2.滤纸浸渍

将所得溶液倾于培养皿内,将滤纸(共2张)逐张平放浸渍于树脂内1min ,并保证每张滤纸浸渍足够树脂,用镊子取出,使过剩的树脂滴掉。把浸渍的滤纸

用夹于固定在架子上,干燥过夜。待其不粘手以后即可进行热压成型。

五、注意事项

缩聚反应温度不能太高,时间不能太长,物料pH 值不能过低,否则易交联成不溶不熔的体型聚合物,造成三口瓶的报废。

六、思考题

1.层压用三聚氰胺-甲醛树脂结构特点有哪些?选择合成条件的依据是什么?

2.影响三聚氰胺一甲醛树脂合成反应的因素有哪些?

3.反应完后加入三乙醇胺的作用是什么?

七、参考文献

1.E .L 麦卡费里. 蒋硕建等译. 《高分子化学实验制备》,P148-156

2.复旦大学化学系高分子教研组编. 《高分子实验技术》,P279-281

3.张留城,李佑邦等合编. 《缩合聚合》,P374-386

4.上海化工学院玻璃钢教研室. 《合成树脂》,P270-274


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