聚乙烯醇缩甲醛胶

应用化学综合实验实验报告实验名称：聚乙烯醇缩甲醛胶的制备游离甲醛的消除与测定姓名：彭亮学号：1505120623专业班级：应用化学1202班同组人：何家伟、张宏伟时间：2015.4.18指导老师：曾冬铭聚乙烯醇缩甲醛胶的制备、游离甲醛的消除与测定一、实验目的1、了解常见胶粘剂聚乙烯醇缩甲醛的制备方法；2、了解甲醛的危害，掌握分析甲醛的方法；3、通过查资料确定消除甲醛的药品，并通过实验测定除甲醛的效果；4、由学生确定实验方案，提高设计实验的能力。

二、实验原理聚乙烯醇缩甲醛( PVF ,俗称107 胶) ，从80年代初期在我国开发应用以来，在建筑行业以及其它行业得到广泛的应用，但用传统的生产方法所制得的PVF 性能比较差，一般为不合格产品。

作为建筑胶使用的PVF，其粘度、粘接强度、游离甲醛含量都是非常重要的指标，本实验采用新的生产方法改善PVF 的性能，使制得的PVF 粘度符合JC438291 的标准，其粘接强度和游离甲醛的含量都符合建材行业的有关标准。

甲醛（HCHO）是一种无色易溶的刺激性气体，甲醛可经呼吸道吸收，其水溶液"福尔马林"可经消化道吸收。

现代科学研究表明，甲醛对人体健康有负面影响。

当室内含量为0.1毫克/立方米时就有异味和不适感；0.5毫克/立方米时可刺激眼睛引起流泪；0.6毫克/立方米时引起咽喉不适或疼痛；浓度再高可引起恶心、呕吐、咳嗽、胸闷、气喘甚至肺气肿；当空气中达到230毫克/立方米时可当即导致死亡。

长期接触低剂量甲醛可以引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱、妊娠综合症，引起新生儿体质降低、染色体异常，甚至引起鼻咽癌。

高浓度的甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等都有毒害。

它还可刺激眼结膜、呼吸道黏膜而产生流泪、流涕，引起结膜炎、咽喉炎、哮喘、支气管炎和变态反应性疾病。

甲醛还可以致畸、致癌和致突变。

据流行病学调查，长期接触甲醛的人，可引起鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道的癌症。

在家庭的装修中，所使用的材料特别是采用聚乙烯醇缩甲醛、脲醛树脂等的材料常含有很高的甲醛，对人体产生很大危害，为了减少甲醛的危害，请通过我们所学的知识或所查找的资料选定其中一种或二种作为甲醛消除剂来减少甲醛的散发，达到降低甲醛的危害的目的。

1、聚乙烯醇缩甲醛胶的制备聚乙烯醇缩甲醛是利用聚乙烯醇缩与甲醛在盐酸催化的作用下而制得的，反机理如下：聚乙烯醇和甲醛的物质的量配比及反应的pH 值不同，得到的聚乙烯醇缩甲醛的分子量也不同，分子量小时，形成的高分子化合物易溶于水；分子量大时，得到的高分子物质难溶于水。

溶解性过好或难溶于水对制备水溶性涂料均不利。

因此，如何控制反应的条件，使其最大限度的生成适合分子量的化合物是制备聚乙烯醇缩甲醛胶的关键。

表1-1聚乙烯醇缩甲醛胶的配方药品名称 规格 质量/ gPVA 1 799 10HCHO 36 %～38% 6HCl 30% 0.8NaOH 40% 0.6尿素或甲醛消除剂 分析纯 0.6H2O 自来水 1202、游离甲醛的消除、测定双氧水和尿素可作为游离甲醛的消除剂，作用原理方程式如下：2H 2O 2+CH 2O=HCOOH+3H 2O (1)4NH 4+ + 6HCHO =(CH 2)6N 4+ 6H 20 + 4H + (2)3、甲醛的分析方法—乙酰丙酮分允光度法甲醛吸收于水中，在铵盐存在下，与乙酰丙酮作用，生成黄色的 3,5-二乙酰基-1,4二氢卢剔啶，根据颜色深浅，用分光光度法测定。

酚大于甲醛 1500 倍，乙醛大于甲醛 300 倍时，不干扰测定。

本方法检出限 0.25μg/5ml ，当采样体积为30L 时，最低检出浓度为 0.008mg/m 3。

通过绘制甲醇与乙酰丙酮作用所得的产物吸光度的标准曲线，再测得样品的吸光度即可求出样品中甲醛的浓度，本实验中，按照下表配比来测量标准曲线。

CH 2CH CH 2CHCH 2OH OH C +H 2OH +CH 2CH CH 2CHCH 2O OH C H 2+~~~~~~~~~~~~+H 2O 缓慢极慢CH 2O +H+C +H 2OH CH 2CH CH 2CHCH 2O OH C H 2+~~~~~~CH 2CH CH 2CHCH 2O O ~~~~~~CH 2+H +极慢迅速表1-2标准色列配比表管号0 1 2 3 4 5 6 7水/ml 5.00 4.90 4.80 4.60 4.40 4.00 3.00 2.00乙酰丙酮液/ml 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00甲醛标准溶液/ml 0 0.10 0.20 0.40 0.60 1.00 2.00 3.00甲醛含量/μg 0 0.50 1.00 2.00 3.00 5.00 10.00 15.0 各管混均匀后，在40℃下放置30min，使其显色完全后，在波长414nm处，用1cm 比色皿，以水为参比，测定吸光度。

以吸光度对甲醛含量(μg)绘制标准曲线。

4、计算甲醛(mg／m3)＝W／V n式中W——样品中甲醛含量，μg；V n——标准状态下采样体积，L。

三、仪器和试剂仪器：D-7401-50型电动搅拌器；TH-110F型大气采样器；电子恒温水浴锅DZKW-4，单列二孔；722型可见分光光度皿；温度计；精密pH试纸0.5-5；广泛pH试纸；大型气泡吸收管。

试剂：聚乙烯醇PVA1799；甲醛：36% ~ 38% ；盐酸：30% 化学纯；氢氧化钠溶液：40% 化学纯；尿素(U)：分析纯；双氧水（未知浓度）；乙酰丙酮溶液；甲醛标准溶液：5μg/mL。

四、实验步骤和现象1、聚乙烯醇缩甲醛胶的制备1、将H2O加入烧杯中，然后滴加HCl调节pH= 1. 5～1. 7，实际值为1.6，再加入PVA 称量的升温。

2、在85～90 ℃并不断搅拌下，PVA 全部溶解，一次性加入HCHO，使温度保持在85～90℃之间，反应约40～50 min。

加入甲醛后有刺激性气味，溶解之后粘度变小，变成透明状。

3、快速降温至50～60℃，并用30 %NaOH 调节pH 值为8～9，实际值为8.3。

4、将混合物均分为两半，一半加入14滴尿素；另一半胶加入等量双氧水，均保温在(60 ±5) ℃，搅拌20分钟。

加入双氧水的样品呈乳白色，加入尿素的样品呈半透明状。

5、降温至40 ℃，胶液透明，出料。

2、绘制标准曲线1、取8只10mL比色管，按表1-2配置标准色列。

各管混匀后，在40℃下放置30min，使其显色完全后。

随甲醛浓度的增加，试管内浅蓝色颜色加深。

2、在波长414nm处，用1cm比色皿，以水为参比，测定吸光度。

测定时第一次测量值记为A1，由于甲醛含量为5.00、10.00、15.00（μg/ml）时吸光度的示值超过了0.6，因此我们进行了稀释处理，将对应溶液稀释10倍，得出如下示数A2，整理后得出如下实验数据表一：表一：标准曲线绘制原始记录表甲醛含量（μg/ml）0 0.50 1.00 2.00 3.00 5.00 10.00 15.00 吸光度A10.015 0.111 0.185 0.405 0.581 0.854 1.122 1.158 吸光度A2-- -- -- -- -- 0.095 0.189 0.284 吸光度A 0.015 0.111 0.185 0.405 0.581 0.095 0.189 0.284 3、对比双氧水与尿素的甲醛处理的结果1、用一个内装5.0mL水及1.0mL乙酰丙酮溶液的气泡吸收管，以0.5L/min的流量，采气15L。

吸收管内溶液慢慢变为黄色，颜色不断加深。

2、取出采集的样品，移入比色皿中，测定其吸光度值为A1，数值超过0.6，因此我们对其进行了稀释10倍处理，得出如下示数A，整理后得出如下实验数据表二：表二：甲醛消除剂处理原始记录表消除剂的种类尿素双氧水吸光度A1 1.172 1.111吸光度A 0.231 0.2113、记录实验结果，并计算相应的甲醛含量并比较。

五、数据处理1、标准曲线的绘制由原始数据表一运用Excel作图，得出如下拟合线图：由此得出拟合线方程为：y=0.1882x+0.0135 (R2=0.999)2、双氧水与尿素的甲醛处理的结果尿素处理样品：由数据表二可知y=2.31，带入上述拟合线性方程得x=12.20（μg/ml），即气泡吸收管中的甲醛浓度为12.20μg/ml。

由：甲醛（mg/m3）=W / V n（W为样品中甲醛的含量μg；Vn为标准状态下采样体积L）得：甲醛（mg/m3）=W / V n= 12.20*6 / 15=4.88 （μg/L）双氧水处理样品：由数据表二可知y=2.11，带入上述拟合线性方程得x=11.14（μg/ml），即气泡吸收管中的甲醛浓度为11.14μg/ml。

同理得：甲醛（mg/m3）=W / V n= 11.14*6 / 15=4.45 （μg/L）六、结果与讨论1、标准曲线的绘制本次测得的标准曲线线性回归方程为y=0.1882x+0.0135。

由标准曲线图可直观的看到各点均落在了拟合线上或附近，同时由线性相关系数R2为0.999可知本次测得的标准曲线的线性关系十分好。

2、双氧水与尿素的甲醛处理的结果由上述实验处理可知，尿素处理的样品释放出的甲醛含量为4.88μg/L，双氧水处理的样品中释放出的甲醛含量为4.45μg/L。

因此可得出，在加入相同量的甲醛消除剂时，双氧水对于甲醛的消除效果要优越于尿素。

实验过程中还发现，使用双氧水处理的聚乙烯醇缩甲醛胶的粘性逊于尿素处理，这可能与其反应机理相关，查阅相关资料未得出原因。

此外，双氧水易分解产生氧气，静置后在胶体中产生了小气泡，影响了胶的外观，同时也可能影响其性能。

由中华人民共和国国家标准《居室空气中甲醛的卫生标准》规定：居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg/m3[1]。

与我们测得的含量相比，样品含量明显偏高，因此此试验中用双氧水和尿素处理任然达不到国家标准。

而目前甲醛消除剂主要分为三类：氧化剂型、氨基衍生物型和ɑ-氢化合物型，但他们的消醛机理各有优缺点，其中氨基衍生物型甲醛消除剂具有消醛效率高、使用量少、水溶性好和无毒等优点，是消醛剂的主要品种。

含有ɑ-氢化合物型是今后研究的新方向，新型的消醛剂应同时具有消醛和改性的两种作用[2]。

参考文献：[1]《中华人民共和国国家标准之居室空气中甲醛的卫生标准》[2] 刘长风；刘学贵；臧树良游离甲醛消除剂的研究进展2004,33(6)。