学生胶粘剂实验.docx

1、学生胶粘剂实验胶 粘 剂 实 验 指 导 书张晓燕 编河 北 农 业 大 学林学院木材科学与工程系二OO二年一月实验一 水溶性酚醛树脂的制造 1 实验二 脲醛树脂的制造 2 实验三 聚醋酸乙烯酯乳胶的制造 3 实验四 固体含量的测定 4 实验五 粘度的测定 5 实验六 游离甲醛的测定 8 实验一 脲醛树脂的制造该树脂是尿素与甲醛经加成缩聚反应制成的初期脲醛树脂，加入固化剂（有时要加入填料等辅助材料）即成胶液，可用于压制胶合板和碎料板。一、 实验目的.掌握脲醛树脂的实验室制造方法。.了解脲醛树脂的形成过程。3. 了解减压蒸馏原理及减压蒸馏装置的操作方法。二、 器设备合成装置：包括电动搅拌器、三口

2、烧瓶、球形冷凝管、温度计、搅拌轴套或水封、搅拌棒、水（油）浴锅、加热器。台秤、烧杯。三、 制造方法1. 配方尿素（100%） 60克甲醛（37%） 129.8克（123ml）氢氧化钠（30%） 适量氯化铵（20%） 适量2. 操作步骤(1) 将甲醛加入三口烧瓶，开动搅拌器。用氢氧化钠溶液调节PH值至8，升温至40。(2) 加入一次尿素（为总量的3/4），在20分钟内温度升至90，保温20分钟，用氯化铵溶液调PH值至6，继续在90保温20分钟。（3） 加入二次尿素（为总量的1/4），升温至952，约30分钟出现混浊，混浊15分钟降温至70，用氢氧化钠调节PH值到7。（4） 将反应液转移至克氏烧瓶

3、中进行减压脱水（真空度为650670毫米汞柱，内部温度低于70），脱水量为甲醛溶液含水量的 40%。脱水后冷却至40放料。.技术指标外观：乳白色粘稠液体粘度：2501000 mPas（0.251.00 Pas）固体含量：大于60%游离醛：不大于2.5%PH值：7.07.5四、 思考题1. 计算原料配方的摩尔比。2. 分析树脂形成过程，写出初期脲醛树脂的生成反应。3. 在反应过程中，你有没有观察到反应液自动升温和PH值下降的现象？为什么会出现上述现象？实验二 水溶性酚醛树脂的制造该树脂是苯酚与甲醛经加成缩聚反应制成的水溶性初期酚醛树脂，涂胶单板不需要低温干燥可直接压制胶合板。一、实验目的.掌握酚

4、醛树脂的实验室制造方法；.了解水溶性酚醛树脂的形成过程；.学会安装和使用实验室合成树脂的装置。二、仪器合成装置：同实验一。台秤、烧杯。三、制造方法.配方苯酚（100）(1) 50克甲醛（37%） 86.3克氢氧化钠（30%） 35.5克2.操作步骤（1） 在教师指导下，安装、调试合成装置。（2） 将熔化的苯酚加入三口烧瓶，开动搅拌器，依次加入氢氧化钠溶液和一次甲醛溶液（为总量的4/5）。（3） 开始加热，在4050分钟内使温度均匀生至942（注意放热反应，勿使胶液喷出！），保温15分钟。 （4）降温至80，加入二次甲醛溶液（为总量的1/5），加完后使内部温度升至942，保温。（5）保温20分钟

5、，开始测粘度（2）。当粘度达到要求时，立即倒出水浴锅中的热水，加入冷水冷却，当内部温度降至40以下，放料。注：（1）苯酚实际用量=纯苯酚用量/苯酚的纯度（%）（2）粘度调制可用气泡粘度计，当流动秒数达48秒（20）即达到粘度要求。气泡粘度计测定粘度较差，一般只用于树脂生产中粘度的调制。3.树脂技术指标外观：红褐色透明粘液粘度：4001100 mPas（0.401.10 Pas）固体含量：大于45%游离酚：小于1.5%贮存期：大于20天（20）四、思考题1. 计算原料配方的摩尔比。2. 分析该树脂生产的工艺类型。3. 写出初期酚醛树脂的生成反应。4. 在反应过程中，氢氧化钠的作用是什么？5. 在

6、加料次序上，为什么合成脲醛树脂时先加甲醛，而合成酚醛树脂时一般先加苯酚？实验三 聚醋酸乙烯酯乳液的制造该乳胶是醋酸乙烯酯单体经乳液聚合反应制得的高聚物水乳液，它可直接做胶粘剂使用，也可以加入各种颜料、助剂制成涂料（乳胶漆）。一、 实验目的1. 掌握聚醋酸乙烯乳胶的实验室制造方法；2. 了解乳液聚合方法和乳胶形成过程。二、 仪器合成装置：见实验一台秤、烧杯、100ml滴液漏斗、10ml小量筒三、 制造方法1. 配方醋酸乙烯酯 100克聚乙烯醇溶液（8.8%） 100克辛烷基苯酚聚氧乙烯醚（OP10） 1.12克（34滴）过硫酸铵 0.3克碳酸氢钠 0.3克邻苯二甲酸二丁酯 11.2克2. 操作步

7、骤（1） 合成装置安装调试好后，把聚乙烯醇溶液和OP10加入三口烧瓶中，开动搅拌器，然后加入单体20克，过硫酸铵水溶液3ml。加热水浴，控制浴温65。（聚合反应过程有明显放热现象，注意观察！）（2） 取下三口烧瓶上的温度计，装上滴液漏斗，向滴液漏斗加单体40克，滴加到三口烧瓶中（速度不能快，一滴一滴加入）。加完后，加入1.5ml过硫酸铵溶液，再滴加余下的40克单体，单体滴完再加1.5ml过硫酸铵溶液。取下滴液漏斗，装上温度计，加热回流，至内部温度升至9095无回流。如反应液温度偏低（85以下），可补加1.5ml过硫酸铵溶液，如内温仍升不到90以上，可把余下的1.5ml过硫酸铵溶液加入，直至内温

8、升至90以上。（3） 在9095，保温10分钟，冷却至50以下，加入碳酸氢钠溶液（预先用5ml水溶解），再加入邻苯二甲酸二丁酯，搅拌均匀，出料。3. 技术指标外观：乳白色粘稠液体，均匀而无明显粒子粘度：15004000mPas（20） (1.54.0Pas)粒度：15mPH值：46四、 思考题1. 配方中各组分的作用是什么？2. 你有没有观察到放热现象？为什么会出现这种现象？3. 反应后期，内温在85以下，有时会出现较长时间回流现象，原因是什么？怎样处理？4. 在反应过程中，有没有出现异常现象？你是怎样处理的？为什么这样处理？5. 用图示法表示乳液聚合的反应机理，并加以说明。实验四 固体含量的

9、测定固体含量是在规定的测试条件下，测得的胶粘剂中非挥发性物质的重量百分数。一、原理加热使胶粘剂中挥发成分蒸发，剩余物重量与试样重量比值，以百分数表示就是固体含量。用烘干法测固体含量有常压烘干法和减压烘干法。测试条件（温度、时间、常压烘干还是减压烘干、减压烘干的真空度等）不同，所得数锯相差悬殊，最大可达5%。一般地说，用常压烘干法测固体含量温度较高、加热时间较长，否则挥发成分不能完全挥发掉。但高温、长时间加热会使胶粘剂中的树脂发生不同程度的分解反应，也会使缩聚类树脂进一步缩聚，生成低分子物质。由于挥发成分增加，使测定的固体含量值偏低。由上可知，测定固体含量尽量避免高温或长时间加热。和常压法比较，

10、减压烘干法具有低温、快速、准确的优点。这是因为，减压烘干可降低水分子及其它挥发物分子从胶液中逸出胶液表面所需要的能量，从而加速挥发物的蒸发，烘干过程可在较低温度下，较长时间内完成，减少了树脂分解或进一步缩聚的可能性。常压法操作简单，减压法操作比较复杂。二、 仪器1. 瓷皿：直径24mm 2. 真空烘箱3. 分析天平：感量0.1mg 4. 干燥器三、 四、 操作步骤在预先洗净干燥恒重的瓷皿中，用分析天平称取11.2g试样，将瓷皿放入恒定温度的真空烘箱内，按下表规定的干燥条件干燥，然后取出放入干燥器内，冷却20min称重。要求平行测两个试样。胶粘剂种类试样重（g）干燥温度（）干燥时间（min）真空

11、度（mmHg）脲醛、三聚氰胺树脂11.21005601020水溶性酚醛树脂11.212051201020m2 m1R =100%四、计算m m1固体含量按下式计算： 式中：R 固体含量，%； m 瓷皿与干燥后树脂的重量，g； m1瓷皿的重量，g； m2瓷皿与干燥前树脂的重量，g。注：（1）一般弹性式真空表的刻度采用负压式。如真空表读数为740mmHg，则真空度为：760 - 740=20（mmHg）。（2）醇溶性酚醛树脂与三聚氰胺树脂在80时放入烘箱，达到100开始抽真空，以防样品飞溅造成损失。（3）平行测定两个试样。平行结果之差不大于1.0%。五、 六、 思考题1. 为什么说用烘干法测定的是

12、固体含量而不是树脂含量？2. 试述用常压烘干法和减压烘干法的优缺点。3. 如果你测试的结果不准确，请分析一下原因。实验六 游离甲醛的测定一、氨基树脂游离甲醛的测定法(一) 方法原理：在样品中加入氯化铵溶液和一定量的氢氧化钠，使生成的氢氧化铵和树脂中甲醛反应，生成六次甲基四铵，再用盐酸滴定剩余的氢氧化铵。 NH4 Cl + NaOH Na Cl + NH4OH 6 HCHO + 4 NH4OH （CH2）6N4 + 10 H2O NH4OH + HCl NH4Cl + H2O（二）仪器1. 电子天平：感量0.1mg。 2. 碘价瓶：250ml；3. 移液管：10ml； 4. 滴定管：25ml（酸

13、式）。（三）试剂1. 溴甲酚绿甲基红混合指示剂：三份0.1%溴甲酚绿乙醇溶液与一份0.2%甲基红乙醇溶液，混合摇匀。2. 0.1%混合指示剂：两份0.1%甲基红乙醇溶液与一份0.1%次甲基兰乙醇溶液，混合摇匀。3. 10%氯化铵溶液：称取10g氯化铵（化学纯）溶解于90ml蒸馏水中；4. 1N氢氧化钠溶液： 5. 1N盐酸标准溶液：配制：量取90ml盐酸（分析纯），注入1000ml容量瓶中用蒸馏水稀释至刻度。标定：称取1.6g于270300灼烧至恒重的无水碳酸钠（优级纯），溶于50ml蒸馏水中，加十滴溴甲酚绿甲基红混合指示剂（指示剂1），用1N盐酸溶液滴定至溶液由绿色变为暗红色，煮沸2分钟，冷

14、却后继续滴定至溶液呈暗红色。式中：N盐酸当量浓度；G无水碳酸钠的重量，克；V盐酸溶液的用量，毫升；0.05299每毫克当量碳酸钠的克数。G计算：N = V0.05299（四）操作步骤称取式样5g于250ml碘价瓶中，加50ml蒸馏水溶解（若样品不溶解于水，可用适当比例的乙醇与水混合溶剂溶解，空白试验条件相同）加入0.1%混合指示剂八至十滴，如树脂不是中性，应用酸或碱滴定至溶液为灰青色，加入10ml10%氯化铵溶液，摇匀，立即用移液管加入1N氢氧化钠溶液10ml，充分摇匀盖紧瓶塞，在2025温度下放置30分钟，用1N盐酸标准溶液进行滴定，溶液由绿灰青色红紫色，以灰青色为终点。同时进行空白实验。（

15、五）计算树脂游离甲醛含量用下式计算 F = 100%（V1-V2）N0.0300364G式中： F游离甲醛含量，百分数； V1空白试验所消耗的盐酸毫升数；V2试样所消耗的盐酸毫升数；N盐酸标准溶液的当量浓度；0.030036/41ml1N盐酸相当于甲醛的重量，克；G试样重量，克。 实验五 粘度的测定胶粘剂熔体或浓溶液的物态属粘流态，这时大分子链处于紊乱状态，链段之间互相缠结，故流动时产生内摩擦而呈现粘性。粘性的定量表征是粘度，它是克服内摩擦的一种量度。 粘度影响胶粘剂的流动性和润湿性。一、粘度及粘度的单位F/A =；dv= Fdv/drdrA式中F为作用与液层面积为A之上的推力，F/A称为剪切

16、应力；所产生的流动速度为V，其液层递降速度梯度dv/dr称为剪切速度。粘度是剪切应力与剪切速率之间的比例系数；当剪切应力一定时，粘度越大的液体，其剪切速率越小。按国际单位制（SI）规定，粘度单位为帕斯卡秒（Pas）。F =根据A dv/dr Ns m21 Pas = 1 牛顿秒即1 帕斯卡秒 = 1 米2粘度单位的定义为：1帕斯卡秒是指在流体内每米距离有1米/秒 速度差的速度时，在垂直于该速度梯度的面上，沿速度方向每1平方米面积产生1牛顿力的应力时的粘度。在工程单位制中，粘度单位为泊（P），厘泊（CP、1/100 P），是可以与国际单位制单位并用的单位。1 泊 = 1达因秒 厘米2 测粘度的仪

17、器很多，常用的有改良奥式粘度计，气泡粘度计，涂4粘度计，恩格拉粘度，旋转式粘度计等。改良奥氏粘度计结构比较简单，能对粘度进行精密准确的测定，应用广泛，是我国木材胶粘剂国家标准检验方法。气泡粘度计结构非常简单，测定方便迅速，但测定结果不准确、不精密，只能得到一个大致的粘度。气泡粘度计广泛应用于生产车间控制反应程度。本实验要求学生用上述两种方法测定液体胶粘剂的粘度，其他测定方法由学生选作或由教师做演示实验。二、涂4粘度计测定粘度涂4粘度计是短管粘度计的一种。使试式样通过短的细管而流出，测定一定体积的试样的流出时间而求粘度。涂4粘度计的上部为圆柱形，下部为圆锥形，锥形低部有可以更换的漏嘴，杯上部的凹

18、槽作多余试样溢出用。杯装在可以调节水平的架上。基本尺寸：容量：1001ml，漏嘴用不锈钢制成，孔高40.02mm，孔内径40.02mm，粘度计内部角度为8115，圆柱直径，500.2mm。操作步骤测定之前须用纱布蘸溶剂将粘度计内部仔细擦拭干净，在空气中干燥或用冷风吹干，对光观察粘度计漏嘴应清洁，然后将粘度计置于支架上。调整水平螺钉使粘度计处于水平位置。在粘度计下面放置150ml的烧杯或搪瓷杯，用手指赌注漏嘴孔，将调整至251的试样倒满粘度计，用玻璃棒将气泡和多余的式样刮入凹槽，然后松开手指使试样流出，同时立即按动秒表，当试样流丝中断时，立即按停秒表。式样从粘度计流出的全部时间（s）即为试样的粘

19、度。重复三次，求其平均值。两次测定值之差不应大于平均值的3%。三、用气泡粘度计测定粘度在玻璃管内注入试样和一定量的空气，由气泡的上升速度求粘度。气泡粘度计的构造如图三，由硬质玻璃制成。操作步骤将试样倒入气泡粘度计C处，塞上胶塞或木塞至B处。放入25的恒温水浴杯内，保温15分钟。然后取出粘度计，在倒转180时立即按动秒表，当气泡上端上升到D处时，按停秒表，所得秒数为式样粘度的秒数。重复测定两次，求出平均值。注：本实验在20恒温水槽中测定。四、用改良奥氏粘度计测定液体胶粘剂的粘度试样经过毛细管而流动，测定一定体积的试样经过毛细管所需时间以求粘度。改良奥氏粘度计毛细管部分有一定斜度，使下球D（测定球

20、）与扩张部分H（试样球）的液面中心在同一垂直线上，故可以改变压力差，减少倾斜误差。(一) 仪器1. 恒温水浴2. 温度计： 050水银温度计，精度0.1。3. 秒表：精度0.2S改良奥氏粘度计：其结构如图一。粘度计毛细管直径，根据试样粘度大小选定。常用的有1.2，1.5，2.0，2.5（）等。粘度计必须标定其常数。(二) 操作步骤测定时粘度计的选用，应根据试样流出时间而定。试样的流动时间须在50300秒范围内。粘度计应仔细洗涤干净，并烘干。先把水浴的温度调节到200.1（夏季用冰水调温）。将粘度计倒置，使A管上口浸没在试样中（见图二），用吸气球抽气，使试样升至标线E时停止抽气，立即将粘度计倒转

21、回正常位置。然后把盛有试样的粘度计夹在恒温水浴的夹子上，粘度计上半部分应保持垂直状态，水面浸没粘度计的上球B。保温15min后进行测定。（图一请见下页）用橡胶管接到粘度计A管上口，然后用吸气球抽气，使试样液面升到标线C以上，当试样液面流至标线C时，按动秒表，液面流至标线E时，按停秒表，记录时间。重复测定三次，平行测定结果之差不大于0.2S，求出平均值。（三）计算粘度按下式计算=tk 式中： 粘度，mPas； t 时间，s； k粘度计常数，mm2/s2； 密度，g/cm2(20)注：粘度计常数用已知粘度的标准油样来测定。不同直径的粘度计应选用不同粘度的标准油样。k按下式计算：k = V标 / t 式中：V标准油样运动粘度，单位厘斯（CSt），1CSt=1 mm2/s； t时间，s。七、 思考题：在各种粘度测定方法中，为了准确地测定粘度，需要共同注意的问题是什么？ 图一 改良式奥氏粘度计 图二 改良式奥氏粘度计抽样示意图A管身 B上球 C标线 D下球 E标线 F毛细管 G弯管部分 H扩张部分 I管身图 三 说 明 单位 内 径10.000.05A与B之距离约5B与C之距离81C与D之距离1001图三 气泡粘度计