精细化工专业实验.docx

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精细化工专业实验

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精细化工专业实验

南阳理工学院

生物与化学工程系精细化工研究室

二00三年十一月

目录

1.

一,涂料实验

一,实验目的

涂料是精细化工的一个重要组成部分.在专业课的基础上,进一步掌握涂料中的所用树脂的合成工艺,涂料质量控制,涂料的配制方法与工艺,涂料应用及性能检测等有关知识和能力.进一步培养学生的工程意识,进一步培养学生的专业实践技能和素质.

二,实验要求

1.掌握涂料生产的基本原理及生产的基本方法.

2.掌握涂料产品质量控制,涂料性能检测的方法.

实验一醇酸树脂的合成,清漆和色漆的配制及应用性能测试

醇酸树脂是指由多元醇,多元酸（或酸酐）与脂肪酸制成的树脂总称.

中油度醇酸树脂的合成（醇溶剂法）

配方

苯二甲酸酐（工业）33.02

甘麻油（98%,工业）15.17

亚麻油（双漂）51.81

黄丹0.01

200号油漆溶剂油70.00

二甲苯（工业）14.00

技术规格

不挥发组分,%50±2

粘度,加氏管25℃,秒4.5～7.5

（1:

1200号油漆溶剂油）

酸值<1.5

颜色（铁钴比色计）,号<8

油度,%54

操作步骤及合成工艺

实验室装置和工业生产流程见下图

亚麻油,甘油全部加入反应釜内,开动搅拌,升温,通入二氧化碳（或N2）,在45～55分钟内升温到120℃,停止搅拌加入黄丹,再开动搅拌.

在2小时内升温于220±2℃,保持到取样测定无水甲醇容忍度为5（25℃）即为终点.在醇解时放掉分水器中的水,并将二甲苯准备好.

醇解后,在20分钟内分批加入苯二甲酸酐,以不溢锅为准.

加完苯二甲酸酐停止通入二氧化碳（或N2）,立即从分水器加入锅内总量的45%的二甲苯,同时升温.

用2小时升温到200±2℃,保持1小时.

再用2小时升温到230±2℃,保持1小时后开始取样测粘度,酸值,颜色,作好记录,粘度的测定为:

样品:

200号油漆溶剂油=1:

1（重量）,25℃,加氏管.

当粘度达到6～6.7秒时,立即停止加热,抽空至稀释罐,冷却到150℃加入200号油漆溶剂油,二甲苯制成树脂溶液.

冷却到60℃℃,℃,相对温度65±5%

表干,（小时）≤6

实干,（小时）≤18

酸值≤12

硬度≥0.3

弯曲试验（毫米）1

耐冲击强度,（公斤,厘米）50

附着力,划圈法（级）≤2

耐水性（浸25±1℃蒸馏水24h）允许微变后,3h内恢复

耐汽油性（浸25±1℃的汽油）允许稍失光,1h内恢复

而油性（25±1℃的变压器油中24小时）外观不变.

3.用途:

家具漆或色漆的罩光,也可作一般性中等绝缘漆.

4.制造:

按配方混匀,过滤.

（二）醇酸树脂磁漆

中油度醇酸树脂磁漆是醇酸树脂磁漆中产量最大的一种,它干燥快,具有良好的光泽,附着力强,漆膜坚硬,耐汽油和润滑油,并有良好的耐候性,可常温干燥,也可烘干,宜于喷涂,刷涂比油性漆困难,"口紧"不宜往复刷,主要用于金属表面,也可用于木器上,户内外使用均可.

1配方（浅灰）

组分

质量分数

醇酸树脂（前面全成的产品）

70.00

钛白粉（金红石型）

19.20

柠檬黄

0.39

铁蓝

0.20

碳黑（通用）

0.25

黄丹

0.07

环烷酸铅（12%）

2.00

环烷酸钴（3%）

0.20

环烷酸锰（3%）

0.80

环烷酸锌（3%）

0.94

环烷酸钙（2%）

1.24

硅油（1%）

0.40

双戊烯

2.4

二甲苯

1.91

2.技术规格

名称

规格

漆膜颜色和外观

符合标准样板在色差范围,平整光滑

粘度（涂—4杯,秒）

60～90

细度（刮板细度计）微米

≤20

遮盖力克/平方米

≤55

干燥时间（表干,25±1℃相对湿度65±5%）

≤5小时

干燥时间（实干,25±1℃相对湿度65±5%）

≤15小时

烘干,60～70℃,小时

≤3（允许漆膜发暗）

光泽（光电光泽计）,%

≥90

硬度

≥0.25

耐冲击强度（公斤,厘米）

50

弯曲实验,毫米

1

附着力（划圈法）,级

≤2

耐水性（浸于25℃蒸馏水,5小时）

允许轻微失光,发霉有小泡,于3小时内恢复

耐汽油性（25℃,5小时）

不起泡,不起皱,允许失光1小时内恢复

3.制造

将颜料混合,经研磨机研磨成色浆,调漆,过滤.

醇酸树脂漆性能的测定

醇酸树脂漆性能的测定

主要测定颜色,粘度,酸值,细度

细度测定（GB753.1—86）

1确定最适宜的细度计规格和试样的近似研磨细度,进行3份平行测定.

2将彻底冼净的细度计放在水平,平坦,不会滑动的平面上.

3将足够量的样品倒入沟槽的深端,并使样品略有溢出,注意在倾倒样品时勿夹带空气.

4用两手的大拇指和食指捏住刮刀,将刀的刀口放到细度计沟槽的深端,与细度计的表面相接触,平放刮刀的长边平行于细度计的宽边,而且要将刮刀置于细度计的表面,使刮刀与槽的长成直角.在1-2秒内使刮刀以均匀速度刮过整个表面到沟漕深度为零的一端,要施加足够的压力于刮刀上,以使沟槽中充满试样,多余的试样则被刮下.

5从刮样完了后不超过3秒时间内,以如下方法从侧面观察细度计,观察时,视线与沟槽的长边成直角,且和细度计表面的角度不大于30度,同时要在易于看出沟槽中样品状况的光线下观察.

6观察试样首先出现密集颗粒点之处,特别是在横跨沟槽3mm宽的条带内,在含有5～10个颗粒的位置,在密集颗粒点出现之处的前面可能出现的分散的点可不理会,确定此条带上限的位置,读数精确程度分别为:

对量程100μm的细度计为5μm

对量程50μm的细度计为2μm

对量程25μm的细度计为1μm

对量程15μm的细度计为0.5μm

2,酸值测量（GB6743—86）

1酸值:

中和1克产品不挥发物中的游离酸所需KOH毫克数.

试剂与试样

℃.

℃,

2.3℃

将过氧化苯甲酰溶于单体混合物中,滤清.

将单体混合物（已加引发剂）慢慢滴入热溶剂进行聚合反应（滴加过程需要2.5-3h）,注意开始要滴得慢一些.聚合反应开始后温度允许由于反应放热而稍有升高,但应注意控制滴加速度勿使升得太快,滴加完毕,温度一般在111-120℃之间.

在回流温度下保持4小时,控制不挥发份47.5%以上,出料.

注意事项:

开始滴加时应放慢速度,否则滴加了大部分单体后尚未开始聚合,待开始聚合时,因单体浓度过高,会突然剧烈反应放出大量热,出现危险.

滴加速度也影响分子量大小和分子结构的均匀度,滴得慢时分子量较小,但分子结构可能均匀;滴得快时分子量较大,分子结构均匀性较差.

配料及引发剂比例必须准确,对分子量影响很大.

引发剂用量及反应温度对反应时间有直接影响,引发剂用量高,温度高,只需较短时间就可得到较高转化率;引发剂用量少,反应温度低,必须延长保温时间以满足转化率要求,一般要求转化率不低于95%.

反应过程中通过测定粘度确定反应进行情况.

二,热塑性丙烯酸酯清漆的制备

清漆

配方

上述树脂溶液30.00

硝酸纤维素（含醇30%,粘度0.5秒）21.40

苯二甲酸二丁酯3.00

苯二甲酸二辛酯3.00

醋酸丁酯25.00

丁醇7.60

甲苯10.00

（2）配方分析:

本配方加有硝基纤维素提高了光泽和抛光打磨性能,色泽可接近水白并能长时间保持不变,可用作木器清漆.

磁漆

配方

上述树脂溶液30.00

硝基黑片（炭黑13.3%硝基纤维素63.9%,苯二甲酸二丁酯22.8%）15.7

硝酸纤维素（含醇30%,粘度0.5秒）7.10

苯二甲酸丁苄酯2.42

醋酸丁酯25.00

丁醇10.00

丙酮9.78

（2）配方分析:

按不挥发份计,硝基纤维素:

丙烯酸酯树脂:

增塑剂为1:

1:

0.4,有较好的抛光打磨性能及保光保色性能,可作轿车磁漆.

（3）工艺:

同醇酸树脂磁漆.

三性能检测:

同醇酸清漆及色漆.

实验三环氧树脂漆的制备

一,环氧树脂概述

含有两个或两个以上环氧基团的树脂称为环氧树脂.环氧树脂分为缩水甘油类和非缩水甘油类,环氧氯丙烷和其它相关原料制得的树脂即属于缩水甘油类,此类可用于涂料制备.

环氧树脂本身是热塑性半制品的树脂,是涂料的成膜材料,固化后形成交联状的环氧树脂涂料,对金属（铁,铝等）,陶瓷,玻璃,混凝土均有良好的附着务,抗化学性较优,耐碱,涂料膜具有一定的韧性,同时还具有优良的电绝缘性,但耐老化,室外耐候性差.环氧树脂是常规的良好涂料之一,环氧树脂在酮,醚,醇,酯,氯化烃及某些混合剂中有良好的溶解性.

二,环氧树脂的合成

环氧树脂一般采用环氧氯丙烷和双酚A反应制得.

反应原理

原料来源

环氧氯丙烷:

环氧氯丙烷一般由丙烯经氯化,水解,脱水而得.

CH2═CH—CH3CH2═CH—CH2Cl

O

╱╲

Cl—CH2—CH2—CH2—OHCl—CH2—CH——CH2

双酚A:

双酚A由苯酚与丙酮缩合而得,双酚A为白色片状,分子量228,BP220℃（533.3p）,‖

2—OH+CH3—C—CH3—→HO——C——OH

反应过程:

环氧氯丙烷应过量

HO——C——OH+NaOHHO——C——O-

0-

+H2O+Na+HO——C——O—CH2—CH—CH2Cl

HO——C——O—CH2—CH—CH2+NaCl

\/

O

CH2—CH—CH2—O-[-—C——O—CH2—CH—CH2—O-]-n—

\/

O

C——O—CH2—CH—CH2

\/

O

N值大小,取决于投料时二者比例.

上述反应过程得知:

环氧氯丙烷和双酚A不直接反应,而是在氢氧化钠存在下首先是双酚A形成苯氧基负离子再与环氧氯丙烷反应,此反应属于SN2反应类型,苯氧基负离子属于强亲核试剂,所以很容易进攻环氧基上位阻较小的α-碳原子.但也有极少量苯氧基负离子进攻β-碳原子（即仲碳）,这样就可能生成了不能闭环的有机氯端基,降低了树脂的官能度,并使形成的环氧树脂涂料电性能下降.

另外,反应过程中,也有少量的环氧基水解,生成二元醇（Cl—CH2—CHOH—CH2OH）,如此也降低了树脂的官能度（理论是f=2,实际为1.9左右）.

为了促进树脂合成反应进行顺利,产,质均优,则需要适当加大环氧氯丙烷的量,且注意控制反应温度和时间,再者,注意控制软化点,因控制软化点,可得到质量一致的产品（分子聚合度比较均一）环氧树脂软化点:

低分子量环氧树脂软化点100℃聚合度>5

低分子量环氧树脂合成:

（以E-44为例）

采用二步法,其优点可避免环氧基团水解,提高环氧氯丙烷回收量,促使料耗降低.

工艺流程

原料及配比

双酚A:

规格（冻点）154℃,游离酚≤0.15%,Fe≤0.8mg/L（0.8ppm）

颜色APHA最高难度100（50%溶液）

环氧氯丙烷:

工业级

NaOH:

工业级（30%水溶液）

双酚ANaOH溶液

环氧氯丙烷

苯

苯

配方:

双酚A:

0.5mol

环氧氯丙烷:

1.35mol:

NaOH水溶液:

①0.718mol

②0.388mol

3.实验步骤及操作:

将双酚A及环氧氯丙烷计量后置入适当的烧杯中,水浴上加热至70℃（内温）,搅拌使共溶解.

溶解后,将料液移入三口反应瓶中,搅拌下加热至50-55℃.

将NaOH溶液①约于4h内滴加到反应瓶中（温度控制在50-55℃）.

碱液滴完后,在55-60℃下搅拌维持反应4h.

减压回收过量的环氧氯丙烷（控制温度85℃,压力21.33Kpa）,环氧氯丙烷经冷凝回收后再用.

在反应瓶中加入苯（或甲苯）,搅拌并加热至70℃