试验一抗皱整理剂的合成.docx

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试验一抗皱整理剂的合成

实践教育中心

实验指导书

（适合于轻化工程专业）

南京工业大学

二○一〇年十一月

实验一抗皱整理剂2D树脂的合成

【实验目的】

用于棉织物和涤/棉混纺织物防皱整理品种很多，但TMM树脂和2D树脂应用的较为普遍。

TMM树脂学名为三羟甲基三聚氰胺，它属于自身缩合型防皱整理剂。

2D树脂（即DMDHEU树脂）学名为二羟甲基二羟基乙烯脲，它属于纤维反应型防皱整理剂。

通过本实验，使学生了解常用树脂的合成方法以及树脂初缩体固含量的测定方法，并制得2D树脂，以供织物防皱整理工艺实验和树脂初缩体分析实验之用。

【实验原理】

2D树脂（即DMDHEU树脂）学名为二羟甲基二羟基乙烯脲，是由尿素、乙二醛和甲醛三者在弱碱性介质中反应而得到的树脂除缩体。

其合成--般分为两步进行，即：

反应的理论摩尔比为尿素:

乙二醛:

甲醛＝1:

1:

2，而实际的制备摩尔比为尿索:

乙二醛:

甲醛＝1:

1:

1.8～2。

2D树脂实际制备时有两种方法，一种是两步合成法，一种是一步合成法，前者虽反应时间较长，但易于操作，树脂质量较稳定，故常用此法。

树脂初缩体的浓度是以固含量来表示的。

常用的测定方法是烘干法。

所得固含量的计算公式为：

【仪器与药品】

一、仪器

三口烧瓶（250mL）、烧杯（100mL）、量筒（10mL，100mL）、温度计（100℃）、称量瓶、分析天平、电动搅拌器、铁架台、通用夹、电炉、水浴锅、烘箱。

二、药品

盐酸（C.P.）、纯碱（C.P.）、三乙醇胺、尿素、甲醛、乙二醛（以上为工业品）。

【操作步骤】

2D树脂的制备（采用两步合成法）

1．投料配比

尿素（100％）13g

乙二醛（49%）25mL

甲醛（37%）32mL

水10mL

第一步反应中用25%纯碱调节pH＝5-5.5，第二步反应中用25%纯碱调节pH＝8.2-8.5。

2．操作

量取49%乙二醛溶液置于三口烧瓶中，在水浴上升温至35℃后停止加热，并在搅拌下加入尿素，再用25％纯碱调节pH=5-5.5，加水10ml。

继续升温至45℃时，移去水浴，此刻反应物温度将继续上升，可用冷水浴控制反应温度为50℃±1℃，注意切勿超过52℃。

在此温度下搅拌3小时，第一步反应即可完成。

然后再加入37％甲醛溶液，用25％纯碱调节pH＝8.2-8.5。

再在热水浴和冷水浴上保温50℃±1℃，继续搅拌3小时。

冷却至室温，用盐酸调节pH＝6-6.5，再加入90mL水，得到的初缩体溶液的固含量约为30％。

所配溶液保存待用。

（三）树脂固含量的测定

将称量瓶置于105-110℃烘箱中烘干至恒重。

再在称量瓶中准确称取1g树脂初缩体溶液。

然后把称量瓶的盖子打开一起置于烘箱中烘至恒重（约需3-4小时），则：

式中：

A：

烘干至恒重的称量瓶重量

B：

初缩体烘前的重量

C：

放有初缩体并烘干至恒重的称量瓶重量

【结果与讨论】

1．什么是自身缩合型树脂？

什么是纤维反应型树脂？

实验二多元羧酸抗皱整理剂的合成

【实验目的】掌握迈克尔加成反应的反应原理，掌握相转移催化的原理及应用。

探索采用迈克尔加成反应制备多元羧酸的新型方法，确定实验步骤。

并将得到的产物进行抗皱整理，探讨该整理剂的抗皱效果。

【实验原理】

国内外近年来对棉织物的低甲醛或无甲醛化学抗皱整理的研究非常多,其中多元羧酸1,2,3,4一四羧酸丁烷（BTCA）是一种性能优良的无甲醛防皱整理剂，但存在成本过高，国内很多印染厂家无法承担的矛盾。

活泼亚甲基化合物的迈克尔加成反应是有机合成中制备多羰基化合物的一类重要反应，对其反应体系的研究一直受到广泛的重视。

迈克尔加成反应反应原理如下：

【实验药品】

盐酸（C.P.）、氢氧化钠（C.P.）、丙二酸二乙酯、丙烯酸甲酯、聚乙二醇1000，碳酸钾，正己烷。

本实验采用丙二酸二乙酯和丙烯酸甲酯为主要原料，利用活泼亚甲基化合物的迈克尔反应，以PEG（聚乙二醇）1000作相转移催化剂，以无水碳酸钾为碱剂，正己烷为溶剂，进行合成得到多元羧酸目标产物4，4-二甲酸基-1，7-庚二酸。

反应方程式如下：

【操作步骤】

在装有回流冷凝器的四口瓶内，加入0.05mol丙二酸二乙酯（8g）和30ml正己烷，加入0.02mol（2.76g）无水碳酸钾和0.5gPEG1000，混合均匀后，缓慢滴入0.1mol丙烯酸甲酯（8.6g），回流搅拌反应4h。

到确定时间后，冷却，抽滤、过滤得到有机层，减压蒸馏除去正己烷，得到固体产品（I）。

在装有回流冷凝器的四口瓶内，加入定量丙二酸二乙酯与丙烯酸甲酯的迈克尔加成产品（I），用20％NaOH水溶液70℃水解4h，抽除甲醇后，加入1mol/LHCl溶液调节pH值至3～4，得到多元羧酸溶液。

【结果与讨论】

1分析迈克尔加成反应的反应原理？

2分析本实验中PEG1000的作用？

3本实验制备多元羧酸的反应方程式？

实验三5-甲基-2-氨基-1,3,4-噻二唑的制备

[目的与要求]

掌握5-甲基-2-氨基-1,3,4-噻二唑的制备方法和原理，熟悉重结晶的基本过程。

[原理]

合成5-甲基-2-氨基-1,3,4-噻二唑的方法有多种，本实验是利用硫代氨基脲与乙酸反应合成的

反应式：

[仪器与药品]

（1）仪器：

250ml四口烧瓶，球形回流冷凝管，搅拌器，布氏漏斗

（2）药品：

硫代氨基脲，乙酸，盐酸，氢氧化钠

[步骤]

将4g（0.011mmol）硫代氨基脲加人100mL的四颈烧瓶中，再加人2.5mI.（0.011mmol）冰乙酸和12mL36%的浓盐酸，110℃回流搅拌3小时，冷却，用20%氢氧化钠中和至pH值8-9，再用冰水冷却15分钟，抽滤，洗涤干燥得粗产品，用水重结晶得白色固体,熔点224-225℃（分解），收率74%。

思考题

1写出反应的历程。

2用氢氧化钠中和的目的。

实验四荧光增白剂PEB的合成

[目的与要求]

掌握荧光增白剂PEB的制备方法。

掌握用乌洛托品甲酰基化反应和Knoevenagel反应的机理。

[原理]

1、2-羟基-1-萘甲醛的制备

β-萘酚与六次甲基四胺在浓硫酸的催化下甲酰基化反应制备2-羟基-1-萘甲醛。

反应式：

2、荧光增白剂PEB的制备

在叔胺存在下，采用传统的Knoevenagel方法，2-羟基-1-萘甲醛与丙二酸二乙酯反应生成荧光增白剂PEB。

其中所用原料丙二酸二乙酯结构中含有两个活泼氢，在醋酸酐作用下易与萘甲醛中的醛基反应脱水而成双键中间体，再经环合即成荧光增白剂PEB，本反应不需其它活化催化剂。

反应式：

[仪器与药品]

（1）仪器：

250ml四口烧瓶，温度计，球形回流冷凝管，搅拌器，滴液漏斗，布氏漏斗

（2）药品：

冰醋酸；β-萘酚；浓硫酸；六次甲基四胺；醋酸酐；丙二酸二乙酯；三乙胺；碳酸钠

[步骤]

1、2-羟基-1-萘甲醛的制备

在装有搅拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的四口烧瓶中加人15m1醋酸，搅拌下加入10.5gβ-萘酚和12g六次甲基四胺，边搅拌边升温。

当温度达90℃时，滴加浓硫酸9m1（约1.5-2小时滴加完），加毕，于97℃下搅拌反应2.5小时。

冷却后加95m1水稀释，静置析晶。

过滤，滤饼用水洗至中性，于50℃干燥，得到约11g2-羟基-1-萘甲醛，产品收率为85.5%。

测得熔点为79.8-80.4℃（文献值为80-81℃）。

2、荧光增白剂PEB的制备

将上述制得的11g2-羟基-1-萘甲醛加人四颈烧瓶中，同时加入l5g丙二酸二乙酯、3ml三乙胺、18g醋酸酐，在130℃下加热搅拌回流6小时。

停止加热后继续搅拌冷却至80℃以下，静置一段时间，过滤，并用10%的碳酸钠溶液洗涤滤饼，再用清水洗涤。

然后将滤饼放人100m1烧杯中，加人l0ml乙醇，加热溶解。

冷却、过滤，滤饼用少量乙醇冲洗，然后于50–60℃干燥，粉碎后得到淡黄色粉末状固体，产品收率约80%。

测得熔点为110-115℃（文献值为115-117℃）。

思考题

1总结甲酰基化反应其他方法。

2写出第二步反应的反应历程。

实验四纤维的识别

一、实验目的

随着纤维制造技术的发展和日趋完善，可用于纺织的纤维品种就更多，更复杂，尤其是合成纤维的发展更是异军突起，加之混纺品种的日益增多，纺织成品的花色品种更加繁多，因此对纺织纤维的认识和鉴别就显得更加重要，只有在对纺织品纤维有一定认识的基础上，才能根据纤维的具体情况制定出合理的染整加工工艺。

（一）熟练掌握普通生物显微镜的结构、原理和正确的使用方法

（二）掌握鉴别纺织纤维的几种常用方法

（三）认识并能区别常用纤维

二、实验内容

当前，用于纤维鉴别的方法很多，常用的有感官法、燃烧法、化学试剂法、显微镜观察法等，此外还有纤维着色法，密度梯度管测纤维比重法等。

一般情况下采用单一方法是无法得出准确结论的，通常需几种方法相互补充，综合进行，才能得出准确结论。

本实验主要学习显微镜观察法、燃烧法和化学试剂法等三种常用的纤维鉴别法。

三、实验药品、材料和仪器

1、试样

棉、麻、粘胶、桑蚕丝、羊毛、涤纶、锦纶、腈纶、维纶

2、药品

氢氧化钠5％

硫酸　　　　　　　　　　　　70％

蚁酸　　　　　　　　　　　　88％

间甲苯酚　　　　　　　　　　　浓

硝酸　　　　　　　　　　　　　浓

甘油

火棉胶　　　　　　　　　　　　5％（以乙醇、乙醚做溶剂）

乙醚

3、仪器

　　镊子　　　　　　　　　　　　　1把

　　剪刀　　　　　　　　　　　　　1把

　　煤气灯　　　　　　　　　　　　1只

　　试管　　　　　　　　　　　　　12只

试管夹　　　　　　　　　　　　1只

试管架　　　　　　　　　　　　1只

烧杯　800、50、25毫升　　　　　各1个

石棉网　　　　　　　　　　　　1块

显微镜　　　　　　　　　　　　　1台

载玻片　　　　　　　　　　　　　4块

盖玻片　　　　　　　　　　　　　4块

哈氏切片器　　　　　　　　　　　1台

刀片　　　　　　　　　　　　　　1把

玻璃棒　　　　　　　　　　　　　2只

温度计　　　　　　　　　　　　　1只

四、实验步骤

（一）燃烧试验

燃烧试验是依据纤维发生燃烧前后所产生的不同现象来鉴别纤维，也是纤维鉴别中最简单的方法，因此，常将它作为第一个检验方法。

试验时，将煤气灯点着，并调节成小火，然后用镊子钳住少量纤维的一端，将另一端趋近火源，移入火焰，然后迅速移开。

观察并记录各种纤维在接近火焰，在火焰中以及离开火焰时所发生的现象，来判断纤维的类别。

（二）显微镜观察法

此方法是利用显微镜观察未知纤维的纵向和横截面形态特征，对照纤维的标准显微镜照片和标准资料来鉴别各种未知纤维，此方法最适合于鉴别有着独特、固定外观形态的天然纤维。

1．纤维纵向观察

（1）取10～20根纤维，梳理平直，用右手将纤维按在载玻片上，用左手将纤维理直，然后放上盖玻片，在其对顶二角上滴一小滴甘油，使盖玻片粘着。

（2）将显微镜面对北光，板动显微镜镜臂，使其倾斜，以便观察。

（3）将适当倍数之目镜（一般用15倍）放在镜筒上，将适当倍数之物镜（一般用低倍8倍，高倍45倍）转至镜筒中心线上（起初观察时使用低倍物镜）以便调焦。

（4）用左眼在目镜上观察，将集光镜升至最高处，并用光圈调节器将光圈放至最大，然后调节反光镜角度，使目镜中呈最强而又均匀的光度为止

（5）用粗调器将物镜略微升高，将试样连玻片放在夹持器中

（6）旋转粗调器，使物镜下移接近载玻片（注意不能触及盖玻片），移动载物夹持器，使试样移至物镜下方。

（7）自目镜下视，用粗调器慢慢的升起镜筒，使物镜渐渐上升，至见到物像时立即停止。

如试样未对准物镜，可移动载物夹持