聚乙烯醇缩甲醛胶的制备、游离甲醛的消除与测定

聚乙烯醇缩甲醛胶的制备、游离甲醛的消除

与测定

学 院 化学化工学院 指导老师 黄健涵 专业班级 应化1003班 姓 名 丁望 学 号 1505100617

2013年 05 月

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。

可作为甲醛消除剂的物质有很多种，本小组原打算使用亚硫酸钠作为甲醛消除剂，原理为：

OHC+HNa2SO3+H2OSO3NaHOCH2+NaOH

但实验室没有预先准备亚硫酸钠，因而使用的是之前小组定下的双氧水，反应式如下：

OHCH+H2O2HCOOH+H2O

而原配方中采用的是尿素，反应原理为甲醛与尿素生成羟甲基化合物，能与聚乙烯

醇中的羟基发生共价交联，对体系的性能影响不大。（杨静新等. 低甲醛树脂中游离甲醛的测定. 印染, 2006 (13): 38-39）。

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0.25 μg/5ml ，当采样体积为30L 时，最低检出浓度为0.008mg/m3。

甲醛的计算公式如下

甲醛（mg/m3）=W/Vn

其中 W—样品中甲醛含量，μg； Vn—标准状态下采样体积，L 。

三、 实验试剂与仪器

试剂：聚乙烯醇PVA1799 ；甲醛：36% ~ 38% ，盐酸：30% ，化学纯；

NaOH：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。

仪器：D-7401-50型电动搅拌器；电子恒温水浴锅DZKW-4，单列二孔；

TH-110F型大气采样器；722型可见分光光度计及配套比色皿；温度计；精密pH试纸；广泛pH试纸；大型气泡吸收管。

四、 实验步骤和现象

表一 聚乙烯醇缩甲醛胶的配方

药品名称 规格 质量/g PVA 1 799 10 HCHO 36%~38% 6 HCI 30% 0.8 NaOH 40% 0.6

0.6 尿素或甲醛消除剂 分析纯

H2O 120 自来水

1. 在300mL烧杯中加入120mL自来水，然后滴加HCl至pH=1.5~1.7，加入PVA升温。 现象：白色固体不溶。

2. 在不断搅拌下，85~90℃下，PVA全部溶解，得到透明胶状液体，但有白色不溶物，中间夹杂有些许细小气泡，一次性加入HCHO，是温度保持在89℃左右，反应40min，加入甲醛后散发刺鼻气味。 3. 水浴快速冷却至50~60℃，并用NaOH溶液调节pH至8~9 。 4. 将胶大致分为两份，一份加适量的尿素搅拌20min，另一份加入等量（质量）的H2O2，保温在60℃左右的水中。

5. 降温至40℃，胶液透明，都混有气泡，其中加入尿素的粘度略大，颜色也深一些，气泡相对较少，出料。 6. 进行甲醛的分析

6.1 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，加消除剂的取样32min中，加尿素的取样30 min。

现象：吸收管内溶液慢慢变为黄绿色，颜色不断加深。 6.2 绘制标准曲线。取8只10mL比色管，按照下表配置标准色列。

各管混匀后，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（g）绘制标准曲线。第6,7组吸光度大于一故舍去。 管号 水/ml

乙酰丙酮溶液/ml

表二 甲醛标准色列

0 1 2 3 4 5 6 7 5.00 4.90 4.80 4.60 4.40 4.00 3.00 2.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

甲醛标准溶液/ml 甲醛含量/μg

0 0 0.10 0.20 0.40 0.60 1.00 2.00 3.00 0.50 1.00 2.00 3.00 5.00 10.0 15.0

6.3 将采集的样品同样处理，移入比色皿中，测定其吸光度值，若数

值超过1，故稀释十倍再测其吸光度。 6.4 计算相应的甲醛含量并比较。

五、 实验结果

在414nm的波长下，得到的吸光度如下表

表三 吸光度的测定

编号 吸光度 0 -0.035 1 0.025 2 0.095 3 0.210 4 0.329 5 0.549 6 — 7 — 尿素 -- H2O2 --

稀释10倍后吸光度

-- -- -- -- -- -- -- 0.100 0.275

由此可知，拟合的线性方程为y=0.117x-0.028，R2为0.9988；故拟合结果是可信的。

由吸光度为0.100,加尿素的甲醛含量为10.9μg 由吸光度为0.275，加H2O2的甲醛含量是21.1μg 加尿素的甲醛浓度为0.681μg/L。 加H2O2的甲醛浓度为1.407μg/L.

六、

实验讨论

由此可见，在加入量相同的情况下，尿素处理甲醛的效果要优于双氧水，但实验过程中还发现，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，这可以从机理上加以解释。此外使用双氧水产生了大量微小的气泡，短时间内难以消除，静置后覆于胶表面，影响了胶的外观（可能会影响性能）。绘制的标准曲线的相关系数为0.9988，表明线性相关性很强，配制标准溶液无明显差错。

查室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量GB18583-2001可知溶剂型胶粘剂中有害物质限量值中游离甲醛<0.5g/kg,又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。

所以可知我们测得的甲醛含量过高，用尿素和双氧水对胶黏剂来进行甲醛消除还是不符合国家标准。

通风法是最传统的室内空气净化除甲醛方法，装修后一个月内使用通风法除甲醛效果最佳。不管房子是否含有甲醛，开窗通风也非常有必要，而且这个方法非常省时省力。但是，既然是最简单的空气净化法，通风法也存在不足，比如刮风下雨天气就不适宜使用通风法，不宜开窗。而且，通风法除甲醛耗时长，特别是刚装修的房子，需要通风好几个月，净化效果才会比较明显。

植物种植法也是最早出现也很普及的空气净化方法，还能给家里增添绿色，有益无害，可以长时间养植。据科学研究，很多绿色植物能吸附有害气体，净化室内空气，但是，植物种植法效果不好，如果空气中有害气体很多，或许植物也自身难保，受毒害而死。因此，植物种植除甲醛法效果不佳。

活性炭属于纯物理吸附，可以用来吸附很多种有害物质。活性炭除甲醛方法容易操作，将活性炭放在抽屉、衣柜等处就行。但是，活性炭饱和之后，就没有吸附的作用，而且，如果房间很大，活性炭吸附法除甲醛效果就大打折扣。

空气净化器是当前相对先进的一项净化除甲醛技术，可以用来净化各种有害物质，受到专家们的青睐。但是，并不是空气净化器除甲醛后，室内就没有污染，净化器也只能改善环境，不同空气净化器产品有不同的除甲醛效果，效果好的净化器价格也比较昂贵，不同除甲醛产品的有效年限也不太一样。

光触媒技术先进，多用于室内除甲醛，算是所有净化技术中，效果最好最持久的净化技术。光触媒除甲醛也没有二次污染。光触媒适用于室内、汽车等空气净化，曾被誉为\"最理想的杀菌净化新技术\"。不过，光触媒除甲醛产品品类众多，市面上不乏劣质光触媒除甲醛产品，而且光触媒除甲醛作业需要技术熟练工人，所以购买光触媒除甲醛产品还应该选择好品牌。首先需要光触媒除甲醛产品生产厂家提供相关部门有效检测报告，然后再通过感官鉴别方法判断光触媒净化除甲醛产品的品质。

七、 心得体会

甲醛比较刺鼻，在做实验时，要与加热装置保持一定的距离，由于没有三口烧瓶，只能用烧杯，烧杯用电动搅拌不方便，而且搅拌也不是很稳定，产物有部分没有反应，故在电动搅拌时还是用三口烧瓶较好。在测甲醛标准时，第六组与第七组的吸光度超出线性范围，应该将浓度降低，才能得到较好的标准曲线。