自制电木实验步骤是怎么样的?
实验材料和用具:苯酚晶体、37%甲醛水溶液、六次甲基四胺、烧杯
实验步骤:
1.称15克苯酚晶体,放在烧杯中。把烧杯放在温水里使其熔化,然后注入到一个150毫升的圆底烧瓶中。
2.再往圆底烧瓶中加入15克37%的甲醛水溶液,使它们充分混合,接着注入1毫升浓氨水。
3.配一个带有长玻璃管和实验用温度计的软木塞,把烧瓶口塞好。把烧瓶固定在铁架台上。慢慢地以小火加热,使混合液达到沸腾,不断轻轻地摇动烧瓶,把温度控制在95~98℃。仔细观察,当混合液变成乳白色并且有些黏稠的时候,把酒精灯移开,使其冷却。
4.冷却后,倒去上层的水,将下层乳白色(有时可能是红棕色)的物质倒入一个蒸发皿中。加热蒸发皿(不要加热过甚,否则影响后面的实验),时时用玻璃棒搅动,并经常蘸取少许,试其脆性,直至加热物冷却后发脆为止。这时停止加热,冷却。然后将其研碎,并混入2克六次甲基四胺,拌匀。
5.取一支干净的试管,将粉末装入试管压紧,在小火上缓缓烘烤。约20分钟后,一块结实坚硬的电木便做成了。
电木是塑料“家族”中的一个成员。它是电的不良导体,被广泛应用在电器材料上,如电器开关、灯头、电话机壳、仪表壳和一些机器的零件等等。故此人们就总是叫它“电木”。
这一反应的原理是:苯酚和甲醛混合后,在加热的情况下分子间就发生了反应,脱去水分子,是一种分子缩聚合反应。然后,苯酚和甲醛反应的生成物再相互进一步缩合联接起来,逐步成为高分子物质,即电木。所以我们看到烧瓶中的液体变得浑浊而有些黏稠起来。以后,又与六次甲基四胺混合加热,是为了使其进一步交错连接,成为更加巨大的立体型高分子物质。由于是甲醛和苯酚混合形成的,所以电木的学名叫酚醛塑料。
注意:甲醛和氨水都有强烈的刺激气味,甲醛还有一定的毒性;苯酚有剧烈的腐蚀作用,实验时一定不要让药品接触皮肤。实验要在通风的地方进行。至于往反应液中加入氨水,是为了加快甲醛和苯酚的反应速度。
一、背景介绍
酚醛树脂也叫电木,又称电木粉。原为无色或黄褐色透明物,市场销售往往加 着色剂 而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色,有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。不溶于水,溶于 丙酮 、酒精等 有机溶剂 中。苯酚醛或其衍生物缩聚而得。
酚醛树脂是世界最早人工合成和工业化生产的一类合成树脂,其原料易得,生产工艺简单,综合性能优良,应用非常广泛,因此研究酚醛树脂的制备方法,具有很高的社会意义和经济价值。酚醛树脂合成反应分为两步,首先是苯酚与甲醛的加成反应,随后是缩合及缩聚反应。
缩聚反应是指具有两个或两个以上官能团的单体,相互反应生成高分子化合物,同时产生有小分子(如 H2O、HX、醇等)的化学反应。酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚而成。反应机理是苯酚羟基邻位上的两个氢原子比较活泼,与甲醛基上的氧原子结合为水分子,其余部分连接起来成为高分子化合物——酚醛树脂。
酚醛树脂主要用于制造各种塑料、涂料、胶粘剂及 合成纤维 等
二、实验仪器
试管,烧杯,胶头滴管,酒精灯,石棉网,三脚架,药匙,玻璃棒,天平,量筒
三、实验试剂
苯酚,40%甲醛溶液,浓盐酸,乙醇
四、实验原理
苯酚和甲醛在酸性或碱性的催化剂作用下,通过缩聚反应生成酚醛树脂。
在酸性催化剂作用下,苯酚过量时生成线型热塑性树脂。
在碱性催化剂作用下,甲醛过量时生成体型热固性树脂。
五、实验装置
六、实验步骤及现象
1、往试管中加入2g苯酚和3mL甲醛溶液,再用胶头滴管加入3滴浓盐酸,放在沸水浴中加热。
2、当试管中反应物渐渐沸腾时,从沸水中取出试管,并用玻璃棒不断搅拌试管中的溶液,可以观察到有白色固体生成。
3、待试管冷却至室温,往试管中加入无水乙醇,发现固体不溶解。
4、再将试管放在沸水浴中加热,白色固体也不溶解。说明制得了酚醛树脂。
七、 缩聚反应的特点是:
(1)单体不一定含有不饱和键,但必须含有两个或两个以上的反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。
(2)缩聚反应的结果,不仅生成高聚物,而且还有副产物(小分子)生成。
(3)所得高分子化合物的化学组成跟单体的化学组成不同。
酚醛树脂也叫电木,又称电木粉。原为无色或黄褐色透明物,市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色,有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。不溶于水,溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。苯酚醛或其衍生物缩聚而得。
高温性能
酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性,即使在非常高的温度下,也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。正因为这个原因,酚醛树脂才被应用于一些高温领域,例如耐火材料,摩擦材料,粘结剂和铸造行业。
影响酚醛树脂的合成、结构及特性的主要因素:
(1)原料的化学结构;
(2)酚与醛的摩尔比;
(3)反应介质的酸、碱性;
(4)生产操作方法。
应用:
酚醛树脂主要用于制造各种塑料、涂料、胶粘剂及合成纤维等。
以苯酚和甲醛为例,反应分两步进行:
①苯酚和甲醛加成生成羟甲基苯酚。
②羟甲基苯酚脱水,缩聚成酚醛树脂。
酚醛树脂也叫电木,又称电木粉。原为无色或黄褐色透明物,市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色,有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。不溶于水,溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。苯酚醛或其衍生物缩聚而得。
固体酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质,因含有游离酚而呈微红色,实体的比重平均1.7左右,易溶于醇,不溶于水,对水、弱酸、弱碱溶液稳定。由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂。因选用催化剂的不同,可分为热固性和热塑性两类。酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能,广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。
液体酚醛树脂为黄色、深棕色液体,如:碱性酚醛树脂主要做铸造黏结剂。
合成原理
1 加成反应
在适当条件下,一元羟甲基苯酚继续进行加成反应,就可生成二元及多元羟甲基苯酚:
2 缩合及缩聚反应
缩合及缩聚反应,随反应条件的不同可以发生在羟甲基苯酚与苯酚分子之间,也可发生在各个羟甲基苯酚分子之间。
缩合反应不断进行的结果是缩聚形成一定分子量的酚醛树脂,由于缩聚反应具有逐步的特点,中间产物相当稳定因而能够分离而加以研究。
缩聚反应是缩合聚合反应的简称,是指单体之间相互作用生成高分子,同时还生成小分子(如水、氨、卤化氢等)的聚合反应。例如合成酚醛树脂的反应就是缩聚反应。合成酚醛树脂通常是以苯酚和甲醛为原料,在催化剂作用下,经缩聚反应而得到。
缩聚反应根据参加反应的单体种数又分为共缩聚和均缩聚,由不同种单体参加的缩聚反应称为共缩聚。如酚醛树脂的合成反应就是共缩聚,它是由苯酚和甲醛两种物质为单体的。由同种单体进行的缩聚反应称为均缩聚。如氨基酸聚合成多肽的缩聚反应就属均缩聚。
缩聚反应的特点是:
(1)单体不一定含有不饱和键,但必须含有两个或两个以上的反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。
(2)缩聚反应的结果,不仅生成高聚物,而且还有副产物(小分子)生成。
(3)所得高分子化合物的化学组成跟单体的化学组成不同。
实验制取
【原理】苯酚和甲醛在酸性或碱性的催化剂作用下,通过缩聚反应生成酚醛树脂。在酸性催化剂作用下,苯酚过量时生成线型热塑性树脂;在碱性催化剂作用下,甲醛过量时生成体型热固性树脂。
【操作】
(1)在25×200mm的试管中加入 4g化学纯苯酚和2.5mL化学纯甲醛溶液(密度约1.1g/cm3、浓度为36~38%),再加入1mL化学纯的浓盐酸,振荡均匀后塞上带有直玻璃管(长300mm)的橡皮塞。把上述试管固定在铁架台上,放在80~90℃的水浴中加热(如左图)。片刻后,试管中发生剧烈反应,反应后还要继续加热,直到生成粉红的固体树脂为止。取出固体树脂(用铁丝钩出),用水冲洗后得到热塑性树脂。
(2)在25×200mm的试管中加入2.5g化学纯苯酚和3mL化学纯甲醛溶液(浓度同前),再加入1mL化学纯浓氨水(浓度为25~28%),振荡均匀之后塞上带有直玻璃管(长300mm)的橡皮塞。把上述的试管固定在铁架台上,用沸水浴加热,直到混合物分成两层。当底层的树脂粘度增大时,取下试管用水冷却,等树脂固化后倒出,用水冲洗,得到黄色的热固性树脂。
【说明】
(1)苯酚和甲醛在碱性条件下反应,要比在酸性条件下反应慢。要使生成的树脂冷却后呈固体,必须加热半小时以上。
(2)苯酚和甲醛在碱性条件下是逐渐生成体型树脂的。开始生成的液态物是可溶于酒精、丙酮和碱性水溶液的树脂,叫做甲阶树脂。继续加热后,生成粘稠状的液体,冷却后成为脆性固体,能部分溶于酒精、丙酮,但不溶于碱性水溶液。它叫乙阶树脂(固体受热能软化)。再继续加热,才生成不溶不熔的体型树脂,叫做丙阶树脂。在课堂教学实验中制备,由于加热的时间不够,一般生成乙阶树脂。
(3)苯酚有毒,它的浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性,使用时要小心。如沾到皮肤上,要立即用酒精擦洗干净。
(4)苯酚在常温下是无色晶体,不易从瓶中取出。取用时先把装有苯酚的瓶子放在60~70℃的热水中,使晶体液化,再用长滴管吸出,滴入小烧杯中称量。
“电木”的问世
1905年的一天,德国化学家贝耶尔,在烧瓶里做关于苯酚和甲醛的实验,发现里面生成了一种粘稠的东西,他用水去洗,洗不掉,改用汽油、酒精等有机溶剂,还是不行,这使贝耶尔伤透了脑筋,后来他想尽千方百计终于把这块“令人讨厌”的东西弄下来了,贝耶尔松了一口气,随手把它丢在废物箱里。
过了几天,贝耶尔要把废物箱里的东西倒掉,这时他一眼又看到了那块东西,表面光滑发亮,有一种诱人的光泽,贝耶尔好奇地把它取出来,拿到火上烧烤,它不再变软了,摔在地上,它也不破裂,用锯子来锯,它竟然被顺利地锯开了,敏锐的贝耶尔立即想到,这可能是一种很好的新材料。
经过人们的实验,果然发现这曾经“令人讨厌”的东西,现在实在太“讨人喜欢”了。它不渗水,受热不变形,有一定的机械强度,又易于加工,而且还有很好的绝缘性,这对于刚刚兴起的电器工业来说,简直是太理想了。于是,它被广泛地用来生产电闸、电灯开关、灯头、电话机等电器用品,为此才获得了“电木”这个名称。到现在为止,电木仍是最重要、生产量最大、使用最普遍的一种塑料。
电木粉又称胶木粉,具有良好的绝缘性能,用于制造电器和日用工业品等。是主要以木粉为填料的酚醛塑料,经压制而成的.
当甲醛/苯酚(摩尔比)小于1时,可得热塑性产物,称热塑性酚醛树脂,即线型酚醛树脂,它不含进一步缩聚的基团,加固化剂并加热才能固化。如以六亚甲基四胺为固化剂,固化温度150 ℃,混以填料制成的模塑粉俗称电木粉。当甲醛/苯酚(摩尔比)大于1时,在碱催化下先得到甲阶段树脂,即热固型酚醛树脂,能溶于有机溶剂,甲阶段树脂含能进一步缩聚的羟甲基,因此不需加固化剂即能固化:加热下反应得到乙阶段树脂,又称半溶酚醛树脂,不溶不熔但可溶胀和软化。再进一步反应则得到不溶不熔的体型结构丙阶段树脂,也称不溶酚醛树脂。甲阶段树脂长期存放也能自行固化。
甲醛对人体造成毒害,多是以气体刺激眼口粘膜和被人吸入体内。要避免这种危害可以想到两种方法。一、用油漆多次涂刷胶合板材的全部表面,阻止分解的甲醛气体向外界扩散。多次涂刷所有的表面,这一点大多人家不能做到,否则成本将高于使用实木。二、将扩散到空气中的甲醛气体或在其扩散到空气中之前将之除掉。这是目前打着“高科技”口号的厂商运作的起点。
还是醇的特征官能团.
(2)苯酚的取代反应,发生在苯环上.在苯酚的分子中,苯基影响了与其相连
的羟基上的氢原子促使其较易电离,
显示了比醇中羟基上的氢原子有较明显的酸性
而羟基
则反过来能影响与其相连的苯基上的氢原子更活泼,
更容易发生取代反应.
这是分子中官能
团相互影响,相互制约的有力证明,它们是矛盾的又是统一的,二者存在于同一物质之中.
(3)苯酚和
FeCl3
溶液的显色反应
望采纳谢谢
因为苯酚是酚醛树脂的主要原料。我们常见的开关,插座就是酚醛树脂做的,俗称电木,因为其良好的绝缘性能和阻燃性能。日本的积水化学,用发泡的酚醛树脂在工厂里生产房子的墙体,工业流水化的制造房子,主要成分就是酚醛树脂。