第一篇 精细化工实验基本知识

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1 广 东 食 品 药 品 职 业 学 院 教 材 精 细 化 学 品 生 产 工 艺 实 验 实 训 指 导 书 主 编 邰 晓 曦 孙 婧 傅 中 2010 年 5 月

2 学 使 用 编 写 说 明 本 实 训 教 材 供 我 院 高 职 安 全 技 术 管 理 专 业 ( 精 细 化 学 品 生 产 与 安 全 控 制 方 向 ) 和 应 用 化 工 技 术 专 业 教 高 等 职 业 教 育 旨 在 培 养 实 用 性, 应 用 性, 技 术 性 高 级 人 才, 因 此 在 理 论 教 学 内 容 体 系 应 体 现 实 用 性 和 应 用 性, 注 重 基 础 知 识 的 掌 握 ; 在 实 验 实 训 操 作 中 应 学 会 将 所 学 的 专 业 理 论 知 识 应 用 到 实 践 中 去, 培 养 学 生 解 决 实 际 问 题 的 能 力 精 细 化 学 品 生 产 工 艺 是 我 院 安 全 技 术 管 理 专 业 必 修 的 专 业 核 心 课 程, 也 是 应 用 化 工 技 术 专 业 的 一 门 重 要 专 业 课 程, 对 学 生 们 日 后 从 事 精 细 化 学 品 的 生 产, 配 方 研 究 和 化 学 品 管 理 工 作 有 着 重 要 的 理 论 指 导 意 义 精 细 化 学 品 种 类 繁 多, 本 课 程 以 模 块 教 学 的 形 式 重 点 对 日 用 化 学 品, 香 精 香 料, 胶 粘 剂, 涂 料, 油 墨 等 产 品 进 行 讲 述, 同 时 兼 顾 介 绍 了 其 它 类 型 的 精 细 化 学 品 鉴 于 此, 本 指 导 书 安 排 了 相 应 的 实 验 实 训 项 目 供 学 生 选 做 同 时 在 本 指 导 书 中 对 油 墨 一 章 做 了 比 较 详 细 的 阐 述, 以 弥 补 教 学 教 材 上 的 不 足 本 书 力 求 体 现 学 做 结 合 的 当 代 职 业 教 育 理 念, 更 有 利 于 培 养 技 术 应 用 能 力 ; 强 调 精 细 化 学 品 实 验 开 发 的 基 本 程 序 及 基 本 能 力 培 养, 有 利 于 达 到 举 一 反 三 的 效 果 ; 坚 持 规 范 化, 标 准 化, 经 济 性, 安 全 性 等 意 识 的 培 养, 有 利 于 工 程 规 范 的 养 成 由 于 编 者 水 平 有 限, 时 间 仓 促, 缺 点 和 错 误 在 所 难 免, 恳 请 师 生 批 评 指 正

3 目 录 第 一 篇 精 细 化 工 实 验 基 本 知 识 1 一 实 验 室 守 则 1 二 实 验 室 的 安 全 与 环 保 1 三 实 验 室 事 故 处 理 办 法 3 四 实 验 室 常 用 玻 璃 仪 器 4 五 常 见 实 验 装 置 示 意 图 7 六 精 细 化 工 实 验 中 常 见 的 操 作 技 术 11 七 精 细 化 工 实 验 方 案 的 确 定 30 八 撰 写 实 验 报 告 38 第 二 篇 精 细 化 学 品 实 验 实 训 项 目 选 编 39 单 元 模 块 一 日 用 化 学 品 39 单 元 模 块 二 香 料 与 香 精 53 单 元 模 块 三 胶 粘 剂 61 单 元 模 块 四 涂 料 71 单 元 模 块 五 油 墨 78 单 元 模 块 六 其 它 精 细 化 学 品 95

4 第 一 篇 精 细 化 工 实 验 基 本 知 识 学 习 目 标 了 解 精 细 化 工 实 验 室 的 基 本 配 置, 实 验 室 的 基 本 规 范, 初 步 认 识 精 细 化 工 实 验 常 用 的 仪 器 和 设 备, 了 解 它 们 的 用 途 与 用 法, 明 确 实 验 室 常 见 单 元 操 作 的 用 途, 了 解 实 验 的 程 序 实 验 数 据 的 记 录 实 验 中 误 差 的 表 达, 实 验 结 果 的 评 价, 报 告 的 编 写 等 方 面 的 知 识 一 实 验 室 守 则 为 了 保 证 实 验 的 顺 利 进 行, 培 养 严 谨 的 科 学 态 度 和 良 好 的 实 验 习 惯, 创 造 一 个 高 效 能 和 清 洁 的 工 作 环 境, 在 精 细 化 工 实 验 室 进 行 实 验, 必 须 遵 守 下 列 实 验 室 规 则 1. 实 验 前, 必 须 做 好 预 习 报 告, 明 确 实 验 目 的, 熟 悉 实 验 原 理 和 实 验 步 骤 ; 2. 实 验 操 作 开 始 前, 首 先 检 查 仪 器 种 类 与 数 量 是 否 与 需 要 相 符, 仪 器 是 否 有 缺 口 裂 缝 或 破 损 等, 再 检 查 仪 器 是 否 干 净 ( 或 干 燥 ), 确 定 仪 器 完 好 干 净 再 使 用, 仪 器 装 置 安 装 完 毕, 要 请 教 师 检 查 合 格 后, 方 能 开 始 实 验 ; 3. 实 验 操 作 中, 要 仔 细 观 察 现 象, 积 极 思 考 问 题, 严 格 遵 守 操 作 规 程, 实 事 求 是 地 做 好 实 验 记 录, 要 严 格 遵 守 安 全 守 则 与 每 个 实 验 的 安 全 注 意 事 项, 一 旦 发 生 意 外 事 故, 应 立 即 报 告 教 师, 采 取 有 效 措 施, 迅 速 排 除 事 故 ; 4. 实 验 室 内 应 保 持 安 静, 不 得 谈 笑 打 闹 和 擅 自 离 开 岗 位, 不 得 将 书 报 体 育 用 品 等 与 实 验 无 关 的 物 品 带 入 实 验 室, 严 禁 在 实 验 室 吸 烟 饮 食 ; 5. 服 从 指 导, 有 事 要 先 请 假, 不 经 教 师 同 意, 不 得 离 开 实 验 室 ; 6. 要 始 终 做 到 台 面 地 面 水 槽 仪 器 的 四 净, 火 柴 梗 滤 纸 等 废 物 应 放 入 废 物 缸 中, 不 得 丢 入 水 槽 或 扔 在 地 上 废 酸 酸 性 反 应 残 液 应 倒 入 室 外 的 废 酸 缸 中, 严 禁 倒 入 水 槽 实 验 完 毕, 应 及 时 将 仪 器 洗 净, 并 放 回 指 定 位 置 7. 要 爱 护 公 物, 节 约 药 品, 养 成 良 好 的 实 验 习 惯 要 节 约 使 用 水 电 煤 气 及 消 耗 性 药 品 要 严 格 按 照 规 定 称 量 或 量 取 药 品, 使 用 药 品 不 得 乱 拿 乱 放, 药 品 用 完 后, 应 盖 好 瓶 盖 放 回 原 处 公 用 设 备 和 材 料 使 用 后, 应 及 时 放 回 原 处, 对 于 特 殊 设 备, 应 在 指 导 教 师 示 范 后 方 可 使 用 8. 学 生 轮 流 值 日, 打 扫 整 理 实 验 室 值 日 生 应 负 责 打 扫 卫 生, 整 理 公 共 器 材, 倒 净 废 物 缸 并 检 查 水 电 煤 气 窗 是 否 关 闭 ; 9. 实 验 完 毕, 及 时 整 理 实 验 记 录, 写 出 完 整 的 实 验 报 告, 按 时 交 教 师 审 阅 ; 二 实 验 室 的 安 全 与 环 保 安 全 第 一 预 防 为 主, 这 是 安 全 工 作 的 一 贯 方 针 精 细 化 工 实 验 的 主 要 特 点 之 一 在 于 实 验 的 安 全 与 环 保 问 题 必 须 得 到 足 够 的 重 视, 以 确 保 实 验 是 安 全 的 是 符 合 环 保 要 求 的 为 此, 精 细 化 工 实 验 必 须 遵 守 实 验 室 安 全 守 则 及 实 验 室 环 保 守 则 1. 安 全 守 则 (1) 进 入 实 验 室 应 穿 实 验 服 或 工 作, 严 禁 赤 脚 或 穿 漏 空 的 鞋 子 ( 如 凉 鞋 或 拖 鞋 ) 进 入 实 验 室 在 进 行 有 毒 有 刺 激 性 有 腐 蚀 性 的 实 验 时, 必 须 戴 上 防 护 眼 镜 口 罩 耐 酸 手 套 或 面 罩 (2) 绝 对 禁 止 在 实 验 室 内 吸 烟, 严 禁 把 明 火 带 入 实 验 室 (3) 进 入 实 验 室 首 先 要 熟 悉 实 验 室 的 水 阀 门 电 源 总 开 关 灭 火 器 沙 箱 或 其 他 消 防 器 材 的 位 置 1

5 (4) 当 有 化 学 药 品 溅 入 眼 睛 时, 立 即 用 自 来 水 冲 洗 ; 当 被 酸 碱 或 化 学 药 品 灼 伤, 立 即 用 大 量 的 冷 水 冲 洗 受 伤 部 位 ( 如 是 浓 H2S04, 最 好 先 用 干 布 轻 轻 擦 去 ); 如 果 是 强 酸 灼 伤, 那 么 先 用 大 量 冷 水 冲 洗, 再 用 5% 碳 酸 氢 钠 溶 液 淋 洗 灼 伤 处 ; 若 是 强 碱 灼 伤, 则 先 用 大 量 冷 水 冲 洗, 然 后 用 5% 的 醋 酸 溶 液 洗 涤, 并 及 时 去 医 院 治 疗 (5) 如 果 被 烫 伤, 但 并 不 严 重, 那 么 立 即 用 冷 水 或 冰 水 浸 皮 肤, 减 小 对 皮 肤 表 皮 的 危 害 不 要 在 烧 伤 处 涂 药 膏 或 油 类 对 于 烧 烫 伤 严 重 者, 立 即 就 医 (6) 开 启 装 有 腐 蚀 性 物 质 ( 如 硫 酸 硝 酸 等 ) 的 瓶 塞 时, 不 能 面 对 瓶 口, 以 免 液 体 溅 出 或 腐 蚀 性 烟 雾 造 成 伤 害, 也 不 能 用 力 过 猛 或 敲 打, 以 免 瓶 子 破 裂 ; 在 搬 运 盛 有 浓 酸 的 容 器 时, 严 禁 用 一 只 手 握 住 细 瓶 颈 搬 动, 防 止 瓶 底 裂 开 脱 落 ; 在 取 用 有 毒 和 易 挥 发 药 品 时 ( 如 硝 酸 盐 酸 二 氯 甲 烷 苯 等 ), 应 在 有 良 好 通 风 的 通 风 橱 内 进 行, 以 免 中 毒 有 中 毒 症 状 者, 应 立 即 到 室 外 通 风 处 (7) 取 用 易 燃 易 爆 物 品 时 ( 如 汽 油 乙 醚 丙 酮 等 ), 周 围 绝 不 能 有 明 火, 并 应 在 通 风 橱 内 进 行, 避 免 易 燃 物 蒸 汽 浓 度 增 大 时, 发 生 爆 炸 燃 烧 事 故 (8) 使 用 电 器 时, 应 防 止 人 体 与 电 器 导 电 部 分 直 接 接 触, 不 能 用 湿 的 手 或 手 握 湿 物 接 触 电 插 头 为 了 防 止 触 电, 装 置 和 设 备 的 金 属 外 壳 等 都 应 接 地 线 实 验 后 应 切 断 电 源, 拔 下 插 头 (9) 实 验 中 所 用 药 品 不 得 随 意 散 失 遗 弃, 以 免 污 染 环 境, 影 响 身 体 健 康 实 验 结 束 后 要 细 心 洗 手, 严 禁 在 实 验 室 内 饮 食 等 (10) 了 解 灭 火 器 种 类 用 途 及 位 置, 学 会 正 确 使 用 一 旦 发 生 火 灾, 不 要 惊 慌 失 措, 应 立 即 采 取 相 应 措 施 首 先 要 立 即 熄 灭 附 近 所 有 的 火 源, 切 断 电 源, 并 移 开 附 近 的 易 燃 物 少 量 溶 剂 ( 几 毫 升 ) 着 火, 可 任 其 烧 完 反 应 容 器 内 着 火, 小 火 时 可 用 湿 布 或 黄 沙 盖 住 瓶 口 灭 火, 火 大 时 根 据 具 体 情 况 选 用 适 当 的 灭 火 器 材 四 氯 化 碳 灭 火 器, 用 以 扑 灭 电 器 内 或 电 器 附 近 火 灾, 但 不 能 在 狭 小 和 不 通 风 的 实 验 室 中 应 用, 因 四 氯 化 碳 在 高 温 时 生 成 剧 毒 的 光 气 ; 此 外 四 氯 化 碳 和 金 属 钠 接 触 也 会 发 生 爆 炸 二 氧 化 碳 灭 火 器, 是 实 验 室 中 最 常 用 的 一 种 灭 火 器, 其 钢 筒 内 装 有 压 缩 的 液 态 二 氧 化 碳, 使 用 时 打 开 开 关, 二 氧 化 碳 气 体 即 会 喷 出, 用 以 扑 灭 有 机 物 及 电 器 设 备 的 着 火 使 用 时 一 手 提 灭 火 器, 一 手 应 握 在 喷 二 氧 化 碳 喇 叭 筒 的 把 手 上, 因 喷 出 的 二 氧 化 碳 压 力 骤 然 降 低 ; 温 度 也 骤 降, 手 若 握 在 喇 叭 筒 上 易 被 冻 伤 泡 沫 灭 火 器, 内 部 分 别 装 有 含 发 泡 剂 的 碳 酸 氢 钠 溶 液 和 硫 酸 铝 溶 液, 使 用 时 将 筒 身 颠 倒, 两 种 溶 液 即 反 应 生 成 硫 酸 氢 钠 氢 氧 化 铝 及 大 量 二 氧 化 碳 泡 沫 喷 出 除 非 大 火, 否 则 通 常 不 用 泡 沫 灭 火 器, 因 后 处 理 比 较 麻 烦 无 论 使 用 何 种 灭 火 器, 皆 应 从 火 的 四 周 开 始 向 中 心 扑 灭 油 浴 和 有 机 溶 剂 着 火 时 绝 对 不 能 用 水 浇, 否 则 会 使 火 焰 蔓 延 开 来 若 衣 服 着 火, 切 勿 奔 跑, 用 厚 的 外 衣 包 裹 使 熄 灭 较 严 重 者 应 躺 在 地 上 ( 以 免 火 焰 烧 向 头 部 ) 用 防 火 毯 紧 紧 包 住, 直 至 熄 灭, 或 打 开 附 近 的 自 来 水 开 关 用 水 冲 淋 熄 灭 烧 伤 严 重 者 应 立 即 送 医 院 治 疗 2. 环 保 守 则 按 照 国 家 环 保 总 局 关 于 加 强 实 验 室 类 污 染 环 境 监 管 的 通 知 的 规 定 2005 年 1 月 1 日 起, 科 研 监 测 ( 检 测 ) 试 验 等 单 位 实 验 室 化 验 室 试 验 场 将 按 照 污 染 源 进 行 管 理, 实 验 室 化 验 室 试 验 场 的 污 染 将 纳 入 环 境 监 管 范 围 实 验 室 排 放 的 废 液 废 气 废 渣 等 虽 然 数 量 不 大, 但 不 经 过 必 要 的 处 理 直 接 排 放, 会 对 环 境 和 人 身 造 成 危 害, 也 不 利 于 养 成 良 好 的 习 惯 因 此 在 实 验 室 必 须 遵 守 实 验 室 环 保 守 则 2

6 (1) 爱 护 环 境 保 护 环 境 节 约 资 源 减 少 废 物 产 生, 努 力 创 造 良 好 的 实 验 环 境, 并 不 对 实 验 室 外 的 环 境 造 成 污 染 (2) 实 验 室 所 有 药 品 中 间 产 品 集 中 收 集 的 废 物 等, 必 须 贴 上 标 签, 注 明 名 称, 防 止 误 用 和 因 情 况 不 明 而 处 理 不 当 造 成 环 境 事 故 (3) 废 液 必 须 集 中 处 理, 应 根 据 废 液 种 类 及 性 质 的 不 同 分 别 收 集 在 废 液 桶 内, 并 贴 上 标 签, 以 便 处 理 严 格 控 制 向 下 水 道 排 放 各 类 污 染 物, 向 下 水 道 排 放 废 水 必 须 符 合 排 放 标 准, 严 禁 把 易 燃 易 爆 和 容 易 产 生 有 毒 气 体 的 物 质 倒 入 下 水 道 (4) 严 格 控 制 废 气 的 排 放, 必 要 时 要 对 废 气 吸 收 处 理 处 理 有 毒 性 挥 发 性 或 带 刺 激 性 物 质 时, 必 须 在 通 风 橱 内 进 行, 防 止 散 逸 到 室 内, 但 排 到 室 外 的 气 体 必 须 符 合 排 放 标 准 (5) 严 禁 乱 扔 固 体 废 弃 物, 要 将 其 分 类 收 集, 分 别 处 理 (6) 接 触 过 有 毒 物 质 的 器 皿 滤 纸 容 器 等 要 分 类 收 集 后 集 中 处 理 (7) 控 制 噪 声, 积 极 采 取 隔 声 减 声 和 消 声 措 施, 使 其 环 境 噪 声 符 合 国 家 规 定 的 城 市 区 域 环 境 噪 声 标 准, 噪 音 应 小 于 70 分 贝 (8) 一 旦 发 生 环 境 污 染 事 件, 应 及 时 处 理 及 上 报 三 实 验 室 事 故 处 理 办 法 在 实 验 中, 一 旦 发 生 了 意 外, 不 要 着 急, 要 沉 着 冷 静 处 理, 发 挥 实 验 室 的 医 药 柜 或 医 药 箱 在 紧 急 情 况 下 的 作 用 为 此, 实 验 室 医 药 箱 应 备 有 下 列 急 救 药 品 和 器 具 : 医 用 酒 精 碘 酒 红 药 水 创 可 贴 止 血 粉 烫 伤 油 膏 ( 或 万 花 油 ) 1% 硼 酸 或 2% 醋 酸 溶 液 1% 碳 酸 氢 钠 溶 液 20% 硫 代 硫 酸 钠 溶 液 70% 酒 精 3% 双 氧 水 等 医 用 镊 子 剪 刀 纱 布 药 棉 棉 签 和 绷 带 等 下 面 介 绍 几 种 实 验 室 内 事 故 发 生 时 的 急 救 处 理 方 法 1. 眼 睛 的 急 救 实 验 室 中 一 般 应 配 有 喷 水 洗 眼 器, 如 果 没 有 洗 眼 器, 那 么 至 少 应 设 一 只 配 有 一 段 软 管 的 洗 涤 槽 学 生 应 该 记 住 最 近 洗 眼 器 或 洗 涤 槽 的 位 置 一 旦 化 学 试 剂 溅 入 眼 内, 立 即 用 缓 慢 的 流 水 彻 底 冲 洗 洗 涤 后 把 病 人 送 往 眼 科 医 院 治 疗 玻 璃 屑 进 入 眼 睛, 绝 不 要 用 手 揉 擦, 尽 量 不 要 转 动 眼 球, 可 任 其 流 泪 也 不 要 试 图 让 别 人 取 出 碎 屑, 用 纱 布 轻 轻 包 住 眼 睛 后, 把 伤 者 送 往 医 院 处 理 2. 烧 伤 的 急 救 烧 伤 的 急 救 方 法 因 原 因 不 同 而 不 同 如 系 化 学 烧 伤, 则 必 须 用 大 量 的 水 充 分 冲 洗 患 处 如 系 有 机 化 合 物 灼 伤, 则 用 乙 醇 擦 去 有 机 物 是 特 别 有 效 的 溴 的 灼 伤 要 用 乙 醇 擦 至 患 处 不 再 有 黄 色 为 止, 然 后 再 涂 上 甘 油 以 保 持 皮 肤 滋 润 酸 灼 伤, 先 用 大 量 水 冲 洗, 以 免 深 部 受 伤, 再 用 稀 NaHCO3 溶 液 或 稀 氨 水 浸 洗, 最 后 用 水 洗 碱 灼 伤, 先 用 大 量 水 冲 洗, 再 用 1% 硼 酸 或 2% 醋 酸 溶 液 浸 洗, 最 后 用 水 洗 明 火 烧 伤, 要 立 即 离 开 着 火 处, 迅 速 用 冷 水 冷 却 轻 度 的 火 烧 伤, 用 冰 水 冲 洗 是 一 种 极 有 效 的 急 救 方 法 如 果 皮 肤 并 未 破 裂, 那 么 可 再 涂 擦 治 疗 烧 伤 用 药 物, 使 患 处 及 早 恢 复 当 大 面 积 的 皮 肤 表 面 受 到 伤 害 时, 可 以 用 湿 毛 巾 冷 却, 然 后 用 洁 净 纱 布 覆 盖 伤 处 防 止 感 染 然 后 立 即 送 医 院 请 医 生 处 理 如 果 着 火, 那 么 要 及 时 灭 火, 万 一 衣 服 着 火, 切 勿 奔 跑, 要 有 目 的 地 走 向 最 近 的 灭 火 毯 或 灭 火 喷 淋 器 用 灭 火 毯 把 身 体 包 住, 火 会 很 快 熄 灭 3. 割 伤 的 急 救 3

7 不 正 确 地 处 理 玻 璃 管 玻 璃 棒 则 可 能 引 起 割 伤 若 小 规 模 割 伤, 则 先 将 伤 口 处 的 碎 玻 璃 片 取 出, 用 水 洗 净 伤 口, 挤 出 一 点 血 后, 再 消 毒 包 扎 ; 也 可 在 洗 净 的 伤 口, 贴 上 创 可 贴, 立 即 止 血 且 易 愈 合 若 严 重 割 伤, 出 血 多 时, 则 必 须 立 即 用 手 指 压 住 或 把 相 应 动 脉 扎 住, 使 血 尽 快 止 住, 包 上 压 定 布, 而 不 能 用 脱 脂 棉 若 绷 带 被 血 浸 透, 不 要 换 掉 在 盖 上 一 块 施 压, 立 即 送 医 院 治 疗 4. 烫 伤 的 急 救 被 火 焰 蒸 汽 红 热 的 玻 璃 或 铁 器 等 烫 伤, 立 即 将 伤 处 用 大 量 的 水 冲 淋 或 浸 泡, 以 迅 速 降 温 避 免 深 部 烧 伤 若 起 水 泡, 不 宜 挑 破 对 轻 微 烫 伤, 可 在 伤 处 涂 烫 伤 油 膏 或 万 花 油 严 重 烫 伤 宜 送 医 院 治 疗 5. 中 毒 的 急 救 若 在 实 验 中 感 到 咽 喉 灼 痛 嘴 唇 脱 色 或 发 绀 胃 部 痉 挛 或 恶 心 呕 吐 心 悸 头 晕 等 症 状 时, 则 可 能 是 中 毒 所 致 因 口 服 引 起 的 中 毒 时, 可 饮 温 热 的 食 盐 水 (1 杯 水 中 放 3-4 小 勺 食 盐 ), 把 手 指 放 在 嘴 中 触 及 咽 后 部, 引 发 呕 吐 当 中 毒 者 失 去 知 觉 或 因 溶 剂 酸 碱 及 重 金 属 盐 溶 液 引 起 中 毒 时, 不 要 使 其 呕 吐 ; 误 食 碱 者, 先 饮 大 量 水 再 喝 些 牛 奶 ; 误 食 酸 者, 先 喝 水, 再 服 Mg(OH)2 乳 剂, 再 饮 些 牛 奶, 不 要 用 催 吐 剂, 也 不 要 服 用 碳 酸 盐 或 碳 酸 氢 盐 重 金 属 盐 中 毒 者, 喝 一 杯 含 有 几 克 MgSO4 的 水 溶 液, 立 即 就 医, 也 不 得 用 催 吐 剂 因 吸 入 引 起 中 毒 时, 要 把 病 人 立 即 抬 到 空 气 新 鲜 的 地 方, 让 其 安 静 地 躺 着 休 息 6. 腐 蚀 的 急 救 身 体 的 一 部 分 被 腐 蚀 时, 应 立 即 用 大 量 的 水 冲 洗 被 碱 腐 蚀 时, 再 用 1% 的 醋 酸 水 溶 液 洗 被 酸 腐 蚀 时, 再 用 1% 的 碳 酸 氢 钠 水 溶 液 洗 另 外, 应 及 时 脱 下 被 化 学 药 品 玷 污 的 衣 服 四. 实 验 室 常 用 玻 璃 仪 器 1. 概 述 精 细 化 工 实 验 中 最 常 用 的 就 是 玻 璃 仪 器 由 于 实 验 中 经 常 需 要 加 热 冷 却 承 受 一 定 的 压 力 接 触 各 种 化 学 试 剂 ( 其 中 有 许 多 腐 蚀 性 的 试 剂 ), 因 此 对 玻 璃 仪 器 的 质 量 及 玻 璃 材 质 均 有 较 高 的 要 求 精 细 化 工 实 验 的 玻 璃 仪 器 一 般 采 用 95 料 或 GG-17 料 耐 高 温 玻 璃 制 造 95 料 是 一 种 低 碱 含 量 的 硼 硅 酸 盐 玻 璃, 不 含 有 钙 镁 锌 及 铅 等 元 素, 具 有 高 度 良 好 的 化 学 稳 定 性 热 稳 定 性 与 机 械 性 能, 常 用 于 制 造 加 热 器 皿 和 技 术 要 求 较 高 的 灯 工 仪 器 ;GG-17 料 其 硅 含 量 在 80% 以 上, 内 部 结 构 稳 定 性 好, 具 有 很 高 的 物 理 性 能 和 化 学 性 能, 由 于 膨 胀 系 数 低, 对 温 度 变 化 的 耐 受 性 好, 用 于 制 造 加 热 器 皿 和 各 种 灯 工 精 密 玻 璃 仪 器 玻 璃 仪 器, 按 其 口 塞 是 否 标 准 磨 口 分 为 普 通 仪 器 及 标 准 磨 口 仪 器 两 类 由 于 标 准 磨 口 仪 器 方 便 互 相 连 接, 严 密 安 全, 我 国 已 普 遍 生 产 和 使 用, 尤 其 在 精 细 有 机 合 成 实 验 中 已 逐 渐 取 代 了 普 通 玻 璃 仪 器 根 据 标 准 磨 口 的 大 小, 玻 璃 仪 器 具 有 不 同 的 型 号, 比 如 10 号 14 号 19 号 24 号 29 号 和 34 号 等 这 些 型 号 是 指 磨 口 最 大 端 的 直 径 ( 单 位 为 mm, 取 最 接 近 的 整 数 ) 有 时 也 用 两 个 数 字 表 示 标 准 磨 口 的 规 格, 如 14/ 30 表 示 磨 口 最 大 端 直 径 D 为 14 mm, 磨 口 锥 体 长 度 H 为 30mm 使 用 标 准 磨 口 仪 器 时 必 须 注 意 以 下 几 点 1 型 号 相 同 的 内 外 磨 口 仪 器 可 以 配 合 联 接, 不 同 型 号 的 磨 口 仪 器 不 能 直 接 联 接, 但 可 以 使 用 两 头 型 号 不 同 的 磨 口 转 接 头 使 它 们 联 接 2 磨 口 部 分 必 须 洁 净, 用 毕 立 即 洗 净, 若 粘 有 固 体 杂 物, 会 使 磨 口 对 接 不 严 密, 导 致 漏 气 若 有 硬 质 杂 物, 更 会 损 坏 磨 口 洗 涤 前 应 先 将 涂 过 的 真 空 润 滑 脂 擦 尽, 然 后 才 能 用 洗 涤 剂 清 洗 否 则, 长 久 放 置, 4

8 会 使 连 接 处 粘 牢, 难 以 拆 开 洗 涤 磨 口 时 不 得 用 粗 糙 的 去 污 粉, 以 免 造 成 磨 口 擦 伤 而 漏 气 3 进 行 真 空 减 压 操 作 时, 磨 口 处 应 涂 以 真 空 润 滑 脂, 以 免 漏 气 其 他 场 合 可 不 涂 润 滑 脂, 以 免 玷 污 反 应 物 或 产 物 若 反 应 中 有 强 碱, 则 应 涂 润 滑 剂, 以 免 磨 口 连 接 处 因 碱 腐 蚀 粘 牢 而 无 法 拆 开 4 安 装 标 准 磨 口 仪 器 时, 应 注 意 安 装 整 齐 和 稳 妥, 使 磨 口 联 接 处 不 受 歪 斜 的 应 力, 避 免 仪 器 折 断 2. 常 见 玻 璃 仪 器 介 绍 按 用 途 分, 常 见 的 玻 璃 仪 器 有 如 下 类 型, 见 表 1 常 见 玻 璃 仪 器 分 类 表 使 用 时, 可 根 据 实 验 需 要, 参 照 有 关 手 册, 合 理 选 择, 图 1 及 图 1( 续 ) 是 常 用 玻 璃 仪 器 的 结 构 简 图, 仅 供 参 考 表 1 常 见 玻 璃 仪 器 分 类 表 类 别 仪 器 名 用 途 玻 璃 量 器 类 量 杯 量 筒 容 量 瓶 大 肚 吸 管 量 瓶 酸 滴 定 管 碱 滴 定 管 自 动 滴 定 管 比 重 瓶 等 用 于 量 取 液 体 定 量 操 作 液 体 玻 璃 烧 器 类 烧 杯 高 型 烧 杯 锥 型 烧 杯 三 角 烧 瓶 圆 底 烧 瓶 平 底 烧 瓶 平 底 蒸 发 皿 圆 底 蒸 发 皿 表 面 皿 等 用 于 实 现 加 热 蒸 发 等 操 作 广 口 瓶 细 口 瓶 集 气 瓶 下 口 瓶 龙 头 瓶 水 准 瓶 污 水 用 于 盛 装 实 验 药 品 试 玻 璃 容 瓶 过 滤 瓶 刻 度 立 瓶 抽 滤 瓶 种 子 瓶 干 燥 器 水 槽 标 剂 中 间 产 物 产 物 和 废 器 类 本 缸 标 本 瓶 染 色 缸 棉 纱 缸 色 层 槽 克 氏 瓶 玻 璃 比 物 等 色 皿 玻 璃 乳 钵 等 玻 璃 蒸 馏 类 蒸 馏 烧 瓶 分 馏 烧 瓶 蒸 馏 水 器 三 口 烧 瓶 四 口 烧 瓶 标 准 组 合 蒸 馏 仪 器 浓 缩 器 旋 转 蒸 发 器 等 用 于 反 应 回 流 蒸 馏 蒸 发 等 玻 璃 冷 球 型 冷 凝 器 直 型 冷 凝 器 蛇 型 冷 凝 器 刺 型 冷 凝 器 螺 旋 凝 类 型 冷 凝 管 等 与 蒸 馏 类 配 合 使 用 玻 璃 漏 分 液 漏 斗 波 纹 漏 斗 过 滤 漏 斗 安 全 漏 斗 锥 形 漏 斗 等 用 于 分 液 加 料 过 滤 斗 类 稳 压 等 玻 璃 管 件 类 试 管 比 色 管 离 心 试 管 调 剂 棒 毛 细 管 等 玻 璃 测 密 度 计 压 力 计 温 度 计 酒 精 计 干 湿 温 度 计 等 用 于 测 量 温 度 密 度 及 量 类 湿 度 等 5

9 图 1 玻 璃 仪 器 的 结 构 简 图 ⑴ B 型 接 头 ⑵ A 型 接 头 ⑶ 空 心 塞 ⑷ 螺 口 管 ⑸ 抽 气 管 ⑹ 蒸 馏 弯 头 ⑺ 牛 角 管 ⑻ 燕 尾 管 ⑼ 真 空 接 液 管 ⑽ 圆 底 烧 瓶 ⑾ 三 口 烧 瓶 ⑿ 锥 形 瓶 ⒀ 搅 拌 器 套 管 ⒁ 梨 形 烧 瓶 ⒂ 三 口 梨 形 瓶 ⒃ 二 口 烧 瓶 ⒄ 三 口 烧 瓶 ⒅ 吸 滤 漏 斗 ⒆ 吸 滤 瓶 ⒇ 二 口 管 (U 形 管 ) 6

10 3. 玻 璃 仪 器 的 清 洗 和 干 燥 实 验 中, 使 用 的 玻 璃 仪 器 必 须 清 洁 干 燥, 因 此 实 验 前 应 对 玻 璃 仪 器 清 洗 和 干 燥 常 用 的 清 洗 方 法 是 用 试 管 刷 和 自 来 水 清 洗, 必 要 时 可 使 用 洗 涤 粉 和 去 污 剂 两 者 均 含 有 表 面 活 性 剂, 去 垢 剂 中 还 含 有 细 小 的 研 磨 料 微 粒, 它 们 对 清 洗 过 程 均 有 帮 助 但 微 粒 会 黏 附 在 玻 璃 器 皿 壁 上, 不 易 被 水 冲 走, 此 时 可 用 2% 的 盐 酸 洗 涤 一 次, 再 用 自 来 水 清 洗 如 果 器 皿 壁 上 存 在 有 机 杂 物, 可 用 有 机 溶 剂 洗 涤 用 有 机 溶 剂 洗 涤 后 的 玻 璃 仪 器, 需 用 洗 涤 剂 溶 液 和 水 洗 涤 以 除 去 残 留 的 溶 剂 尤 其 是 用 过 诸 如 四 氯 化 碳 或 氯 仿 之 类 的 含 氯 有 机 溶 剂 后, 特 别 需 要 再 用 水 冲 洗 干 净 使 用 有 机 溶 剂 清 洗 仪 器 时, 所 用 的 溶 剂 用 量 要 尽 量 少, 最 好 能 使 用 回 收 的 有 机 溶 剂 如 回 收 丙 酮 或 含 水 丙 酮 对 玻 璃 仪 器 进 行 清 洗, 因 为 有 机 溶 剂 多 数 都 是 易 挥 发 和 有 毒 害 的, 而 且 比 较 贵 丙 酮 是 洗 涤 玻 璃 仪 器 时 常 用 的 溶 剂, 切 勿 以 试 剂 级 丙 酮 作 清 洗 之 用 有 时, 通 过 上 述 清 洗 工 作, 仍 不 能 把 顽 固 的 黏 附 在 玻 璃 仪 器 上 的 残 渣 或 斑 迹 洗 净, 这 样 可 使 用 洗 涤 液 清 洗 最 常 用 的 洗 涤 液 由 35g 重 铬 酸 钾 ( 钠 ) 的 饱 和 水 溶 液 溶 于 1L 浓 硫 酸 制 备 而 成 配 制 时 应 把 浓 硫 酸 加 到 重 铬 酸 盐 溶 液 中 当 使 用 洗 涤 液 时, 应 将 少 量 洗 涤 液 加 入 玻 璃 仪 器 中, 并 轻 轻 旋 摇 几 分 钟, 使 仪 器 的 内 壁 均 能 黏 附 有 洗 液, 然 后 将 洗 涤 液 倒 入 废 液 瓶 中, 再 用 大 量 水 冲 洗 玻 璃 仪 器 实 践 表 明, 经 这 样 处 理 的 玻 璃 仪 器, 对 多 数 精 细 合 成 反 应 来 说, 能 满 足 要 求 必 须 指 出, 实 验 中 绝 不 能 盲 目 使 用 化 学 试 剂 或 有 机 溶 剂 来 清 洗 仪 器, 这 样 不 仅 造 成 浪 费, 而 且 还 可 能 带 来 危 险 应 该 根 据 实 验 要 求 及 仪 器 的 实 际 洁 净 程 度 来 确 定 经 过 洗 涤 后 的 仪 器, 再 用 蒸 馏 水 冲 净 后, 进 行 干 燥 处 理 玻 璃 仪 器 干 燥 最 简 便 的 方 法 是 使 其 放 置 过 夜 一 般 洗 净 的 仪 器 倒 置 一 段 时 间 后, 若 没 有 水 迹, 即 可 使 用 若 要 求 严 格 无 水, 可 将 仪 器 放 在 烘 箱 中 烘 干 若 需 快 速 干 燥, 可 用 乙 醇 或 丙 酮 淋 洗 玻 璃 仪 器, 最 后 可 用 少 量 乙 醚 淋 洗, 然 后 用 电 吹 风 吹 干, 吹 干 后 用 冷 风 使 仪 器 逐 渐 冷 却 五 常 见 实 验 装 置 示 意 图 1. 搅 拌 装 置 示 意 图 ( 图 2) 7

11 2. 回 流 装 置 示 意 图 ( 图 3) 图 2 搅 拌 装 置 示 意 图 (a) 不 带 温 度 计 的 搅 拌 装 置 (b) 带 温 度 计 的 搅 拌 装 置 图 3 回 流 装 置 示 意 图 (a) 可 隔 绝 潮 气 的 回 流 装 置 (b) 带 有 吸 收 反 应 中 生 成 气 体 的 回 流 装 置 (c) 可 滴 加 液 体 的 回 流 装 置 3. 蒸 馏 装 置 示 意 图 ( 图 4) (a) (b) (c) 图 4 普 通 蒸 馏 装 置 示 意 图 (a) 普 通 水 冷 凝 蒸 馏 装 置 (b) 空 气 冷 凝 蒸 馏 装 置 (c) 可 滴 加 料 液 的 蒸 馏 装 置 8

12 4. 精 馏 装 置 示 意 图 ( 图 5) 精 馏 装 置 与 普 通 蒸 馏 装 置 的 主 要 区 别 在 于 有 没 有 使 用 精 馏 柱, 图 5 中, 以 刺 形 精 馏 柱 为 例, 实 验 中 可 据 实 际 情 况 选 中 不 同 类 型 的 精 馏 柱 图 5 精 馏 装 置 1- 温 度 计 2- 蒸 馏 头 3- 冷 凝 器 4- 应 接 管 5- 填 料 式 精 馏 柱 6- 旋 纹 精 馏 柱 7- 接 受 器 8- 刺 形 精 馏 柱 9- 蒸 馏 烧 瓶 5. 水 蒸 气 蒸 馏 装 置 示 意 图 ( 图 6) 图 6 水 蒸 气 蒸 馏 装 置 1- 玻 璃 管 2- 水 蒸 气 发 生 器 3- 分 液 漏 斗 4- 联 接 玻 璃 管 5- 蒸 馏 头 6- 冷 凝 器 7- 应 接 管 8- 接 受 器 9- 蒸 馏 烧 瓶 10- 加 热 浴 在 实 验 室 中, 也 经 常 使 用 图 7 所 示 的 装 置 进 行 水 蒸 气 蒸 馏, 其 特 点 是 结 构 简 单, 仪 器 少, 但 供 热 集 中 在 水 蒸 气 发 生 上, 比 较 适 合 在 天 热 时 使 用 图 7 水 蒸 气 蒸 馏 简 易 装 置 图 1- 水 蒸 气 发 生 器 2- 安 全 管 3- 连 接 管 4- 冷 凝 管 5- 应 接 管 6- 接 受 器 7- 蒸 馏 烧 瓶 8- 螺 旋 夹 9

13 6. 减 压 蒸 馏 装 置 示 意 图 ( 图 8) 图 8 减 压 蒸 馏 装 置 示 意 图 1- 温 度 计 2- 蒸 馏 头 3- 冷 凝 管 4- 应 接 管 5- 真 空 表 6- 放 空 阀 7- 阱 8- 组 合 接 受 器 9- 加 热 浴 10- 蒸 馏 烧 瓶 11- 毛 细 管 起 泡 器 7. 气 体 保 护 反 应 蒸 馏 装 置 示 意 图 ( 图 9) 图 9 气 体 保 护 反 应 蒸 馏 装 置 示 意 图 8. 无 水 无 氧 反 应 装 置 示 意 图 ( 图 10) 无 水 无 氧 反 应 主 要 用 于 一 些 敏 感 介 质, 在 没 有 专 用 设 备 的 情 况 下, 可 以 用 干 燥 的 普 通 仪 器 按 图 2-20 组 合 成 图 2-20(1) 是 反 应 装 置 的 辅 件, 反 应 前, 借 助 橡 皮 隔 膜 6 冲 洗 注 射 器, 然 后 将 针 头 1 插 入 橡 胶 隔 膜 2 中, 用 氮 气 冲 洗 仪 器 然 后 拔 出 针 头 插 入 橡 胶 隔 膜 3, 通 入 氮 气 维 持 氮 气 气 氛 反 应 试 剂 从 2 用 注 射 器 加 入, 进 料 速 度 能 通 过 旋 塞 控 制 图 10 无 水 无 氧 反 应 装 置 示 意 图 1- 针 头 2,3,6- 橡 皮 隔 膜 4- 鼓 泡 器 5- 旋 塞 7- 橡 皮 管 10

14 六 精 细 化 工 实 验 中 常 见 的 操 作 技 术 精 细 化 工 实 验 类 型 很 多, 内 容 目 标 各 不 相 同, 但 实 验 中 达 到 同 一 目 的 所 采 用 的 实 验 技 术 却 是 相 似 的 比 如, 两 个 实 验, 尽 管 它 们 的 实 验 内 容 不 一 样, 控 制 的 温 度 也 不 一 样, 但 可 能 均 需 要 加 热 在 实 验 室 中, 实 现 这 两 个 实 验 的 加 热 方 法 是 相 同 或 相 似 的 把 这 些 相 同 或 相 似 的 操 作 技 术 集 中 起 来 学 习, 可 以 对 很 多 实 验 有 指 导 作 用, 因 此, 介 绍 一 些 实 验 中 常 用 的 实 验 操 作 技 术 是 十 分 必 要 的 精 细 化 工 实 验 中 常 见 操 作 技 术 主 要 包 括 加 热 与 冷 却 搅 拌 加 压 与 减 压 过 滤 回 流 与 分 水 蒸 馏 干 燥 结 晶 与 重 结 晶 萃 取 升 华 离 子 交 换 色 谱 离 心 分 离 吸 收 等 下 面 分 别 介 绍 这 些 实 验 操 作 技 术 1. 加 热 与 冷 却 精 细 化 工 的 各 种 实 验 操 作 都 是 在 一 定 的 温 度 条 件 下 进 行 如 果 实 验 温 度 不 是 常 温, 就 必 须 通 过 加 热 或 冷 却 操 作 来 维 持 温 度 1.1 加 热 加 热 可 分 为 直 接 加 热 和 间 接 加 热 直 接 加 热 指 热 源 直 接 将 热 量 传 给 被 加 热 的 实 验 仪 器 的 加 热, 具 有 升 温 速 度 快 的 优 点, 但 容 易 导 致 加 热 不 匀 和 局 部 过 热 ; 间 接 加 热 则 是 通 过 某 种 传 热 介 质 将 热 量 传 给 实 验 仪 器 的 加 热, 具 有 加 热 温 和 稳 定 温 度 易 于 控 制 的 特 点 直 接 加 热 常 用 的 热 源 包 括 酒 精 灯 煤 气 灯 电 热 板 电 炉 马 弗 炉 烘 箱 红 外 线 加 热 器 等, 可 依 据 反 应 条 件 仪 器 类 型 和 介 质 特 性 选 择 对 于 易 燃 易 爆 的 有 机 溶 剂 严 禁 用 明 火 直 接 加 热 ; 吸 滤 瓶 样 品 瓶 冷 凝 管 等 仪 器 不 能 直 接 加 热 在 选 择 热 源 时, 要 考 虑 方 便 安 全 经 济 等 因 素 常 用 直 接 加 热 源 的 最 高 温 度 见 表 2-1 表 2-1 常 用 直 接 加 热 源 的 最 高 温 度 热 源 名 称 最 高 温 度 / 热 源 名 称 最 高 温 度 / 酒 精 灯 1000~1200 电 炉 1800 煤 气 灯 700~1200 管 式 炉 1300 间 接 加 热 中, 采 用 不 同 加 热 介 质 可 以 获 得 不 同 加 热 浴, 常 用 加 热 浴 列 于 表 2-2 表 2-2 加 热 浴 一 览 表 类 别 加 热 介 质 容 器 使 用 温 度 / 注 意 事 项 水 浴 水 铜 锅 等 95 使 用 无 机 盐 水 溶 液 可 提 高 沸 点, 如 饱 和 氯 化 钙 水 溶 液 可 达 到 180 蒸 汽 浴 水 蒸 汽 ( 实 验 室 产 夹 套 等 95 要 及 时 排 放 冷 凝 水 生 ) 普 通 各 种 植 物 油 甘 油 铜 锅 等 以 上 可 冒 烟 或 燃 烧 ; 切 勿 溅 入 水 油 浴 石 蜡 油 等 导 热 导 热 油 铜 锅 等 350 使 用 时, 应 根 据 温 度 范 围 选 用 导 热 油 油 浴 沙 浴 细 沙 铁 盘 高 温 升 温 要 慢, 使 受 热 均 匀, 温 度 很 难 控 制 11

15 盐 浴 亚 硝 酸 钠 (40%) 亚 硝 酸 钠 (7%) 硝 酸 钾 (53%) 混 合 物 精 细 化 学 品 生 产 工 艺 实 验 实 训 指 导 书 不 锈 钢 锅 等 142~680 切 勿 溅 入 水, 应 将 无 机 盐 保 存 于 干 燥 器 中 金 属 浴 低 熔 点 金 属 合 金 铁 锅 金 属 不 同, 温 加 热 至 350 以 上 可 能 氧 化 度 不 同 酸 浴 浓 硫 酸 烧 瓶 250 加 入 30 %--40% K 2 SO 4 可 使 温 度 升 至 300~350 ; 吸 水 后 温 度 下 降 空 气 浴 空 气 电 热 套 等 300 对 沸 点 80 以 上 液 体 均 可 采 用 使 用 热 浴 时, 被 加 热 容 器 不 能 触 及 热 浴 的 底 部 或 器 壁, 热 浴 的 液 面 应 稍 高 于 被 加 热 容 器 内 的 液 面 如 果 加 热 介 质 蒸 发 较 快, 应 及 时 补 充 加 热 介 质 最 常 用 的 热 浴 是 空 气 浴, 如 电 热 套 电 热 套 是 由 玻 璃 纤 维 包 裹 电 热 丝 盘 绕 而 成, 呈 半 球 形, 可 通 过 调 压 器 调 节 加 热 温 度, 常 用 于 反 应 加 热 或 回 流 操 作 中 用 电 热 套 进 行 蒸 馏 时, 随 着 烧 瓶 内 物 质 的 减 少, 容 易 造 成 容 器 壁 过 热 并 产 生 不 良 后 果, 因 而 要 预 防 水 浴 和 油 浴 也 是 实 验 室 常 用 的 加 热 浴 但 使 用 到 钾 钠 等 遇 水 着 火 甚 至 爆 炸 的 物 质 时, 严 禁 用 水 浴 加 热 在 使 用 油 浴 时, 不 能 有 水 混 入, 加 热 时 也 不 能 有 水 溅 入, 以 免 造 成 热 液 体 飞 溅 发 生 烫 伤 在 加 热 或 保 温 过 程 中, 可 通 过 调 节 热 源 与 热 浴 距 离 或 通 过 调 压 器 调 节 电 压 来 控 制 温 度 如 果 需 要 长 时 间 保 持 温 度 恒 定, 那 么 应 采 用 带 自 动 温 控 系 统 的 热 浴 1.2 冷 却 冷 凝 在 精 细 化 工 实 验 中, 回 流 蒸 馏 升 华 结 晶 等 操 作 过 程 中 均 需 要 冷 却, 一 些 放 热 反 应 为 了 维 持 适 宜 的 反 应 温 度, 也 需 要 冷 却 冷 却 是 采 用 冷 却 介 质 使 系 统 降 温 的 操 作 当 被 冷 物 从 气 相 变 为 液 相 时, 称 为 冷 凝 图 11 常 用 的 几 种 冷 凝 管 实 验 中, 常 用 的 冷 却 冷 凝 设 备 是 玻 璃 冷 凝 管 冷 凝 管 的 类 型 有 多 种, 如 图 11 所 示 冷 凝 管 的 冷 凝 面 积 越 大, 冷 凝 效 果 越 好 实 验 中 可 根 据 实 验 需 要 选 取 最 常 用 的 冷 却 介 质 是 水 和 空 气 为 了 实 现 低 温 的 冷 却, 需 要 采 用 一 些 致 冷 用 冷 却 介 质, 比 如 冰 - 水 混 合 物 冷 冻 盐 水 液 氨 干 冰 液 氮 等 不 同 致 冷 用 冷 却 剂 的 致 冷 温 度 范 围 见 表 2-3 实 验 中, 冷 却 剂 可 根 据 冷 却 或 冷 凝 温 度 选 取 若 易 于 冷 却 或 冷 凝, 则 可 以 选 空 气 作 冷 却 介 质 ; 若 冷 凝 冷 却 的 温 度 高 于 常 温, 则 可 以 用 自 来 水 ; 若 低 于 常 温, 则 应 根 据 实 际 情 况 选 用 适 宜 的 致 冷 用 冷 却 剂 12

16 表 2-3 致 冷 用 冷 却 剂 的 组 成 与 冷 却 温 度 冷 却 剂 及 其 组 成 可 冷 却 的 最 低 温 度 / 冷 却 剂 及 其 组 成 可 冷 却 的 最 低 温 度 / 冰 水 混 合 物 ( 碎 冰 ) 0 干 冰 + 丙 酮 -78 氯 化 钠 (1 份 ) + 碎 冰 (3 份 ) 干 冰 + 乙 醚 -100 结 晶 氯 化 钙 (143 份 ) + 碎 冰 (100 份 ) 液 氮 + 乙 醚 -116 液 氨 ( 常 压 蒸 发 ) -33 液 氮 干 冰 + 乙 醇 -72 当 温 度 高 于 -10 时, 可 用 玻 璃 或 瓷 质 容 器 盛 放 冷 却 介 质 ; 当 温 度 要 求 更 低 时, 应 采 用 的 杜 瓦 (Dewar) 瓶 冷 阱 盛 放 冷 却 介 质 ; 当 使 用 低 于 -20 的 冷 却 剂 时, 应 避 免 用 手 直 接 接 触, 以 免 被 冻 伤 ; 当 要 求 长 期 低 温 保 存 物 质 时, 应 将 其 密 封 在 适 当 的 容 器 中, 放 入 冰 箱 除 冰 箱 冷 冻 机 和 杠 瓦 瓶 冷 阱 外, 新 型 半 导 体 致 冷 器 件 已 在 实 验 室 中 应 用 半 导 体 致 冷 又 称 电 子 冷 冻 或 温 差 致 冷 半 导 体 致 冷 器 件 是 由 特 殊 的 半 导 体 材 料 制 成 的, 具 有 无 噪 声, 可 微 型 化, 使 用 方 便, 能 长 时 间 连 续 运 转, 易 实 现 高 精 度 温 度 控 制 等 优 点 目 前, 国 外 生 产 的 半 导 体 致 冷 仪 器 有 数 百 种 之 多, 国 内 也 有 生 产, 最 低 致 冷 温 度 可 达 到 搅 拌 搅 拌 是 指 通 过 外 部 动 力 使 物 料 混 合 均 匀 的 操 作 其 作 用 是 使 体 系 中 不 同 相 的 物 料 充 分 接 触, 或 使 体 系 温 度 或 使 体 系 浓 度 更 加 均 匀, 从 而 提 高 传 质 与 传 质 速 率 及 效 率 对 于 反 应 体 系 来 说, 搅 拌 可 以 避 免 局 部 过 热, 改 善 反 应 状 况, 提 高 反 应 速 率, 减 少 副 反 应 实 验 室 中, 搅 拌 可 以 采 用 手 动 和 电 动 手 动 搅 拌 是 指 用 玻 璃 棒 搅 拌 或 手 摇 操 作 电 动 搅 拌 指 通 过 电 动 搅 拌 器 实 现 搅 拌 操 作 多 数 场 合 采 用 电 动 搅 拌, 操 作 稳 定 且 易 于 控 制 电 动 搅 拌 使 用 的 搅 拌 器 已 经 在 前 面 介 绍 过, 这 里 仅 介 绍 常 用 搅 拌 棒 形 式, 如 图 3-2 所 示 其 中 搅 拌 棒 ⑴ ⑵ ⑶ ⑷ 适 于 在 圆 底 烧 瓶 中 使 用 ; 搅 拌 棒 ⑸ ⑹ 适 于 在 烧 杯 中 使 用 ; 搅 拌 棒 ⑺ 特 别 适 用 于 熔 融 态 物 质 的 分 散, 但 对 高 粘 度 的 体 系 不 适 用 刮 壁 式 搅 拌 棒 ⑷ 和 小 螺 旋 桨 式 搅 拌 棒 ⑶ 适 于 粘 稠 物 料 和 悬 浮 物 料 ; 磁 力 搅 拌 器 ⑻ 能 在 完 全 密 闭 的 装 置 内 进 行 搅 拌, 它 是 由 电 机 驱 动 磁 铁 旋 转, 磁 铁 带 动 磁 石 实 现 搅 拌 的 搅 拌 棒 材 料 多 为 玻 璃 或 金 属, 但 近 年 来 搅 拌 棒 材 料 趋 向 用 聚 四 氟 乙 烯 树 脂 材 料 在 精 细 化 工 实 验 中, 建 议 采 用 聚 四 氟 乙 烯 材 料 的 搅 拌 棒, 因 为 这 种 搅 拌 棒 耐 能 腐 蚀, 并 且 不 像 玻 璃 搅 拌 棒 那 样 易 碎 图 12 常 用 的 搅 拌 棒 形 式 13

17 此 外, 实 验 室 中 也 会 用 到 其 它 一 些 搅 拌 操 作, 比 如, 通 过 气 体 在 液 体 中 鼓 泡 产 生 搅 拌 使 用 振 荡 器 进 行 搅 拌 使 用 超 声 波 产 生 振 荡 等 3. 加 压 与 减 压 精 细 化 工 实 验 都 是 在 一 定 的 压 力 下 进 行 操 作 如 果 实 验 压 力 不 是 常 压, 那 么 就 必 须 通 过 加 压 或 减 压 来 维 持 系 统 的 压 力 3.1 加 压 在 精 细 化 工 实 验 中, 为 满 足 高 于 大 气 压 的 压 力 条 件 需 要 加 压 比 如, 加 压 反 应 加 压 蒸 馏 都 需 要 加 压 操 作 如 果 反 应 物 料 较 少 且 压 力 较 低, 可 采 用 封 管 实 现 加 压 ; 如 果 反 应 物 料 较 多 压 力 较 高, 则 需 要 在 高 压 反 应 釜 中 实 现 加 压 封 管 由 耐 压 玻 璃 制 成, 反 应 温 度 可 达 到 400, 压 力 达 到 2~3MPa 其 操 作 是 将 反 应 混 合 物 用 长 颈 漏 斗 小 心 地 装 入 封 管 底 部, 至 少 保 留 75% 的 剩 余 空 间 再 将 封 管 开 口 端 熔 封, 放 于 管 式 炉 中, 然 后 调 节 温 度 进 行 反 应 反 应 结 束, 待 封 管 冷 却 后 取 出 在 对 眼 睛 有 保 护 情 况 下 ( 戴 上 护 目 镜 ), 将 封 管 上 半 部 分 截 断, 取 出 反 应 物 封 管 加 压 常 用 于 化 合 物 结 构 分 析 中 的 热 裂 解 试 验 等 在 实 验 室 中, 更 多 的 是 利 用 高 压 釜 进 行 加 压 操 作 利 用 高 压 釜 加 压, 操 作 简 便 安 全, 且 易 控 制 高 压 釜 的 釜 体 多 以 高 强 度 的 镍 铬 不 锈 钢 制 成, 耐 腐 蚀 性 能 良 好, 有 0.1L 0.5L 1L 2L 和 5L 等 多 种 规 格 高 压 釜 的 最 高 工 作 压 力 视 具 体 设 备 而 定, 在 9.8~29.4MPa 之 间 出 于 安 全, 高 压 釜 上 配 有 安 全 阀 或 防 爆 膜 高 压 釜 搅 拌 传 动 方 式 最 好 采 用 电 动 磁 力 传 动 如 果 采 用 电 动 机 械 传 动, 则 需 要 解 决 轴 与 釜 之 间 的 动 密 封 问 题, 并 使 最 高 工 作 压 力 降 低 目 前, 玻 璃 高 压 釜 已 面 市, 有 多 种 规 格, 其 釜 体 材 料 为 玻 璃 玻 璃 高 压 釜 的 优 点 是 能 直 接 观 察 反 应 过 程, 并 可 弥 补 不 锈 钢 高 压 釜 在 耐 腐 蚀 方 面 的 不 足 在 使 用 高 压 釜 时, 必 须 严 格 执 行 操 作 规 程 3.2 减 压 或 抽 真 空 在 精 细 化 工 实 验 中, 当 操 作 压 力 低 于 当 地 大 气 压 时, 就 需 要 减 压 操 作 比 如, 减 压 蒸 馏 真 空 干 燥 和 真 空 过 滤 等 都 需 要 减 压 若 真 空 度 要 求 不 高, 则 可 以 通 过 简 易 水 喷 射 式 真 空 泵 实 现 减 压 的 目 的 ; 若 真 空 度 要 求 比 较 高, 则 应 该 采 用 规 格 适 当 的 真 空 泵 真 空 度 是 指 系 统 压 力 比 大 气 压 低 出 的 部 分 真 空 度 越 高, 系 统 的 实 际 压 力 越 低 根 据 压 力 的 大 小, 真 空 可 分 为 粗 真 空 ( 压 力 1000~101325Pa) 次 高 真 空 ( 压 力 0.1~1000Pa) 和 高 真 空 ( 压 力 小 于 0.1Pa) 水 喷 射 式 真 空 泵 是 利 用 静 压 能 与 动 能 的 转 换 原 理 造 成 真 空 的, 即 流 动 越 快 的 地 方 压 力 越 低 的 原 理 当 气 体 被 吸 入 后, 高 速 水 流 会 带 着 吸 入 的 气 体 排 出 泵 外 如 图 13 所 示, 简 易 的 水 流 喷 射 泵 价 格 低 操 作 简 单, 但 耗 水 量 很 大, 抽 气 量 小, 一 般 仅 用 于 抽 滤 在 水 压 较 高 和 温 度 较 低 时, 它 可 以 产 生 0.8~15kPa 的 低 压 循 环 水 真 空 泵 是 以 循 环 水 作 为 工 作 流 体, 依 据 射 流 产 生 真 空, 如 图 3-4 所 示 工 作 时 泵 体 内 需 不 断 补 充 水, 将 水 加 至 箱 体 内 循 环 使 用, 并 定 期 更 换 真 空 泵 长 期 不 用 时, 应 将 水 排 空 并 涂 防 锈 油 循 环 水 真 空 泵 的 真 空 度 受 水 蒸 气 压 的 限 制, 温 度 越 低 真 空 度 越 高, 压 力 可 低 至 0.5~lKPa 实 验 室 使 用 的 循 环 水 真 空 泵 可 以 选 用 多 头 式, 以 便 供 多 人 使 用 14

18 图 13 简 易 水 喷 射 泵 图 14 透 明 式 循 环 水 真 空 泵 ⑴ 玻 璃 材 料 制 作 ⑵ 金 属 材 料 制 作 油 泵 多 为 旋 片 式 真 空 泵, 可 达 到 次 高 真 空 但 使 用 时 应 避 免 易 凝 结 的 蒸 汽 或 腐 蚀 性 气 体 进 入 泵 体 油 泵 一 般 不 能 连 续 工 作 过 长 时 间, 否 则 易 发 热 使 油 挥 发 此 外, 应 定 期 检 修 及 时 换 油 图 15 为 旋 片 式 真 空 泵 的 实 物 图 和 原 理 图 如 果 要 获 得 高 真 空, 就 必 须 采 用 油 扩 散 泵 或 汞 扩 散 泵 图 15 旋 片 式 真 空 泵 图 图 16 安 全 瓶 ⑴ 实 物 图 ⑵ 原 理 图 实 验 室 中 进 行 真 空 操 作 时, 为 防 止 液 体 倒 吸 或 液 柱 压 力 计 内 指 示 液 冲 出, 必 须 在 真 空 泵 和 系 统 之 间 连 接 体 积 较 大 的 安 全 瓶 ( 缓 冲 瓶 ), 如 图 16 所 示 安 全 瓶 通 过 胶 管 玻 璃 管 的 配 合, 分 别 与 系 统 真 空 泵 及 压 力 计 相 连, 为 了 便 于 控 制, 还 通 过 一 带 有 旋 塞 的 玻 璃 管 与 大 气 相 连 如 不 需 要 测 压, 也 可 不 接 接 压 力 计 由 于 真 空 操 作 要 求 系 统 有 良 好 的 气 密 性, 因 此 真 空 装 置 均 采 用 磨 口 接 头, 并 且 实 验 前 应 检 查 是 否 漏 气 操 作 结 束 后, 为 了 防 止 空 气 突 然 进 入 被 加 热 的 装 置, 形 成 有 机 物 蒸 汽 与 空 气 的 爆 炸 性 混 合 物, 引 发 爆 炸, 因 此 必 须 待 系 统 冷 却 至 适 当 温 度 后 再 通 大 气, 压 力 恢 复 常 压 后 才 能 关 真 空 泵 3.3 压 力 测 量 无 论 是 加 压 还 是 减 压 操 作, 实 验 中 常 需 要 测 量 压 力 实 验 室 中 常 用 的 压 力 计 是 液 柱 式 压 力 计, 指 示 剂 有 水 银 四 氯 化 碳 水 酒 精 和 空 气 等 多 种 应 用 最 多 的 是 水 银 液 柱 式 压 力 计, 分 为 开 口 式 和 闭 口 式 两 种 开 口 式 压 力 计, 如 图 17 所 示, 装 有 水 银 的 U 型 管, 一 端 通 常 与 大 气 相 连, 一 端 与 待 测 系 统 相 连 通 常 将 压 力 计 固 定 在 装 有 标 尺 的 金 属 或 木 板 上 为 防 止 汞 蒸 发, 可 在 两 支 管 的 汞 柱 上 面 加 少 量 煤 油 或 水 根 据 两 支 管 水 银 液 柱 的 高 度 差 R( 压 力 计 读 数 ), 可 以 计 算 出 压 力 差, 再 换 算 得 到 系 统 的 压 力 通 常 压 力 计 管 高 为 760mm, 既 可 测 量 表 压 也 可 测 量 真 空 度 使 用 时 应 注 意 防 止 水 银 冲 出 管 外, 一 旦 冲 出, 要 及 时 用 硫 磺 粉 处 理 闭 口 式 压 力 计, 如 图 18 所 示, 其 一 端 封 闭, 另 一 端 接 待 测 系 统, 仅 适 用 于 测 量 真 空 度 汞 作 指 示 液 为 例, 在 封 闭 端 形 成 真 空, 压 力 接 近 于 零 U 型 压 力 计 两 支 管 中 汞 柱 的 高 度 差 ( 压 力 计 读 数 ), 即 为 系 统 内 的 绝 压 闭 口 式 压 力 计 支 管 高 200mm, 用 于 测 量 绝 压 在 200mmHg 以 下 的 压 力 闭 口 式 压 力 计 结 构 紧 凑 使 15

19 用 方 便, 但 水 银 的 装 填 比 较 麻 烦 图 17 开 口 式 压 力 计 图 18 闭 口 式 压 力 计 1- 封 口 2- 标 尺 3- 旋 塞 1,2- 测 压 接 口 3- 标 尺 3.4 压 力 的 稳 定 为 保 持 系 统 内 压 力 恒 定 必 须 使 用 恒 压 器 恒 压 器 如 图 19 所 示, 主 要 部 件 是 置 于 水 银 中 的 浮 筒 2, 它 的 上 端 装 有 一 个 软 橡 皮 塞, 开 动 真 空 泵, 在 预 期 的 压 力 即 将 达 到 时, 关 闭 旋 塞 4, 使 浮 筒 2 内 气 体 与 系 统 隔 开, 从 而 起 到 调 节 真 空 度 的 作 用 当 系 统 内 压 力 降 低 到 一 定 限 度 时, 浮 筒 2 内 气 体 膨 胀, 使 之 上 浮, 将 毛 细 管 3 封 闭 ; 当 系 统 内 压 力 上 升, 浮 筒 下 降, 使 毛 细 管 3 畅 通, 系 统 内 的 气 体 被 抽 走, 压 力 保 持 恒 定 当 压 力 恒 定 的 要 求 较 高 时, 可 将 多 个 恒 压 器 串 联 使 用 图 19 浮 筒 式 恒 压 器 1- 汞 2- 浮 筒 3- 毛 细 管 4- 旋 塞 4. 过 滤 过 滤 是 借 助 多 孔 性 过 滤 介 质 的 选 择 性 受 过 作 用 实 现 固 液 混 合 物 分 离 的 重 要 方 法, 用 于 从 悬 浮 液 体 中 除 去 固 体 杂 质, 或 从 悬 浮 液 体 中 收 集 固 体 物 质 过 滤 可 分 为 常 压 减 压 及 加 压 过 滤 三 种 在 精 细 化 工 实 验 中, 原 料 提 纯 以 及 粗 产 品 的 精 制 均 可 能 采 用 过 滤 操 作 过 滤 中 使 用 的 多 孔 性 材 料 称 过 滤 介 质 实 验 室 常 用 的 过 滤 介 质 包 括 滤 纸 滤 布 玻 璃 砂 芯 等 在 实 际 应 用 中, 过 滤 介 质 可 依 据 过 滤 条 件 和 待 过 滤 物 料 的 性 质 选 择 滤 纸 是 实 验 室 中 用 应 最 多 的 一 种 过 滤 介 质 滤 纸 分 为 定 性 滤 纸 和 定 量 滤 纸 实 验 中 一 般 用 定 性 滤 纸, 16

20 只 有 在 定 量 分 析 时 才 使 用 定 量 滤 纸 定 量 滤 纸 是 预 先 用 盐 酸 和 氢 氟 酸 处 理 过 除 去 了 大 部 分 杂 质 且 灰 分 含 量 极 少 的 滤 纸 根 据 滤 纸 孔 径 大 小, 可 将 滤 纸 分 为 粗 中 等 较 细 和 细 四 种 规 格, 可 根 据 需 要 选 择 图 20 滤 纸 平 折 示 意 图 图 21 滤 纸 褶 折 示 意 图 当 采 用 圆 锥 形 漏 斗 过 滤 时, 滤 纸 折 叠 方 法 有 两 种, 平 折 法 ( 图 20) 和 褶 折 法 ( 图 21 图 ) 滤 纸 折 叠 操 作 分 别 按 两 图 从 ⑴ 折 到 ⑸ 即 可 平 折 法 适 用 于 普 通 重 力 过 滤, 滤 纸 表 面 光 滑, 滤 渣 易 于 回 收, 但 滤 纸 的 利 用 率 低, 过 滤 速 度 慢 ; 褶 折 法 适 用 于 快 速 过 滤, 滤 纸 利 用 率 高, 过 滤 速 度 快, 但 滤 渣 不 易 回 收 当 过 滤 强 氧 化 性 强 酸 性 和 强 碱 性 物 料 时, 必 须 用 玻 璃 布 石 棉 布 或 无 纺 布 ( 聚 丙 烯 尼 龙 ) 等 代 替 滤 纸 对 于 非 强 碱 性 悬 浮 液, 也 可 使 用 玻 璃 坩 埚 或 砂 芯 漏 斗 等 进 行 过 滤 当 过 滤 含 较 大 颗 粒 的 物 料 时, 可 以 不 用 滤 纸, 而 在 漏 斗 的 颈 部 放 不 量 疏 松 的 棉 花 或 玻 璃 丝 等 代 替 滤 纸 当 过 滤 含 有 极 细 或 有 粘 性 固 体 颗 粒 的 物 料 时, 为 了 加 快 过 滤 速 度, 过 滤 前 可 进 行 静 置 沉 降 处 理, 过 滤 中 先 过 滤 上 层 较 为 澄 清 的 部 分, 再 过 滤 下 层 固 含 量 多 的 部 分 若 过 滤 目 的 是 除 去 固 体 颗 粒, 则 为 了 加 快 过 滤 速 度, 可 考 虑 在 待 过 滤 料 液 中 加 入 硅 藻 土 石 棉 丝 玻 璃 丝 等 助 滤 物 质, 使 滤 饼 有 足 够 的 孔 隙 率, 减 少 过 滤 阻 力 4.1 常 压 过 滤 常 压 过 滤 是 指 操 作 压 力 为 当 地 大 气 压 的 过 滤 操 作, 由 于 常 压 过 滤 的 推 动 力 是 重 力, 因 此 也 称 重 力 过 滤 为 提 高 常 压 过 滤 的 推 动 力 需 要 尽 可 能 保 持 较 高 的 料 液 高 度 但 在 圆 锥 形 漏 斗 过 滤 时, 料 液 高 度 不 能 高 出 滤 纸 的 高 度, 否 则 会 污 染 滤 液 常 压 过 滤 多 采 用 圆 锥 形 玻 璃 漏 斗 和 滤 纸 实 现 操 作 方 法 是 将 滤 纸 按 一 定 方 法 折 叠 好, 轻 轻 放 入 漏 斗 中, 17

21 其 边 缘 要 比 漏 斗 边 缘 略 低, 先 对 滤 纸 进 行 润 湿, 再 过 滤 4.2 减 压 过 滤 减 压 过 滤 是 指 在 过 滤 介 质 下 游 减 压 的 过 滤 操 作 由 于 过 滤 的 推 动 力 是 过 滤 介 质 上 下 游 的 压 力 差, 因 此 比 重 力 过 滤 的 推 动 力 大 减 压 过 滤 装 置 如 图 22 所 示 实 验 中, 可 根 据 实 验 需 要 选 用 合 适 的 布 氏 漏 斗 型 号 过 滤 前 将 滤 纸 剪 好, 平 铺 在 布 氏 漏 斗 的 布 孔 底 面 上, 滤 纸 大 小 以 刚 好 覆 盖 布 氏 漏 斗 布 孔 底 面 的 全 部 滤 孔 为 宜, 如 图 23 所 示 过 滤 时, 先 湿 润 滤 纸, 接 真 空 系 统, 开 真 空 泵, 使 滤 纸 紧 贴 在 漏 斗 上, 再 小 心 把 待 过 滤 物 料 倒 入 漏 斗, 使 固 体 均 匀 分 布 在 整 个 滤 纸 面 上, 一 直 抽 气 到 几 乎 没 有 液 体 滤 出 为 止 过 滤 的 真 空 度 可 由 阀 门 4 进 行 调 节 起 初 抽 气 时, 真 空 度 不 可 过 高, 以 防 止 滤 纸 被 吸 破 图 22 减 压 过 滤 装 置 图 23 滤 纸 放 置 示 意 图 1- 吸 滤 瓶 2- 布 氏 漏 斗 3- 连 接 管 4- 放 空 阀 5- 安 全 瓶 1- 布 氏 漏 斗 2- 滤 纸 3- 吸 滤 瓶 4.3 热 过 滤 热 过 滤 是 指 在 较 高 温 度 下 进 行 的 过 滤 操 作 主 要 用 来 从 悬 浮 液 中 过 滤 除 去 不 溶 性 杂 质 以 制 备 澄 清 的 溶 液, 或 处 理 在 温 度 降 低 时 可 能 有 结 晶 析 出 的 悬 浮 体 系, 或 含 有 悬 浮 颗 粒 的 饱 和 溶 液 物 料, 其 过 滤 操 作 必 须 使 用 热 过 滤 图 24 褶 折 滤 纸 及 保 温 滤 液 的 热 过 滤 图 25 使 用 保 温 漏 斗 的 热 过 滤 实 验 中 热 过 滤 的 实 现 主 要 有 两 种 途 径 第 一, 对 于 温 度 较 高 的 待 过 滤 物 料, 采 用 褶 折 法 折 叠 滤 纸, 进 行 快 速 过 滤 使 过 滤 过 程 缩 短, 从 面 使 整 个 过 滤 过 程 在 较 高 的 温 度 下 进 行, 如 图 24 所 示 ; 第 二, 采 用 保 温 漏 斗, 使 过 滤 在 保 温 下 进 行, 如 图 25 所 示 当 然, 也 可 以 将 两 者 结 合 使 用 热 过 滤 中 必 须 注 意 三 点 第 一, 常 压 热 过 滤 时 应 尽 量 使 用 颈 短 且 粗 的 漏 斗, 以 防 止 结 晶 析 出, 堵 塞 漏 斗 第 二, 减 压 热 过 滤 时 压 力 不 要 太 低, 以 防 止 过 滤 下 游 的 溶 剂 蒸 发 过 快, 另 外, 减 压 热 过 滤 中 必 须 接 缓 冲 瓶, 必 要 时 还 要 使 用 冷 阱 冷 却 缓 冲 瓶 以 回 收 蒸 发 的 溶 剂 第 三, 为 了 防 止 过 滤 上 游 的 溶 剂 蒸 发 和 热 量 散 失 过 快, 热 过 滤 时 可 将 漏 斗 口 用 表 面 皿 盖 住 5. 回 流 与 分 水 18

22 5.1 回 流 回 流 是 使 蒸 出 的 液 体 蒸 气 冷 凝 成 液 体 再 回 到 物 料 主 体 的 操 作 回 流 操 作 是 在 液 体 的 沸 点 下 进 行 的 为 了 避 免 液 体 气 化 逸 出, 常 需 要 采 用 回 流 操 作 回 流 装 置 常 用 有 三 种, 见 前 图 3, 在 实 验 中 可 根 据 需 要 选 取 回 流 时, 冷 凝 措 施 通 常 是 让 冷 却 水 自 下 而 上 通 过 球 形 冷 凝 管 的 夹 套, 蒸 汽 在 冷 凝 管 中 冷 凝 ; 加 热 方 式 可 根 据 烧 瓶 内 液 体 的 特 性 和 沸 点 的 高 低 选 用, 比 如 水 浴 油 浴 或 石 棉 网 直 接 加 热 等 在 回 流 时, 为 了 防 止 暴 沸 需 要 在 烧 瓶 内 加 入 几 粒 沸 石, 另 外 应 控 制 上 升 蒸 汽 在 冷 凝 管 中 的 高 度, 以 不 超 过 两 个 球 为 宜 5.2 分 水 分 水 是 指 在 回 流 的 基 础 上, 利 用 密 度 差 别 实 现 水 与 其 它 液 体 分 离 的 操 作 在 精 细 化 工 实 验 中, 为 了 使 反 应 向 有 利 的 方 向 进 行, 常 利 用 加 热 回 流 的 方 法 借 助 分 水 器 分 离 出 生 成 的 水 分 有 时 为 了 控 制 反 应 温 度 或 降 低 反 应 体 系 中 水 含 量, 可 通 过 加 入 适 当 的 溶 剂, 与 水 形 成 共 沸 混 合 物, 从 而 带 走 热 量 并 蒸 除 反 应 生 成 的 水, 所 用 溶 剂 既 可 以 为 反 应 介 质 也 可 以 为 专 门 的 带 水 剂 当 溶 剂 密 度 比 水 小 时 ( 如 苯 甲 苯 ), 可 采 用 图 26⑴ 所 示 的 分 水 器, 少 量 水 可 直 接 计 量, 也 可 由 底 部 旋 塞 放 出 当 溶 剂 密 度 比 水 大 时 ( 如 氯 仿 四 氯 化 碳 等 ), 可 采 用 图 26⑵ 和 图 26⑶ 所 示 的 分 水 器, 但 在 使 用 前 必 须 用 所 选 溶 剂 充 满 分 水 器, 以 避 免 生 成 的 水 流 回 反 应 器 图 26 分 水 装 置 示 意 图 6. 蒸 馏 蒸 馏 是 利 用 各 组 分 挥 发 能 力 的 不 同, 实 现 均 相 液 体 混 合 物 分 离 的 操 作 在 精 细 化 工 实 验 中, 原 辅 材 料 和 中 间 体 往 往 是 混 合 液 体, 为 了 符 合 反 应 对 纯 度 的 要 求, 经 常 需 要 将 它 们 分 离, 另 外 从 液 体 混 合 产 物 中 分 离 出 目 标 产 物 并 达 到 指 定 的 组 成, 也 常 用 到 蒸 馏 蒸 馏 是 实 现 均 相 液 体 混 合 物 分 离 最 常 见 的 操 作 与 其 它 分 离 纯 化 的 方 法 相 比, 蒸 馏 具 有 操 作 简 便 处 理 量 较 大 等 优 点 实 验 室 中 常 用 的 蒸 馏 操 作 有 四 种, 包 括 简 单 蒸 馏 真 空 ( 减 压 ) 蒸 馏 精 馏 ( 分 馏 ) 和 水 蒸 气 蒸 馏 简 单 蒸 馏 适 合 于 分 离 要 求 不 高 的 场 合 或 易 于 分 离 的 场 合, 只 有 当 待 分 离 的 混 合 物 中, 各 组 分 的 沸 点 之 差 大 于 80 时, 使 用 简 单 蒸 馏 才 能 获 得 较 高 的 分 离 效 果 当 分 离 要 求 较 高 或 挥 发 能 力 相 差 不 大 时, 必 须 采 用 精 馏 ( 分 馏 ) 在 实 验 室 中, 两 者 的 不 同 在 于, 前 者 只 使 用 普 通 冷 凝 器, 而 后 者 必 须 使 用 分 馏 柱 减 压 蒸 馏 主 要 用 于 热 敏 性 的 物 系 分 离 因 为 减 压 有 利 于 操 作 温 度 降 低 通 常, 分 离 常 压 沸 点 很 高 的 物 系 时, 需 要 进 行 减 压 蒸 馏 对 于 分 离 热 敏 性 的 物 系 时, 还 可 考 虑 用 旋 转 浓 缩 蒸 发 器 进 行 蒸 馏 当 分 离 双 组 分 混 合 液 存 在 恒 沸 组 成 时, 蒸 馏 分 离 效 果 不 好, 可 以 采 用 特 殊 蒸 馏, 如 第 三 组 分 的 恒 沸 蒸 馏 或 萃 取 精 馏 进 行 分 离 19

23 6.1 简 单 蒸 馏 简 单 蒸 馏 是 将 均 相 混 合 液 体 进 行 一 次 部 分 气 化 和 冷 凝 的 分 离 操 作, 通 常 在 常 压 下 操 作, 其 流 程 如 前 图 4 所 示 待 分 离 的 液 体 混 合 物 加 入 蒸 馏 烧 瓶 中, 加 热 至 沸 腾, 产 生 的 蒸 汽 经 冷 凝 管 冷 凝, 作 为 馏 出 产 品 如 果 混 合 物 中 有 多 个 组 分, 那 么 可 以 根 据 沸 程 变 化, 使 用 多 个 接 受 器, 分 别 接 收 不 同 的 馏 出 产 品 必 须 指 出, 蒸 馏 时 必 须 搅 拌 良 好 或 加 入 助 沸 物, 以 引 入 气 化 中 心, 确 保 液 体 平 稳 沸 腾, 避 免 发 生 暴 沸 现 象 若 一 旦 发 生 暴 沸, 则 会 产 生 大 量 气 泡, 并 夹 带 着 液 体 冲 出, 使 蒸 馏 失 败, 甚 至 发 生 危 险 6.2 减 压 蒸 馏 减 压 蒸 馏 是 指 操 作 压 力 低 于 大 气 压 力 的 蒸 馏 过 程, 也 叫 真 空 蒸 馏 蒸 馏 是 在 沸 点 下 进 行 的 有 些 高 沸 点 或 低 熔 点 有 机 物, 在 达 到 常 压 沸 点 前 会 发 生 分 解 氧 化 重 排 聚 合 等 反 应 因 此, 这 类 物 质 混 合 液 体 的 分 离 必 须 通 过 降 低 操 作 压 力 实 现 降 低 操 作 温 度 的 办 法 进 行 蒸 馏 减 压 蒸 馏 的 流 程 如 前 图 8 所 示 在 减 压 蒸 馏 时, 必 须 特 别 注 意 安 全 操 作, 严 格 按 操 作 规 程 操 作 在 减 压 蒸 馏 中, 切 勿 使 用 有 裂 缝 或 薄 厚 不 匀 的 玻 璃 仪 器, 以 避 免 这 类 玻 璃 仪 器 在 承 受 一 定 外 压 后 可 能 引 起 的 内 向 爆 炸, 防 止 引 起 人 身 伤 害 及 其 他 事 故 例 如, 减 压 蒸 馏 中, 不 可 以 用 平 底 烧 瓶 作 蒸 馏 用 容 器 6.3 水 蒸 汽 蒸 馏 水 蒸 馏 蒸 馏 是 指 用 水 蒸 气 作 热 源 的 蒸 馏 操 作 该 方 法 主 要 用 于 从 混 合 物 中 分 离 出 不 溶 或 难 溶 于 水 的 挥 发 性 物 质 比 如, 从 固 体 无 机 盐 生 物 残 体 树 脂 状 反 应 混 合 物 等 中 提 取 挥 发 性 物 质 其 特 点 是, 操 作 温 度 低 于 水 及 挥 发 性 物 质 的 沸 点, 因 此, 操 作 温 度 始 终 小 于 100 水 蒸 气 的 装 置 图 如 前 图 6 和 图 7 所 示 水 蒸 汽 蒸 馏 主 要 用 于 以 下 三 种 情 况 分 离 第 一, 在 混 合 物 中 含 有 大 量 固 体, 通 常 不 适 宜 用 蒸 馏 过 滤 萃 取 等 方 法 分 离, 比 如, 从 固 体 无 机 盐 中 提 取 挥 发 性 物 质 ; 第 二, 在 混 合 物 中 含 有 焦 油 状 物 质, 不 宜 用 蒸 馏 过 滤 萃 取 等 方 法 分 离, 比 如, 从 生 物 残 体 树 脂 状 反 应 混 合 物 等 中 提 取 挥 发 性 物 质 ; 第 三, 在 常 压 下, 混 合 物 的 沸 点 比 较 高, 蒸 馏 时 会 发 生 分 解 的 高 沸 点 有 机 物 的 分 离, 比 如, 从 含 有 邻 硝 基 苯 酚 和 2,4- 二 硝 基 苯 酚 的 苯 溶 液 中 提 取 挥 发 性 的 邻 硝 基 苯 酚 ( 熔 点 45, 沸 点 214~215 ) 在 上 述 三 情 况 下, 水 蒸 汽 蒸 馏 比 普 通 蒸 馏 效 果 好, 但 能 耗 较 大, 操 作 不 易 控 制 使 用 水 蒸 汽 蒸 馏 时, 待 分 离 物 质 必 须 具 备 下 列 条 件 :1 常 温 下 不 溶 或 微 溶 于 水 ;2 在 操 作 温 度 下 长 时 间 与 水 接 触 而 不 发 生 化 学 变 化 ; 3 具 有 一 定 的 蒸 汽 压, 在 近 100 时 其 蒸 汽 压 应 不 小 1.3kPa 如 果 在 100 时 待 分 离 物 质 的 蒸 气 压 仍 较 低, 则 可 利 用 过 热 蒸 汽 来 进 行 蒸 馏 水 蒸 汽 的 冷 凝 潜 热 较 大, 故 水 蒸 汽 蒸 馏 操 作 应 采 用 高 效 冷 凝 管 另 外, 水 蒸 汽 蒸 馏 的 速 率 不 要 太 快, 以 每 秒 2~3 滴 馏 出 液 的 速 率 为 宜 为 了 防 止 水 蒸 汽 过 多 地 在 蒸 馏 烧 瓶 中 冷 凝, 可 以 小 火 加 热 蒸 馏 烧 瓶, 如 前 图 精 馏 精 馏 是 将 混 合 液 体 进 行 多 次 部 分 气 化 和 多 次 冷 凝 的 分 离 操 作, 装 置 图 如 前 图 5 所 示 精 馏 在 操 作 上 与 普 通 蒸 馏 的 区 别 就 在 于 使 用 了 分 馏 柱, 因 此 也 称 为 分 馏 主 要 用 于 多 组 分 混 合 液 的 分 离 难 分 离 的 混 合 液 及 分 离 要 求 很 高 的 场 合 目 前, 精 密 分 馏 装 置 已 能 将 沸 点 相 差 仅 1~2 的 混 合 物 分 开 分 馏 柱 类 型 很 多, 可 根 据 分 离 的 难 度 分 离 要 求 以 及 操 作 压 力 等 进 行 选 择 值 得 注 意 的 是, 为 达 到 预 期 的 分 馏 效 果, 必 须 保 持 分 馏 柱 中 有 一 定 的 回 流 液 体 量 20

24 7. 干 燥 干 燥 是 指 利 用 加 热 或 加 入 干 燥 剂 等 方 法 除 去 物 料 中 湿 分 ( 通 常 是 水 ) 的 操 作 被 干 燥 对 象 可 以 是 气 体 液 体 或 固 体 如 溶 剂 除 水 固 体 产 品 除 水 气 体 中 除 去 水 蒸 气 等, 都 需 要 通 过 干 燥 实 现 常 用 干 燥 方 法 包 括 自 然 晾 干 法 红 外 线 干 燥 法 加 热 烘 干 法 冷 凝 法 冷 冻 法 真 空 干 燥 法 分 子 筛 脱 水 法 以 及 干 燥 剂 脱 水 法 等 实 验 室 中 常 用 的 干 燥 方 法 是 干 燥 剂 脱 水 法 干 燥 强 度 和 干 燥 容 量 是 评 价 干 燥 剂 的 重 要 指 标 干 燥 强 度 是 指 干 燥 剂 干 燥 湿 物 料 所 能 达 到 的 程 度 通 常 用 干 燥 剂 吸 水 后 湿 物 料 表 面 的 水 蒸 汽 压 表 示, 湿 物 料 表 面 的 水 蒸 汽 压 越 低, 干 燥 强 度 越 大 干 燥 容 量 则 是 指 单 位 质 量 干 燥 剂 能 够 吸 收 的 水 分 量 吸 收 水 分 量 越 多, 其 干 燥 容 量 越 大 在 选 择 干 燥 剂 时, 干 燥 剂 的 干 燥 容 量 和 干 燥 强 度 均 要 尽 可 能 大, 干 燥 后 易 与 被 干 燥 物 分 离, 不 与 被 干 燥 物 发 生 反 应 除 干 燥 剂 种 类 外, 干 燥 剂 的 颗 粒 大 小 干 燥 温 度 接 触 时 间 等 对 干 燥 效 果 也 有 影 响 7.1 气 体 的 干 燥 气 体 的 干 燥 可 以 通 过 图 27 及 图 28 所 示 的 装 置 实 现 当 用 液 体 干 燥 剂 时, 图 3-17 适 合, 比 如 氩 气 氮 气 氦 气 氯 气 等 气 体 干 燥, 可 用 浓 硫 酸 作 干 燥 剂 干 燥 方 法 是 让 被 干 燥 气 体 通 过 装 有 浓 硫 酸 的 洗 气 瓶, 即 获 得 干 燥, 浓 硫 酸 的 装 量 不 应 超 过 洗 气 瓶 体 积 的 一 半 当 用 固 体 干 燥 剂 时, 图 3-18 适 合, 操 作 中 干 燥 剂 的 颗 粒 大 小 要 适 当 过 小 则 间 隙 太 小, 气 体 不 易 通 过 ; 过 大 则 减 少 了 干 燥 剂 与 气 体 的 接 触 面 积, 影 响 干 燥 效 果 对 于 易 吸 湿 结 块 的 干 燥 剂 ( 如 五 氧 化 二 磷 ), 应 掺 混 在 石 棉 纤 维 玻 璃 毛 等 惰 性 载 体 上, 以 确 保 气 体 顺 畅 通 过 对 于 冷 凝 温 度 较 高 的 湿 分 ( 比 如, 水 蒸 汽 ), 还 可 用 冷 凝 法 干 燥 该 法 是 借 助 冷 阱 来 降 低 温 度, 使 水 蒸 气 冷 凝 或 凝 固 而 获 得 脱 水 其 优 点 是 可 以 避 免 被 干 燥 气 体 的 污 染, 且 干 燥 效 率 高 常 用 的 冷 却 介 质 包 括 冰 冰 水 - 盐 混 合 物 干 冰 等 比 如, 水 在 -70 时 饱 和 蒸 汽 压 仅 为 0.2Pa, 若 将 被 干 燥 气 体 降 温 至 此 温 度, 则 干 燥 脱 水 效 率 很 高, 而 且 没 有 污 染 气 体 干 燥 还 可 采 用 硅 胶 吸 附 法 分 子 筛 脱 水 法 等 图 27 洗 气 瓶 干 燥 气 体 的 装 置 图 图 28 干 燥 塔 干 燥 气 体 的 装 置 7.2 液 体 的 干 燥 液 体 的 干 燥 方 法 主 要 有 干 燥 剂 法 分 子 筛 法 和 共 沸 蒸 馏 法 等 干 燥 剂 法 是 指 利 用 干 燥 剂 除 去 液 体 中 杂 质 液 体 的 方 法 常 用 干 燥 剂 有 无 水 氯 化 钙 无 水 硫 酸 镁 无 水 硫 酸 钠 碳 酸 钾 氢 氧 化 钠 氢 氧 化 钾 氧 化 钙 金 属 钠 等 无 水 氯 化 钙 吸 水 能 力 大, 价 格 便 宜, 在 实 验 室 常 用, 但 吸 水 速 度 不 快, 不 能 用 于 酸 或 酸 性 物 质 干 燥, 也 不 能 用 于 醛 酯 等 有 机 化 合 物 干 燥 无 水 硫 酸 21

25 镁 可 用 于 醛 酯 等 有 机 化 合 物 干 燥 无 水 硫 酸 钠 干 燥 容 量 大, 但 干 燥 强 度 不 够 大, 适 用 含 水 量 较 多 的 液 体 初 步 干 燥 碳 酸 钾 吸 水 能 力 一 般, 用 于 腈 酮 酯 的 干 燥 氢 氧 化 钠 氢 氧 化 钾 用 于 胺 类 化 合 物 的 干 燥 效 果 好 氧 化 钙 适 用 低 级 醇 的 干 燥 金 属 钠 适 用 乙 醚 脂 肪 烃 和 芳 烃 的 干 燥 操 作 中, 将 颗 粒 状 或 粉 状 干 燥 剂 与 液 体 混 合, 充 分 振 摇, 当 水 分 含 量 降 低 到 符 合 要 求 后 将 干 燥 剂 滤 出 为 了 达 到 干 燥 要 求, 干 燥 剂 实 际 用 量 应 为 理 论 用 量 的 5~10 倍 为 了 提 高 干 燥 效 果, 可 分 批 加 入 干 燥 剂 有 时, 加 入 干 燥 剂 后 会 形 成 水 相, 这 是 由 于 干 燥 剂 吸 水 后 形 成 的 水 相 与 原 溶 液 互 不 相 溶 造 成 的, 操 作 中 可 先 将 水 相 吸 出, 再 加 入 新 鲜 干 燥 剂 继 续 干 燥 分 子 筛 法 是 利 用 分 子 筛 的 选 择 性 除 去 液 体 中 水 等 小 分 子 化 合 物 的 干 燥 方 法 分 子 筛 是 具 有 多 孔 骨 架 结 构 的 沸 石 型 水 合 硅 铝 酸 盐, 骨 架 结 构 中 具 有 孔 径 均 匀 的 通 道 和 排 列 整 齐 内 表 面 积 相 当 大 的 孔 穴 既 有 天 然 的 也 有 人 工 合 成 的 当 混 合 液 体 与 分 子 筛 接 触 时, 只 有 比 孔 穴 孔 径 小 的 分 子 才 能 进 入 孔 穴, 从 而 使 不 同 大 小 的 分 子 得 以 分 离 用 分 子 筛 除 去 有 机 溶 液 中 的 水 分 是 实 验 室 中 常 用 的 方 法 常 用 分 子 筛 的 型 号 包 括 3A 4A 和 5A 三 种 型 号, 其 孔 径 分 别 为 0.32~0.33nm 0.42~0.47nm 和 0.49~0.55nm 它 们 具 有 脱 水 快 容 量 大 可 再 生 及 可 做 成 各 种 形 状 的 特 点 用 分 子 筛 干 燥 液 体 时, 通 常 将 分 子 筛 散 放 于 待 干 燥 的 液 体 中, 充 分 振 摇, 干 燥 一 定 时 间 后 过 滤 分 离 也 可 将 分 子 筛 装 入 干 燥 过 的 细 长 棉 布 袋, 再 放 入 待 干 燥 的 液 体 中, 干 燥 后 将 袋 子 取 出 即 可 当 分 子 筛 干 燥 能 力 减 弱 到 一 定 值 后, 必 须 再 生 实 验 室 再 生 方 法 主 要 是 在 真 空 条 件 下 或 干 燥 的 空 气 中, 加 热 至 400 这 种 方 法 温 度 高, 会 缩 短 分 子 筛 的 使 用 寿 命, 工 业 上 已 普 遍 采 用 变 压 吸 附 法 在 温 和 的 条 件 下 进 行 再 生 在 精 细 化 工 实 验 中, 采 用 共 沸 蒸 馏 法 除 去 液 体 中 水 分 的 方 法 也 比 较 常 用 方 法 是 向 待 分 离 液 体 中 加 入 某 种 能 与 水 形 成 共 沸 物 ( 通 常 是 低 沸 物 ) 的 物 质 作 为 挟 带 剂, 然 后 进 行 蒸 馏, 蒸 出 共 沸 物 以 除 去 水 分 例 如, 制 备 无 水 乙 醇 就 可 以 采 用 共 沸 蒸 馏 法 普 通 酒 精 是 乙 醇 和 水 恒 沸 点 混 合 物, 即 共 沸 物, 含 乙 醇 95.57%( 质 量 分 数, 下 同 ) 和 水 4.43%, 它 的 沸 点 是 78.15, 比 无 水 乙 醇 的 沸 点 (78.5 ) 低 制 备 无 水 酒 精 的 方 法 是 在 普 通 酒 精 中 加 入 一 定 量 的 苯, 再 进 行 蒸 馏 于 64.9 沸 腾, 蒸 出 苯 乙 醇 和 水 的 三 元 恒 沸 混 合 物 ( 比 例 为 ), 这 样 可 将 水 全 部 蒸 出 继 续 升 高 温 度, 于 68.3 蒸 出 苯 和 乙 醇 的 二 元 混 合 物 ( 比 例 为 ), 可 将 苯 全 部 蒸 出 最 后 升 高 温 度 到 78.5, 蒸 出 的 是 无 水 乙 醇 金 属 钠 氧 化 钙 氢 化 钙 和 五 氧 化 二 磷 等 由 于 可 与 水 反 应 生 成 稳 定 的 化 合 物, 因 而 具 有 很 高 的 干 燥 强 度 一 些 不 与 此 类 干 燥 剂 作 用 的 液 体, 如 二 氯 甲 烷 二 硫 化 碳 乙 腈 等, 在 这 些 干 燥 剂 的 存 在 下 通 过 蒸 馏 可 彻 底 除 去 水 分 在 实 验 室 中, 无 水 酒 精 就 可 以 用 此 法 制 备, 具 体 操 作 是 在 95.57% 酒 精 中 加 入 生 石 灰, 先 通 过 加 热 回 流 使 酒 精 中 的 水 跟 氧 化 钙 反 应, 生 成 氢 氧 化 钙 以 除 去 水 分, 然 后 再 通 过 蒸 馏 即 可 获 得 99.5% 的 无 水 酒 精 如 果 需 要 继 续 去 掉 残 留 的 少 量 水, 那 么 可 以 加 入 金 属 镁 来 处 理 获 得 100% 乙 醇, 叫 做 绝 对 酒 精 7.3 固 体 的 干 燥 许 多 精 细 化 学 品, 如 医 药 染 料 颜 料 助 剂 洗 涤 剂 食 品 添 加 剂 等 对 水 分 ( 或 其 它 湿 分 ) 含 量 有 一 定 的 要 求, 必 须 进 行 干 燥 固 体 干 燥 方 法 很 多, 实 验 中 可 根 据 被 干 燥 物 质 的 性 质 选 择 ⑴ 自 然 晾 干 自 然 晾 干 是 最 简 便 经 济 的 干 燥 方 法 其 操 作 是 将 滤 饼 压 干, 薄 薄 地 摊 开 在 滤 纸 上, 盖 上 另 一 张 滤 纸, 22

26 在 空 气 中 晾 干 即 可 该 方 法 干 燥 动 力 小, 适 用 于 熔 点 较 低 对 热 不 稳 定 且 易 干 燥 的 物 质, 尤 其 是 用 于 除 去 固 体 中 的 乙 醚 丙 酮 等 低 沸 点 溶 剂 ⑵ 加 热 干 燥 加 热 干 燥 是 指 通 过 供 热 移 去 混 合 物 中 湿 分 的 操 作 供 热 方 法 可 以 是 导 热 对 流 辐 射 及 介 电 等 多 种 方 式 电 热 烘 箱 适 用 于 热 稳 定 的 固 体 物 质 的 干 燥, 加 热 温 度 应 至 少 低 于 待 干 燥 物 熔 点 20~30, 以 免 变 色 或 分 解 一 般 温 度 波 动 范 围 为 5~10, 升 温 时 的 余 热 会 使 温 度 超 过 预 定 温 度, 操 作 中 应 在 温 度 相 对 恒 定 时 放 入 待 干 燥 物, 并 且 尽 量 避 免 放 入 含 湿 量 很 高 的 待 干 燥 物, 以 防 止 烘 箱 锈 蚀 除 外, 气 流 干 燥 器 红 外 灯 红 外 烤 箱 微 波 炉 等 也 是 实 验 室 常 用 的 固 体 干 燥 设 备 气 流 干 燥 器 是 靠 热 风 的 对 流 作 用 干 燥, 干 燥 速 率 比 普 通 电 热 烘 箱 快 红 外 灯 红 外 烤 箱 属 辅 助 干 燥 设 备, 具 有 干 净 卫 生 和 热 效 率 高 的 特 点, 但 表 面 易 于 过 热 微 波 炉 属 于 介 电 加 热 干 燥 设 备, 主 要 适 用 于 含 水 物 料 的 干 燥, 操 作 干 净 卫 生 热 效 率 极 高, 由 于 微 波 加 热 的 热 量 是 从 内 向 外 传 递 的, 因 此 能 够 保 持 良 好 的 外 观 性 状 图 29 玻 璃 干 燥 器 图 30 真 空 干 燥 器 ⑶ 干 燥 器 内 干 燥 与 保 干 不 宜 加 热 含 水 量 很 少 且 较 难 干 燥 的 固 体 物 料 可 在 干 燥 器 中 进 行 干 燥 干 燥 器, 如 图 29 所 示, 底 部 放 有 干 燥 剂, 瓷 板 上 放 置 待 干 燥 物 常 用 的 干 燥 剂 有 氯 化 钙 硅 胶 等 如 果 干 燥 要 求 比 较 高, 那 么 可 以 使 用 真 空 干 燥 器 进 行 干 燥 真 空 干 燥 器 如 图 30 所 示, 比 一 般 干 燥 器 的 干 燥 强 度 大 得 多 真 空 干 燥 过 程 中, 通 过 顶 部 活 塞 控 制 干 燥 器 内 达 到 一 定 的 真 空 度, 关 上 活 塞, 放 置 一 定 时 间, 直 至 达 到 干 燥 要 求 干 燥 结 束 后, 在 通 入 空 气 时, 应 尽 量 缓 慢, 以 免 空 气 吹 散 被 干 燥 的 物 质 如 果 一 次 干 燥 不 能 达 到 要 求, 可 以 重 复 以 上 操 作 干 燥 器 也 常 用 于 酸 酐 甘 油 五 氧 化 二 磷 等 易 吸 潮 物 料 的 保 干 图 31 真 空 干 燥 枪 1- 被 干 燥 物 质 2- 干 燥 剂 23

27 ⑷ 减 压 恒 温 干 燥 枪 干 燥 法 减 压 恒 温 干 燥 枪 干 燥 法 效 率 很 高, 特 别 适 于 干 燥 少 量 样 品 干 燥 枪 如 图 31 所 示 使 用 时 将 样 品 放 在 夹 层 内, 连 接 盛 有 五 氧 化 二 磷 等 干 燥 剂 的 曲 颈 瓶, 然 后 抽 真 空 关 闭 活 塞, 并 加 热 溶 剂 至 回 流, 使 溶 剂 的 蒸 汽 充 满 夹 层 的 外 层 这 样, 样 品 就 在 恒 温 减 压 下 被 干 燥 干 燥 过 程 中 应 每 隔 一 定 的 时 间 抽 真 空, 以 保 持 真 空 度 ⑸ 流 化 床 干 燥 法 在 干 燥 有 些 固 体 物 料 时, 容 易 聚 集 结 块 并 难 以 粉 碎 可 考 虑 选 用 流 化 床 干 燥 法 比 如 颜 料 医 药 等 需 要 在 高 度 分 散 状 态 下 使 用, 要 求 产 品 干 燥 后 容 易 分 散, 此 时 采 用 流 化 床 干 燥 法 是 比 较 适 宜 的 流 化 床 干 燥 法 的 操 作 过 程 是 : 在 一 个 细 孔 圆 盘 上 放 有 直 径 为 3 5mm 的 玻 璃 珠 和 瓷 珠, 在 圆 盘 底 部 向 上 鼓 风, 使 小 球 在 上 面 呈 流 化 状 态, 待 干 燥 的 浆 状 物 料 由 顶 部 逐 渐 加 入 随 水 分 的 蒸 发 和 气 化 以 及 小 球 之 间 的 滚 动 挤 压, 浆 状 物 料 被 干 燥 成 细 粉 状, 被 热 风 吹 出, 进 入 旋 风 分 离 器 分 离 最 后, 干 燥 好 的 细 粉 落 入 容 器 中 整 个 干 燥 过 程 连 续 进 行, 通 过 调 节 风 量 风 温 加 料 速 度 以 及 换 用 不 同 规 格 的 旋 风 分 离 器 等 可 达 到 不 同 的 干 燥 和 粉 碎 效 果 此 外, 旋 转 闪 蒸 干 燥 法 和 喷 雾 干 燥 法 在 固 体 干 燥 中 也 有 应 用 旋 转 闪 蒸 干 燥 法 是 在 不 断 搅 拌 粉 碎 的 同 时, 蒸 发 物 料 中 的 水 分 喷 雾 干 燥 法 是 将 溶 液 以 雾 状 喷 入 热 气 流 中, 将 溶 剂 蒸 发 的 过 程 上 述 两 法 干 燥 后 的 产 品 分 散 度 均 较 好 8. 结 晶 与 重 结 晶 结 晶 与 重 结 晶 是 纯 化 固 体 物 质 的 最 重 要 方 法 它 们 均 是 利 用 固 体 物 质 在 溶 剂 中 溶 解 度 的 变 化 实 现 目 标 物 质 的 分 离 的 结 晶 主 要 用 于 产 品 的 初 步 分 离, 而 重 结 晶 主 要 用 于 固 体 物 质 的 纯 化 固 体 物 质 在 溶 剂 中 的 溶 解 度 与 温 度 有 密 切 关 系 一 般 是 温 度 升 高, 溶 解 度 增 大 因 此, 如 果 将 热 溶 液 冷 却, 那 么 便 产 生 结 晶 8.1 结 晶 结 晶 是 固 体 物 质 以 晶 体 状 态 从 溶 液 中 析 出 的 过 程 晶 体 的 特 殊 结 构, 使 晶 体 保 持 了 良 好 的 纯 度, 因 此, 可 以 通 过 结 晶 分 离 混 合 物 实 验 中, 反 应 混 合 物 常 常 是 溶 液, 为 了 分 离 出 溶 质, 常 采 用 结 晶 的 方 法 或 蒸 发 与 结 晶 联 合 操 作 的 方 法 结 晶 分 两 个 步 骤, 包 括 晶 核 形 成 和 晶 核 成 长 两 者 均 需 要 在 过 饱 和 条 件 下 进 行 因 此, 结 晶 的 关 键 就 是 造 成 和 控 制 溶 液 的 过 饱 和 状 态 ⑴ 结 晶 方 法 根 据 造 成 溶 液 过 饱 和 的 方 法 不 同, 结 晶 方 法 可 主 要 分 为 以 下 三 种 1 冷 却 法 此 法 是 通 过 降 温 造 成 溶 液 的 过 饱 和 的 适 应 于 溶 解 度 随 温 度 降 低 而 显 著 减 小 的 溶 液 结 晶, 比 如, 硝 酸 钾 等 无 机 盐 2 蒸 发 冷 却 法 此 法 通 过 蒸 发 除 去 部 分 溶 剂, 再 冷 却 达 到 过 饱 和 适 应 于 溶 解 度 随 温 度 降 低 而 变 化 不 大 的 溶 液 结 晶, 比 如, 氯 化 钠 等 无 机 盐 有 时 可 能 只 有 用 蒸 发 的 方 法 3 加 入 第 三 物 质 法 此 法 是 向 原 溶 液 中 加 入 第 三 种 物 质, 该 物 质 加 入 后 能 够 造 成 溶 液 的 过 饱 和 比 如, 向 四 环 素 酸 性 溶 液 中 加 入 氨 水, 当 溶 液 的 ph 值 达 到 4.6~4.8 时, 四 环 素 游 离 碱 就 会 结 晶 析 出 再 如, 卡 那 霉 素 易 溶 于 水 而 难 溶 于 乙 醇, 当 向 卡 那 霉 素 水 溶 液 中 加 入 95% 乙 醇 适 量 时, 溶 液 就 会 变 得 微 浑, 此 时, 加 入 晶 种 并 保 温, 卡 那 霉 素 就 会 结 晶 析 出 24

28 ⑵ 影 响 结 晶 的 因 素 晶 体 的 大 小 及 多 少, 取 决 于 晶 核 形 成 速 度 与 晶 体 成 长 速 度 的 相 对 大 小 通 常, 晶 核 形 成 的 速 度 大 大 高 于 晶 体 成 长 的 速 度 时, 有 利 于 得 到 多 而 小 的 晶 体 ; 反 之, 得 到 少 而 大 的 晶 体 因 此, 所 有 影 响 晶 核 形 成 和 晶 体 成 长 的 因 素 都 会 影 响 到 结 晶 的 速 度 与 结 晶 效 果 归 纳 起 来, 影 响 结 晶 的 因 素 主 要 有 过 饱 和 度 温 度 变 化 的 速 度 搅 拌 速 度 晶 种 及 杂 质 等 1 过 饱 和 度 过 饱 和 度 大 有 利 于 形 成 多 而 小 的 晶 体 ; 反 之, 形 成 少 而 大 的 晶 体 2 冷 却 速 度 快 速 冷 却, 能 够 形 成 较 大 的 过 饱 和 度, 因 此, 冷 却 速 度 越 快, 越 有 利 于 形 成 多 而 小 的 晶 体 ; 反 之, 形 成 粗 大 的 晶 体 3 搅 拌 速 度 搅 拌 速 度 增 加, 既 有 利 于 晶 核 的 形 成, 也 有 利 于 晶 体 的 成 长, 因 此, 保 持 适 当 的 搅 拌 速 度 才 能 达 到 理 想 的 结 晶 效 果 通 常 由 实 验 确 定 适 宜 的 搅 拌 速 度 4 晶 种 在 溶 液 中 加 入 与 结 晶 体 相 同 的 小 晶 体 颗 粒, 称 之 为 晶 种 晶 种 的 加 入, 有 利 于 晶 核 的 形 成, 也 有 利 于 控 制 晶 体 的 形 成 晶 体 的 数 量 和 大 小 5 杂 质 溶 液 中 杂 质 的 存 在, 会 对 结 晶 产 生 不 利 影 响, 杂 质 含 量 越 高, 影 响 越 大, 当 高 到 一 定 程 度 时, 可 能 会 造 成 结 晶 无 法 进 行 因 此, 在 结 晶 时 必 须 预 测 杂 质 可 能 的 影 响, 及 时 消 除, 确 保 结 晶 操 作 的 正 常 进 行 8.2 重 结 晶 利 用 被 提 纯 物 质 在 特 定 溶 剂 中 的 溶 解 度 不 同, 使 被 提 纯 物 质 溶 解 再 从 过 饱 和 溶 液 中 析 出 而 分 离 的 方 法, 称 为 重 结 晶 其 操 作 是 把 固 体 溶 解 在 热 的 溶 剂 中 达 到 饱 和, 再 通 过 冷 却 使 溶 解 度 降 低, 让 溶 液 变 成 过 饱 和 而 析 出 显 然, 重 结 晶 的 关 键 在 于 溶 剂 的 选 择 合 适 的 溶 剂 必 须 具 备 下 列 条 件 :1 不 与 被 提 纯 物 质 起 化 学 反 应 ;2 在 较 高 温 度 时 能 溶 解 多 量 的 被 提 纯 物 质, 而 在 室 温 或 更 低 温 度 时, 只 能 溶 解 很 少 量 的 该 种 物 质 ;3 对 杂 质 的 溶 解 非 常 大 或 者 非 常 小 ;4 容 易 挥 发 ( 溶 剂 的 沸 点 较 低 ), 易 与 结 晶 分 离 除 去 ;5 能 形 成 理 想 的 晶 体 ;6 无 毒 或 毒 性 很 小, 便 于 操 作 ; 7 价 廉 易 得 合 适 的 溶 剂 经 常 采 用 试 验 的 方 法 选 择, 方 法 如 下 取 0.1g 目 标 物 质 于 一 小 试 管 中, 滴 加 约 1mL 溶 剂, 加 热 至 沸 若 完 全 溶 解, 且 冷 却 后 能 析 出 大 量 晶 体, 则 此 溶 剂 是 合 适 的 如 目 标 物 质 在 较 大 的 温 度 范 围 内, 都 能 溶 于 1mL 溶 剂 中, 则 此 溶 剂 是 不 适 用 的 若 目 标 物 质 不 溶 于 1mL 沸 腾 溶 剂 中, 可 再 分 批 加 入 溶 剂, 每 次 加 入 0.5mL, 并 加 热 至 沸, 当 共 用 3mL 热 溶 剂 时 目 标 物 质 仍 未 溶 解, 则 此 种 溶 剂 也 是 不 适 用 的 若 目 标 物 质 溶 于 3mL 以 内 的 热 溶 剂 中, 冷 却 后 却 无 结 晶 析 出, 则 此 溶 剂 也 是 不 适 用 的 如 果 难 于 选 择 一 种 适 宜 的 溶 剂, 则 可 考 虑 选 用 混 合 溶 剂 混 合 溶 剂 一 般 由 两 种 能 互 相 溶 解 的 溶 剂 组 成, 目 标 物 质 易 溶 于 其 中 一 种 溶 剂, 而 难 溶 于 另 一 种 溶 剂 先 将 被 目 标 物 质 溶 于 易 溶 溶 剂 中, 沸 腾 时 趁 热 逐 渐 加 入 难 溶 的 溶 剂, 至 溶 液 变 浑 浊, 再 加 入 少 许 前 一 种 溶 剂 或 稍 加 热, 溶 液 又 变 澄 清 放 置, 冷 却, 使 25

29 结 晶 析 出 在 此 操 作 中, 应 维 持 溶 液 微 沸 重 结 晶 操 作 主 要 分 五 个 步 骤, 包 括 制 备 热 溶 液 热 过 滤 冷 却 结 晶 过 滤 洗 涤 和 晶 体 干 燥 每 步 操 作 都 必 须 耐 心 和 规 范 操 作 若 固 体 粗 品 中 含 有 色 杂 质, 则 在 重 结 晶 时 可 在 物 质 溶 解 之 后, 加 入 粉 末 状 活 性 炭 或 骨 炭 进 行 脱 色, 也 可 加 入 滤 纸 浆 硅 藻 土 等 使 溶 液 澄 清 有 机 物 形 成 过 饱 和 物 的 倾 向 很 大, 常 不 能 自 发 结 晶 为 了 促 使 其 结 晶, 可 采 用 以 下 方 法 :1 加 入 同 种 物 质 或 类 质 同 晶 物 的 晶 种 ;2 用 尖 锐 的 玻 璃 棒 摩 擦 器 壁, 以 形 成 晶 核, 此 后 晶 体 即 沿 此 核 心 生 长 ;3 过 冷 到 -70, 然 后 一 边 摩 擦 容 器 壁, 一 边 让 其 慢 慢 地 加 热 低 温 有 利 于 晶 核 的 生 成, 但 不 利 晶 体 的 生 长, 因 此 一 旦 有 晶 体 出 现, 立 即 移 出 冷 浴, 使 温 度 逐 渐 回 升, 以 获 得 较 好 的 晶 体 根 据 经 验, 晶 核 形 成 的 最 适 宜 温 度 约 在 其 熔 点 以 下 100, 结 晶 形 成 的 最 适 宜 温 度 约 在 熔 点 以 下 50 在 大 多 数 情 况 下, 强 烈 地 冷 却 溶 液 并 不 能 很 快 地 形 成 结 晶 通 常, 饱 和 溶 液 的 温 度 要 比 物 质 的 熔 点 低 30 如 果 无 视 这 一 经 验 规 定, 物 质 可 能 不 会 以 晶 体 形 状 析 出, 而 以 油 状 物 的 形 式 析 出 而 油 状 物 即 使 能 固 化, 也 会 包 含 有 杂 质, 因 此 应 予 以 避 免 重 结 晶 只 适 应 于 杂 质 含 量 不 超 过 5% 的 物 系 的 分 离 当 杂 质 过 多 很 难 结 晶 时, 需 要 用 其 他 手 段 初 步 纯 化, 最 简 便 有 效 方 法 是 用 活 性 炭 吸 附 除 去 可 能 吸 附 的 树 脂 状 物 质, 或 通 过 一 根 短 的 吸 附 柱 进 行 过 滤 重 结 晶 产 物 过 滤 洗 涤 时, 可 先 用 原 溶 剂 洗 涤 一 次 后, 若 原 溶 剂 沸 点 较 高, 则 在 再 次 洗 涤 时 用 低 沸 点 的 溶 剂 洗 涤, 这 样 做 可 以 使 晶 体 易 于 干 燥 但 此 溶 剂 必 须 能 与 原 溶 剂 混 溶, 且 晶 体 不 溶 或 微 溶 于 此 溶 剂 重 结 晶 产 物 干 燥 可 根 据 晶 体 的 性 质 选 用, 比 如 空 气 中 晾 干 真 空 抽 干 和 烘 干 等 9. 萃 取 依 据 溶 解 度 的 不 同, 利 用 加 入 的 溶 剂 从 固 体 或 液 体 混 合 物 中 分 离 所 需 要 的 物 质 的 操 作, 称 为 萃 取 液 - 液 萃 取 是 利 用 混 合 液 中 不 同 组 分 在 两 种 相 互 不 溶 ( 或 微 溶 ) 的 溶 剂 中 溶 解 度 的 不 同 实 现 液 体 与 液 体 的 分 离 的 ; 固 - 液 萃 取 是 利 用 固 体 混 合 物 中 不 同 组 分 在 同 一 溶 剂 中 溶 解 度 不 同 实 现 其 分 离 的 此 处 主 要 介 绍 液 - 液 萃 取 9.1 萃 取 原 理 一 种 物 质 在 两 种 互 不 相 溶 的 液 相 中 的 溶 解 分 配 符 合 能 斯 特 分 配 定 律 : K=C AE /C AR 式 中 K----- 分 配 系 数 CAE----- 溶 质 在 萃 取 相 中 的 物 质 的 量 浓 度,mol/m 3 ; CAR----- 溶 质 在 萃 余 相 中 的 物 质 的 量 浓 度,mol/m 3 此 式 表 明, 溶 质 在 两 相 中 的 浓 度 之 比 为 常 数 通 常,K 值 近 似 等 于 该 物 质 单 独 在 两 相 中 的 溶 解 度 之 比, 它 取 决 于 温 度 以 及 溶 剂 和 被 萃 取 物 的 性 质, 而 与 物 质 的 最 初 浓 度 物 质 与 溶 剂 的 质 量 无 关 从 上 式 可 以 看 出, 只 有 一 种 物 质 在 两 种 溶 剂 中 的 溶 解 度 之 差 很 大 时, 萃 取 操 作 才 是 有 效 的 当 K 100 时, 如 果 所 用 萃 取 剂 的 体 积 与 原 溶 液 体 积 大 致 相 等, 则 一 次 简 单 萃 取 可 将 99% 以 上 的 该 物 质 萃 取 至 萃 取 相 中 ; 而 当 K 较 小 时, 必 须 用 新 鲜 溶 剂 多 次 萃 取 才 能 达 到 要 求 多 次 用 少 量 溶 剂 萃 取 比 用 总 量 相 同 的 溶 剂 一 次 萃 取 的 效 果 好, 尤 其 是 当 分 配 系 数 较 小 时 效 果 更 好 由 能 斯 特 分 配 定 律 推 导 可 得 : 26

30 m n =m 0 (KV/KV+V s ) n 式 中 m n n 次 萃 取 后 原 溶 液 中 所 剩 被 萃 取 物 的 质 量 ; m 0 被 萃 取 物 的 总 质 量 ; V 原 溶 液 的 体 积 ; V s 加 入 萃 取 剂 的 总 体 积 ; K 分 配 系 数, 通 常 萃 取 次 数 n 取 3~5 为 宜 当 n 5 时, 再 增 加 萃 取 次 数,m n 值 变 化 很 小 9.2 萃 取 剂 的 选 择 为 了 达 到 理 想 的 萃 取 效 果, 萃 取 剂 必 须 具 有 溶 解 度 大 和 选 择 性 高 的 特 点, 而 为 了 容 易 分 离, 萃 取 剂 与 原 溶 液 中 的 溶 剂 必 须 互 不 相 溶, 且 密 度 相 差 较 大 此 外, 萃 取 剂 还 应 该 价 格 低 廉, 来 源 广 泛, 无 毒 无 害, 化 学 稳 定 常 用 的 萃 取 剂 有 水 石 油 醚 二 氯 甲 烷 氯 仿 四 氯 化 碳 以 及 乙 醚 等 混 合 溶 剂 的 萃 取 效 果 常 比 单 一 溶 剂 好 得 多, 乙 醚 苯 氯 仿 乙 酸 乙 酯 ( 或 四 氢 呋 喃 ) 都 是 良 好 的 混 合 溶 剂 当 从 水 相 萃 取 有 机 物 时, 向 水 溶 液 中 加 入 无 机 盐 能 显 著 提 高 萃 取 效 率, 这 是 因 为, 无 机 盐 的 加 入, 提 高 了 分 配 系 数 对 于 酸 性 萃 取 物 应 向 水 溶 液 中 加 入 硫 酸 铵 ; 对 于 中 性 和 碱 性 萃 取 物 宜 用 氯 化 钠 实 际 应 用 中 常 采 用 一 些 可 以 与 被 萃 取 物 反 应 的 酸 碱 作 为 萃 取 剂 例 如, 用 10% 的 碳 酸 钠 水 溶 液 可 以 将 有 机 羧 酸 从 有 机 相 萃 取 至 水 相, 而 不 会 使 酚 类 物 质 转 化 为 溶 于 水 的 酚 钠, 所 以 酚 类 物 质 仍 留 在 有 机 相 但 用 5%~10% 的 氢 氧 化 钠 水 溶 液 却 可 以 将 羧 酸 和 酚 类 物 质 一 起 萃 取 到 水 相 另 外, 用 5%~10% 稀 盐 酸 可 以 萃 取 有 机 胺 类 化 合 物, 而 且 加 碱 中 和 后 又 析 出 有 机 胺 类 化 合 物, 这 种 方 法 也 常 称 作 洗 涤 应 当 注 意 的 是, 有 机 酸 的 碱 性 水 溶 液 或 有 机 碱 的 酸 性 水 溶 液 对 于 中 性 有 机 化 合 物 具 有 一 定 的 溶 解 度, 必 要 时 必 须 用 有 机 溶 剂 反 提 ( 至 少 两 次 ) 以 保 证 萃 取 产 品 的 纯 度 此 外, 还 可 以 加 入 螯 合 剂 离 子 对 试 剂 等 进 行 螯 合 萃 取 和 离 子 缔 合 萃 取, 这 种 方 法 具 有 很 高 的 选 择 性 9.3 萃 取 步 骤 实 验 室 的 萃 取 操 作 通 常 在 分 液 漏 斗 中 进 行 将 待 萃 取 的 溶 液 倒 入 分 液 漏 斗 中, 加 入 萃 取 剂, 塞 紧 塞 子 轻 轻 旋 摇 后, 右 手 握 住 漏 斗 颈, 食 指 压 紧 漏 斗 塞, 左 手 握 在 放 液 的 活 塞 处, 拇 指 压 紧 将 漏 斗 放 平 或 大 头 向 下 倾 斜, 轻 轻 振 荡, 然 后 开 动 活 塞 放 气 反 复 振 荡 放 气 后 静 置 分 层, 将 下 层 液 体 放 出, 上 层 液 体 由 上 口 倾 出 静 置 分 层 时, 应 小 心 辨 认 水 层 和 有 机 层, 因 为 有 机 层 既 可 能 在 上 层, 也 可 能 在 下 层 当 溶 液 中 含 有 不 利 于 萃 取 的 组 分 时, 必 须 对 待 萃 取 体 系 进 行 适 当 的 预 处 理 例 如, 以 高 锰 酸 钾 在 吡 啶 水 介 质 中 氧 化 芳 烃 时, 生 成 的 酸 以 钾 盐 形 式 存 在, 为 了 用 水 把 它 从 大 量 的 二 氧 化 锰 悬 浮 液 中 萃 取 出 来, 应 先 彻 底 蒸 除 吡 啶 否 则, 吡 啶 将 进 入 萃 取 液, 酸 析 时 造 成 产 品 的 溶 解 损 失 同 样 地, 当 以 有 机 溶 剂 对 反 应 产 物 进 行 萃 取 时, 必 须 从 反 应 系 统 中 蒸 除 水 溶 性 溶 剂, 如 低 级 醇 及 四 氢 呋 喃 等 当 两 相 密 度 相 差 较 小 或 形 成 稳 定 的 乳 浊 液 而 难 以 分 层 时, 可 将 分 液 漏 斗 在 水 平 方 向 上 缓 慢 旋 摇 以 消 除 界 面 上 的 泡 沫 ; 也 可 通 过 过 滤 除 去 引 起 乳 化 的 树 脂 状 或 粘 液 状 悬 浮 物 ; 或 在 有 机 层 中 加 入 乙 醚 ( 使 有 机 层 密 度 减 小 ); 或 在 水 层 加 入 氯 化 钠 硫 酸 铵 和 氯 化 钙 等 无 机 盐 ( 使 水 层 密 度 增 大 ) 也 可 促 使 分 层 ; 有 时 还 可 以 通 过 改 变 ph 离 心 分 离 和 加 热 等 方 法 破 坏 乳 化 当 溶 解 热 反 应 热 及 溶 剂 化 热 等 热 效 应 较 大, 而 使 萃 取 过 程 温 度 上 升 时, 如 果 溶 剂 易 于 受 热 挥 发, 则 27

31 可 能 导 致 事 故 发 生 因 此, 对 于 乙 醚 二 氯 甲 烷 等 低 沸 点 溶 剂, 必 须 先 将 被 萃 取 液 冷 却 至 适 当 低 温 度 后 方 可 进 行 萃 取 萃 取 时 不 能 立 即 振 荡, 应 慢 慢 翻 转 漏 斗, 随 即 开 启 旋 塞 泄 压 泄 压 后 振 荡 的 强 度 才 能 逐 渐 加 强 当 用 碳 酸 盐 或 碳 酸 氢 盐 萃 取 强 酸 时, 应 注 意 经 常 释 放 产 生 的 二 氧 化 碳 气 体 如 果 预 计 气 体 生 成 量 较 大, 最 好 先 将 有 机 相 和 水 相 在 烧 杯 中 混 合, 再 转 入 分 液 漏 斗 此 外, 萃 取 分 离 只 是 辅 助 分 离 手 段, 通 常 得 不 到 很 高 的 纯 度, 为 了 获 得 高 纯 度 物 质 及 再 利 用 溶 剂, 必 须 对 萃 取 液 进 行 分 离 分 离 方 法 可 采 用 蒸 馏 蒸 发 溶 剂 及 酸 碱 中 和 等 多 种 方 法 从 有 机 相 中 分 离 出 溶 质 后, 往 往 需 加 入 硫 酸 镁 氯 化 钙 及 硫 酸 钠 等 干 燥 剂 进 行 干 燥 10. 升 华 固 体 物 质 在 其 熔 点 以 下 受 热, 不 熔 化 而 直 接 转 化 为 蒸 汽, 然 后 蒸 汽 又 直 接 冷 凝 为 固 体 的 过 程 称 为 升 华 当 目 标 组 分 与 杂 质 组 分 的 蒸 汽 压 ( 挥 发 能 力 ) 不 同 时, 利 用 升 华 是 可 以 实 现 固 - 固 物 系 的 分 离 的 升 华 也 是 纯 化 固 体 物 质 的 一 种 手 段, 既 可 以 升 华 除 去 不 挥 发 杂 质, 也 可 以 升 华 分 离 不 同 挥 发 度 的 固 体 混 合 物 在 实 际 操 作 中, 有 时 因 杂 质 含 量 较 多, 固 体 加 热 后 可 能 会 熔 化 为 液 体, 但 只 要 其 蒸 汽 能 直 接 冷 凝 成 固 体, 仍 把 其 视 作 是 升 华 过 程 实 验 室 升 华 操 作 常 在 减 压 条 件 下 进 行 的, 这 样 可 以 保 持 操 作 温 度 在 熔 点 以 下 进 行 在 减 压 条 件 下, 把 待 分 离 物 质 加 热, 使 其 气 化, 然 后 再 冷 凝 成 固 体, 见 图 32 少 数 升 华 操 作 也 可 在 常 压 下 进 行, 如 图 33 在 常 压 下, 具 有 适 宜 升 华 蒸 汽 压 的 有 机 物 不 多 在 升 华 时, 通 入 少 量 空 气 或 惰 性 气 体, 可 以 加 速 蒸 发, 同 时 使 物 质 蒸 汽 离 开 加 热 面 易 于 冷 却 但 通 入 过 多 的 空 气 或 其 他 气 体, 会 造 成 升 华 产 品 的 带 出 损 失 图 32 减 压 升 华 装 置 图 图 33 常 压 升 华 装 置 图 升 华 过 程 有 点 像 蒸 馏, 但 只 有 在 熔 点 以 下 具 有 足 够 高 蒸 汽 压 的 固 体 物 质, 才 可 以 用 升 华 来 提 纯 升 华 能 得 到 较 高 纯 度 的 产 物 与 结 晶 相 比, 升 华 操 作 最 大 优 点 在 于 不 使 用 任 何 溶 剂, 因 此 不 会 因 转 移 物 料 而 引 起 损 失, 纯 化 后 的 产 品 也 不 会 包 含 溶 剂 因 为 固 体 物 质 的 蒸 汽 压 一 般 都 很 小, 所 以 能 用 升 华 法 提 纯 的 物 质 不 多, 升 华 法 应 用 范 围 受 到 限 制 另 外, 升 华 操 作 一 般 时 间 长, 损 失 较 大 11. 离 子 交 换 离 子 交 换 法 是 利 用 离 子 交 换 树 脂 的 交 换 作 用 实 现 物 质 分 离 的 操 作 方 法 由 于 该 法 具 有 设 备 简 单 操 作 方 便 成 本 低 易 再 生 及 可 反 复 利 用 等 优 点, 因 此 得 到 了 越 来 越 广 泛 的 应 用 离 子 交 换 树 脂 又 称 离 子 交 换 剂, 是 人 工 合 成 的 有 机 高 分 子 聚 合 物, 就 其 组 成 而 言, 它 由 交 换 剂 本 体 ( 有 机 高 聚 物 ) 和 交 换 基 团 两 部 分 组 成 离 子 交 换 树 脂 有 两 类, 即 阳 离 子 交 换 树 脂 和 阴 离 子 交 换 树 脂 本 体 高 28

32 聚 物 部 分, 常 见 的 是 苯 乙 烯 和 二 乙 烯 苯 聚 合 而 成 的 苯 乙 烯 二 乙 烯 苯 共 聚 物, 再 经 其 他 化 学 反 应 在 聚 合 物 上 引 上 磺 酸 基 (-SO3H) 羧 基 (-COOH) 等 酸 性 交 换 基 团 即 得 不 同 类 型 的 阳 离 子 交 换 树 脂 常 把 交 换 剂 中 的 本 体 用 R 表 示, 并 把 酸 性 基 团 中 的 H 表 示 出 来, 阳 离 子 交 换 树 脂 就 可 表 示 为 H-R, 它 能 以 氢 离 子 与 溶 液 中 的 各 种 阳 离 子 发 生 交 换 作 用 类 似 的, 羟 型 阴 离 子 交 换 树 脂 R-OH, 能 与 溶 液 中 的 各 种 阴 离 子 进 行 离 子 交 换 实 际 操 作 时, 让 溶 液 通 过 装 有 离 子 交 换 树 脂 的 离 子 交 换 柱, 溶 液 中 的 离 子 就 会 与 离 子 交 换 树 脂 中 的 活 性 发 生 交 换 反 应, 直 到 交 换 平 衡 为 止 由 于 交 换 反 应 是 可 逆 的, 因 此 可 通 过 酸 碱 再 生, 让 离 子 交 换 树 脂 重 新 投 入 使 用 12. 色 谱 色 谱 法 是 分 离 提 纯 和 鉴 定 有 机 化 合 物 的 重 要 方 法, 有 着 越 来 越 广 泛 的 用 途 其 基 本 原 理 是 利 用 混 合 物 中 各 组 分 在 某 一 物 质 中 的 吸 附 或 溶 解 性 能 ( 即 分 配 ) 的 不 同, 或 其 它 亲 和 作 用 性 能 的 差 异, 使 混 合 液 流 经 该 物 质 时 被 反 复 的 吸 附 或 分 配, 从 而 将 各 组 分 分 开 其 中, 流 动 的 混 合 液 称 为 流 动 相, 固 定 的 物 质 称 为 固 定 相 ( 可 以 是 固 体 或 液 体 ) 根 据 组 分 在 固 定 相 中 的 作 用 原 理 不 同, 可 分 为 吸 附 色 谱 分 配 色 谱 离 子 交 换 色 谱 排 阻 色 谱 等 ; 根 据 操 作 条 件 不 同, 可 分 为 柱 色 谱 纸 色 谱 薄 层 色 谱 气 相 色 谱 及 高 效 液 相 色 谱 等 类 型 这 里 主 要 介 绍 薄 层 色 谱 薄 层 色 谱 (Thin Layer Chromatography), 又 称 薄 层 层 析, 简 记 TLC, 属 于 固 - 液 吸 附 色 谱 是 近 年 来 发 展 起 来 的 一 种 微 量 快 速 而 简 单 的 色 谱 法, 它 兼 备 了 柱 色 谱 和 纸 色 谱 的 优 点 其 主 要 用 途 为 1 小 量 样 品 ( 几 到 几 十 微 克, 甚 至 0.01μg) 的 分 离 ;2500mg 以 下 样 品 的 精 制 ;3 利 用 薄 层 色 谱 观 察 原 料 斑 点 的 逐 步 消 失 来 判 断 化 学 反 应 是 否 完 成 如 图 34 所 示, 薄 层 色 谱 是 在 被 洗 涤 干 净 的 玻 璃 板 (10 3cm 左 右 ) 上 均 匀 的 涂 一 层 吸 附 剂 或 支 持 剂, 待 干 燥 活 化 后 将 样 品 溶 液 用 管 口 平 整 的 毛 细 管 滴 加 于 离 薄 层 板 一 端 约 1cm 处 的 起 点 线 上, 凉 干 或 吹 干 后 置 薄 层 板 于 盛 有 展 开 剂 的 展 开 槽 内, 浸 入 深 度 为 0.5cm 待 展 开 剂 前 沿 离 顶 端 约 1cm 附 近 时, 将 色 谱 板 取 出, 干 燥 后 喷 以 显 色 剂, 或 在 紫 外 灯 下 显 色 记 下 原 点 至 主 斑 点 中 心 及 展 开 剂 前 沿 的 距 离 在 给 定 条 件 ( 吸 附 剂 溶 剂 薄 层 厚 度 及 均 匀 度 等 ) 下, 溶 质 前 沿 移 动 速 度 与 溶 剂 前 沿 移 动 速 率 的 比 值 (R f ) 是 该 溶 质 的 特 征 R f 值 等 于 溶 质 从 原 点 到 斑 点 中 心 的 距 离 除 以 溶 剂 前 沿 的 距 离 这 一 性 质 与 气 相 色 谱 中 的 保 留 体 积 有 同 样 的 重 要 性 ⑴ 原 版 ⑵ 已 展 开 层 析 板 图 34 薄 层 层 析 ⑶ 薄 层 层 析 展 开 器 29

33 薄 层 层 析 分 离 混 合 物 的 能 力, 主 要 取 决 于 溶 剂 ( 展 开 剂 ), 通 常 通 过 实 验 来 选 择 展 开 剂, 展 开 剂 的 选 择 详 见 有 关 书 籍 13. 离 心 分 离 离 心 分 离 是 分 离 固 - 液 混 合 物 的 重 要 方 法, 即 可 从 液 体 中 除 去 固 体 杂 质, 也 可 从 溶 液 中 收 集 固 体 物 质 离 心 分 离 也 可 用 于 液 - 液 分 离 和 液 - 固 分 离 在 精 细 化 工 实 验 中, 反 应 后 处 理 原 料 提 纯 以 及 产 品 精 制 经 常 采 用 离 心 分 离 技 术 离 心 分 离 的 操 作 是 将 盛 有 悬 浮 物 料 的 离 心 管 放 在 离 心 机 中 高 速 旋 转, 受 离 心 力 作 用, 沉 淀 聚 集 在 管 底, 清 液 留 在 上 层, 从 而 达 到 固 液 分 离 离 心 分 离 主 要 适 用 于 分 离 少 量 物 料, 特 别 是 沉 淀 微 细 难 以 过 滤 的 物 料 使 用 时 将 装 有 试 样 的 离 心 管 对 称 地 放 在 离 心 机 套 管 中, 管 底 衬 以 棉 花 操 作 时 应 缓 慢 加 速, 而 且 不 能 强 制 离 心 管 停 止 旋 转 离 心 分 离 后, 用 毛 细 吸 管 小 心 地 将 清 液 吸 出 必 要 时 可 加 入 洗 涤 液 洗 涤, 继 续 进 行 离 心 分 离, 直 至 达 到 分 离 要 求 为 止 分 离 后 的 沉 淀 可 直 接 在 离 心 管 中 抽 真 空 或 加 热 干 燥 一 般 固 体 有 机 物 的 密 度 较 小, 离 心 分 离 时 要 求 转 速 较 高 目 前 已 采 用 各 种 超 速 离 心 机, 用 于 密 度 相 差 极 小 的 液 液 液 固 分 离, 并 可 用 于 分 离 和 提 纯 病 毒 DNA 核 糖 核 酸 和 脂 蛋 白 等 此 外, 各 种 大 容 量 离 心 机, 如 规 格 为 4 250mL 4 400mL 的 离 心 机, 也 已 在 实 验 室 中 得 到 广 泛 应 用 14. 吸 收 气 体 吸 收 是 依 据 气 体 混 合 物 中 各 组 分 在 特 定 液 体 ( 吸 收 剂 ) 中 溶 解 度 的 不 同, 实 现 气 体 混 合 物 分 离 的 操 作 在 实 验 中, 主 要 用 于 实 验 尾 气 的 吸 收 比 如, 反 应 中 产 生 了 有 毒 有 害 或 污 染 环 境 的 气 态 物 质, 可 以 用 吸 收 方 法 把 该 物 质 除 去 吸 收 剂 的 好 坏 对 吸 收 效 果 影 响 很 大, 所 选 吸 收 剂 必 须 有 尽 可 能 大 的 溶 解 度 和 好 的 选 择 性 常 用 的 吸 收 剂 有 水 碱 液 酸 液 有 机 溶 剂 等 例 如, 含 HCl 的 气 体 可 用 NaOH 水 溶 液 吸 收 除 去 HCl 带 有 尾 气 吸 收 的 制 备 装 置, 如 图 35 所 示 图 中,⑴ 为 反 应 部 分 ;⑵ 为 安 全 稳 压 装 置, 也 能 回 收 反 应 产 生 的 气 体 ;⑶ 为 产 品 收 集 器 ;⑷ 为 尾 气 吸 收 系 统 图 35 带 有 尾 气 吸 收 的 制 备 装 置 七 精 细 化 工 实 验 方 案 的 确 定 精 细 化 工 实 验 分 验 证 性 实 验 和 设 计 性 实 验 前 者 的 主 要 任 务 是 验 证 和 运 用 理 论 知 识, 同 时 训 练 基 本 实 验 技 能 ; 后 者 的 主 要 任 务 是 运 用 所 掌 握 的 知 识 与 技 能, 并 创 造 性 的 地 开 展 实 验 工 作 设 计 性 实 验 的 关 键 是 确 定 实 验 方 案 确 定 实 验 方 案 的 原 则 是 经 济 合 理 可 行 安 全 确 定 实 验 方 案 的 内 容 包 括 原 料 及 30

34 工 艺 路 线 的 选 择 实 验 装 置 与 流 程 选 择 试 验 方 案 的 设 计 等 1. 原 料 与 工 艺 路 线 选 择 一 个 产 品 的 生 产 可 以 选 用 不 同 的 原 料, 也 可 以 采 用 不 同 的 工 艺 路 线, 原 料 及 工 艺 路 线 的 选 择 是 确 定 实 验 方 案 的 开 始, 是 基 础 而 重 要 的 工 作, 它 不 但 影 响 产 品 的 经 济 性, 而 且 影 响 实 验 结 果 甚 至 决 定 实 验 的 成 败 通 常, 价 格 低 来 源 广 无 毒 无 害 无 污 染 的 物 质 是 原 料 选 择 中 优 先 考 虑 的 对 象 而 路 线 短 反 应 条 件 温 和 分 离 容 易 副 反 应 少 产 品 收 率 高 环 境 污 染 少 的 工 艺 路 线 是 工 艺 路 线 选 择 中 优 先 考 虑 的 对 象 在 实 验 室 中, 应 尽 量 避 免 高 温 高 压 高 真 空 及 需 要 特 殊 安 全 防 护 措 施 的 工 艺 方 案 2. 试 验 方 案 设 计 试 验 方 案 设 计 是 指 通 过 有 效 的 组 织, 确 定 用 较 少 实 验 工 作 得 到 较 好 的 试 验 结 果 的 实 验 方 案, 以 节 省 人 力 物 力 和 时 间 试 验 方 案 设 计 不 涉 及 试 验 的 具 体 操 作 步 骤, 主 要 是 合 理 安 排 试 验 次 数 和 各 因 素 在 不 同 试 验 中 的 水 平 不 同 类 型 的 实 验, 试 验 方 案 设 计 的 重 点 可 以 不 同 验 证 性 实 验 侧 重 对 工 艺 路 线 或 实 验 方 法 的 比 较 与 选 择 ; 设 计 性 实 验 侧 重 实 验 的 组 织 在 化 工 产 品 的 开 发 和 精 细 化 工 实 验 中, 试 验 方 案 设 计 应 用 最 多 的 是 正 交 试 验 设 计 法 2.1 试 验 方 案 设 计 中 的 基 本 概 念 1 指 标 在 试 验 方 案 设 计 中, 试 验 指 标 是 用 来 衡 量 试 验 效 果 的 概 念, 由 指 标 名 称 和 指 标 数 值 两 部 分 组 成 在 合 成 实 验 中, 转 化 率 收 率 产 品 的 性 能 等 常 被 用 作 实 验 指 标 2 因 素 可 能 影 响 试 验 指 标 的 实 验 条 件 称 为 因 素 如 反 应 物 种 类 纯 度 配 比, 所 用 溶 剂 和 催 化 剂 的 种 类 以 及 反 应 时 间 温 度 压 力 等 都 可 能 是 试 验 的 影 响 因 素 只 考 察 一 个 因 素 对 实 验 指 标 的 影 响, 称 为 单 因 素 试 验 ; 考 察 两 个 以 上 因 素 对 实 验 指 标 的 影 响 称 多 因 素 试 验 精 细 化 工 实 验 多 般 属 于 多 因 素 试 验 3 水 平 因 素 在 试 验 中 所 处 状 态 或 取 值 的 变 化, 可 能 引 起 指 标 变 化 通 常 把 因 素 变 化 的 各 种 不 同 状 态 或 取 值 称 为 该 因 素 的 水 平 比 如, 如 果 考 查 反 应 物 浓 度 这 一 因 素, 那 么 反 应 物 的 不 同 浓 度 值 就 是 浓 度 因 素 的 不 同 水 平 再 如, 当 温 度 是 被 考 查 的 因 素 时, 如 果 试 验 安 排 在 下 各 进 行 一 次, 那 么 这 三 个 温 度 值 就 是 温 度 ( 因 素 ) 的 三 个 不 同 水 平 4 定 量 化 在 试 验 指 标 中, 有 些 指 标 是 可 以 用 数 量 表 示, 称 为 定 量 指 标, 如 转 化 率 产 率 等 然 而, 有 些 指 标 不 能 直 接 用 数 值 表 示, 如 光 滑 度 色 泽 等, 称 为 定 性 指 标 对 于 定 性 指 标, 通 过 对 评 定 结 果 打 出 分 数 或 评 出 等 级, 就 可 以 用 数 值 来 表 示, 这 就 是 定 性 指 标 的 定 量 化 5 试 验 组 合 ( 或 称 水 平 组 合 ) 一 次 实 验 的 基 本 条 件 是 由 所 有 因 素 的 一 个 水 平 构 成 的 比 如, 某 试 验 取 A 试 剂 10g,B 试 剂 5mL, 温 度 80, 构 成 一 次 试 验 基 本 条 件 一 次 试 验 完 成 后, 改 变 一 个 ( 或 多 个 ) 因 素 的 一 个 水 平, 就 得 到 了 另 一 个 试 验 方 案 2.2 正 交 试 验 设 计 1 正 交 实 验 简 介 正 交 实 验 设 计 9 (Orthogonal experimental design) 是 研 究 多 18 因 素 多 水 平 的 一 种 实 验 设 计 方 法, 它 是 根 据 正 交 性 从 全 面 实 验 中 挑 选 出 部 分 有 代 表 性 的 点 进 行 实 验, 这 些 有 代 表 性 的 点 具 备 了 均 匀 分 散, 齐 整 可 比 的 特 点, 是 一 种 高 效 率 快 速 经 济 的 实 验 设 计 方 法 日 本 著 名 的 统 计 学 家 田 口 玄 一 将 正 交 实 验 选 择 的 水 平 组 合 列 成 表 格, 称 为 正 交 表 例 如 作 一 个 三 因 素 三 水 平 的 实 验, 按 全 面 实 验 要 求, 须 进 行 3 3 =27 种 组 合 的 实 验, 且 尚 未 考 虑 每 一 组 合 的 重 复 数 若 按 L9(3) 3 正 交 表 按 排 实 验, 只 需 作 9 次, 按 L18(3) 7 正 交 表 进 行 18 次 实 验, 显 然 大 大 减 少 了 工 作 量 因 而 正 交 实 验 设 计 在 很 多 领 域 的 研 究 中 已 31

35 经 得 到 广 泛 应 用 实 际 应 用 中, 对 于 多 因 素 多 水 平 的 实 验, 安 排 全 面 实 验 是 不 现 实 的 根 据 经 验, 无 论 是 配 方 设 计 还 是 工 艺 条 件 优 化, 正 交 实 验 设 计 方 法 都 有 着 广 泛 的 应 用 因 此, 通 过 精 细 化 工 实 验 应 让 学 生 学 会 正 交 实 验 设 计 方 法 2 正 交 实 验 设 计 内 容 正 交 实 验 设 计 包 括 三 部 分 内 容 : 第 一, 安 排 实 验 方 案 ; 第 二, 分 析 实 验 结 果 ; 第 三, 实 验 验 证 下 面 以 L 9 (3 4 ) 正 交 表 为 例 说 明 a 构 造 因 素 水 平 表 明 确 实 验 目 的, 确 定 实 验 指 标, 挑 选 因 素 选 取 水 平, 构 造 出 因 素 水 平 表 表 3 是 四 因 素 三 水 平 的 因 素 水 平 表 水 平 表 3 正 交 实 验 的 因 素 水 平 表 因 素 A B C D b 选 用 正 交 表 安 排 实 验 正 交 表 是 一 整 套 规 则 的 设 计 表 格, 用 L n (t c ) 表 示 其 中,L 为 正 交 表 的 代 号 ; n 为 实 验 的 次 数, 也 是 正 交 表 的 行 数 ;t 为 水 平 数,c 为 正 交 表 的 列 数, 表 示 最 多 可 以 安 排 的 因 素 数 也 就 是 可 能 安 排 最 多 的 因 素 个 数 例 如 L9(3 4 ) ( 表 4), 它 表 示 需 要 做 9 次 实 验, 最 多 可 观 察 4 个 因 素, 每 个 因 素 均 为 3 水 平 从 正 交 表 的 数 据 结 构 看 出, 正 交 表 是 一 个 n 行 c 列 的 表, 其 中 第 j 列 由 数 码 1,2, Sj 组 成, 这 些 数 码 均 各 出 现 n/s 次, 表 4 中, 第 二 列 的 数 码 个 数 为 3,S=3, 即 由 组 成, 各 数 码 均 出 现 n/3=9/3=3 次 实 验 号 表 4 L 9 (3 4 ) 正 交 表 列 号 A B C D

36 9 根 据 正 交 表 组 织 实 验, 在 L 9 (3 4 ) 表 中, 安 排 四 个 因 素, 每 个 因 素 取 三 个 水 平, 共 做 9 次 实 验 第 一 次 实 验, 四 个 因 素 均 取 1 水 平 ; 第 二 次 实 验,A 因 素 取 1 水 平, 其 余 因 素 取 2 水 平 ; 第 三 次 实 验,A 因 素 取 1 水 平, 其 余 因 素 取 3 水 平 ; 第 九 次 实 验,A B 两 个 因 素 取 3 水 平, C 因 素 取 2 水 平,D 因 素 取 1 水 平 即 每 行 组 合 构 成 一 次 实 验 的 基 本 条 件 整 个 设 计 过 程 可 用 一 句 话 归 纳 为 : 因 素 顺 序 上 列 水 平 对 号 入 座, 实 验 横 着 做 c 分 析 实 验 结 果 实 验 指 标 列 在 正 交 表 的 最 后 一 栏, 用 直 观 分 析 法 分 析 实 验 结 果 按 表 中 方 法 计 算 各 因 素 (j=a,b,c,d) 不 同 水 平 (1,2,3) 实 验 指 标 之 和, 见 表 5 最 后 计 算 极 差, 极 差 越 大 的 对 实 验 指 标 的 影 响 越 大 实 验 号 表 5 L 9 (3 4 ) 实 验 结 果 分 析 表 列 号 实 验 指 标 X A B C D X X X X X X X X X9 K j1 X1 +X2 +X3 X1 +X4 +X7 X1 +X6 +X8 X1 +X5 +X9 K j 2 X4 +X5 +X6 X2 +X5 +X8 X2 +X4 +X9 X2 +X6 +X7 K j 3 X7 +X8 +X9 X3 +X6 +X9 X3 +X5 +X7 X3 +X4 +X8 极 差 上 三 个 和 最 大 减 最 小 上 三 个 和 最 大 减 最 小 上 三 个 和 最 大 减 最 小 上 三 个 和 最 大 减 最 小 3 正 交 实 验 举 例 有 一 化 学 反 应, 需 考 察 4 个 实 验 条 件 ( 因 素 ) 对 产 品 产 率 的 影 响 这 4 个 实 验 条 件 分 别 为 反 应 温 度 A 加 碱 量 B 催 化 剂 种 类 C 和 原 料 投 料 摩 尔 比 D 每 一 因 素 取 3 个 水 平 具 体 数 据 见 下 表 试 用 正 交 实 验 设 计 安 排 实 验 并 进 行 结 果 分 析 33

37 第 一 步 构 造 因 素 水 平 表 指 标 或 目 标 函 数 取 化 学 反 应 中 生 成 物 的 收 率 收 率 越 高, 指 标 越 优 越 根 据 预 实 验, 选 定 了 不 同 的 因 素 和 不 同 水 平 的 量, 由 此 构 造 的 因 素 水 平 表, 见 表 6 表 6 正 交 实 验 的 因 素 水 平 表 No A 温 度 / B 加 碱 量 /kg C 催 化 剂 种 类 D 原 料 投 料 摩 尔 比 水 平 甲 1:1.0 水 平 乙 1:1.2 水 平 丙 1:1.4 第 二 步 选 用 正 交 表 进 行 实 验 选 择 L 9 (3 4 ) 正 交 表 实 验 方 案 与 所 得 实 验 结 果 即 指 标 ( 收 率 ) 见 表 7 表 7 L 9 (3 4 ) 正 交 表 的 表 头 及 内 容 因 素 A / B /kg C D 结 果 列 号 收 率 /% 1 1(80) 1(35) 1( 甲 ) 1(1:1.0) (48) 2( 乙 ) 2(1:1.2) (55) 3( 丙 ) 3(1:1.4) (85) (90) T = = = =204 T = = = =207 T = = = =225 极 差 = = = =21 第 三 步 分 析 实 验 结 果 根 据 极 差 值 的 大 小, 可 知 反 应 温 度 对 收 率 指 标 影 响 最 大, 催 化 剂 种 类 对 收 率 的 影 响 次 之, 原 料 投 料 摩 尔 比 对 收 率 指 标 影 响 最 小 所 以 经 计 算, 最 佳 生 产 条 件 为 A 3 B 2 C 2 D 3, 这 是 9 次 实 验 中 未 做 过 实 验, 为 了 弄 清 这 个 条 件 是 否 比 从 表 上 直 接 可 以 看 出 最 佳 生 产 条 件 为 A 3 B 2 C 1 D 3 时 收 率 最 高 达 85%, 应 再 次 进 行 实 验 确 定 出 一 个 最 佳 条 件 若 在 A 3 B 2 C 2 D 3 条 件 下 的 平 均 收 率 为 92%, 这 时 应 选 择 A 3 B 2 C 2 D 3 条 件 较 好 而 如 果 在 A 3 B 2 C 2 D 2 条 件 下 的 平 均 收 率 为 90%, 从 保 证 收 率 高 又 节 约 原 料 的 原 则 出 发, 最 后 应 确 定 A 3 B 2 C 2 D 2 即 反 应 温 度 选 择 90 加 碱 量 为 48kg 乙 种 催 化 剂 原 料 投 料 摩 尔 比 为 1:1.2 时 为 正 式 的 生 产 条 件 由 上 面 所 举 的 例 子 可 以 看 出, 用 正 交 实 验 设 计 安 排 实 验, 虽 然 只 做 了 9 次 实 验, 却 获 得 了 3 4 次 即 81 34

38 次 实 验 的 综 合 结 果 正 确 的 实 验 设 计 能 以 最 优 的 方 式 从 较 少 的 实 验 中 最 大 限 度 地 获 取 需 要 的 相 关 信 息 3. 实 验 装 置 与 流 程 选 择 实 验 装 置 与 流 程 的 选 择 是 以 原 料 与 工 艺 路 线 选 择 为 基 础 实 验 装 置 与 流 程 的 选 择 应 遵 循 科 学 性 实 用 性 经 济 性 安 全 性 先 进 性 和 预 见 性 的 原 则, 做 到 因 地 制 宜 所 选 装 置 应 该 便 于 操 作 易 于 调 节 控 制 能 使 用 简 单 装 置 就 不 用 复 杂 的 装 置 在 先 进 性 方 面, 应 作 总 体 上 权 衡, 不 能 脱 离 实 验 目 标 而 片 面 追 求 装 置 的 先 进 性 4. 实 验 方 案 实 施 实 验 方 案 实 施 是 实 验 全 过 程 的 核 心 步 骤 实 验 方 案 设 计 得 再 好, 如 果 操 作 技 术 不 好 和 经 验 不 足, 那 么 可 能 仍 然 得 不 到 好 的 实 验 结 果 实 验 操 作 中, 学 生 必 须 按 照 实 验 方 案 要 求 的 步 骤, 科 学 规 范 大 胆 而 细 心 地 操 作, 注 意 观 察 实 验 现 象 忠 实 记 录 实 验 数 据 分 析 处 理 实 验 中 可 能 遇 到 的 问 题 实 验 操 作 中, 要 求 尊 重 事 实 尊 重 实 验 结 果 5. 评 估 实 验 结 果 5.1. 实 验 误 差 实 验 操 作 中, 需 对 多 种 现 象 进 行 测 量 和 研 究 由 于 实 验 方 法 和 实 验 设 备 的 不 完 善 周 围 环 境 的 影 响 和 操 作 者 认 识 能 力 的 限 制, 测 量 值 与 真 值 之 间, 不 可 避 免 地 存 在 着 差 异 这 种 差 异 在 数 值 上 表 现 为 误 差 误 差 一 般 分 为 绝 对 误 差 相 对 误 差, 其 来 源 主 要 有 以 下 四 个 方 面 ⑴ 仪 器 装 置 误 差 仪 器 装 置 误 差 包 括 标 准 量 具 产 生 的 误 差 和 仪 器 仪 表 产 生 的 误 差 标 准 量 具 产 生 的 误 差, 如 标 准 砝 码 标 准 电 池 移 液 管 容 量 瓶 等 的 量 值 本 身 隐 含 误 差 仪 器 仪 表 产 生 的 误 差, 如 天 平 压 力 表 真 空 表 温 度 计 等 仪 器 仪 表 在 指 示 或 显 示 时 会 产 生 误 差 ⑵ 环 境 误 差 测 量 时 环 境 状 态 与 规 定 状 态 不 一 致 引 起 测 量 装 置 和 被 测 物 本 身 的 变 化, 所 造 成 的 误 差 称 为 环 境 误 差 温 度 湿 度 气 压 电 磁 强 度 照 明 强 度 振 动 场 强 度 等 环 境 因 素 的 变 化 都 可 能 引 起 环 境 误 差 例 如, 用 玻 璃 温 度 计 测 量 同 一 个 反 应 温 度 时, 在 冬 天 测 量 和 在 夏 天 测 量 就 存 在 差 别, 原 因 是 温 度 计 裸 露 在 空 气 ( 环 境 ) 中 的 部 分 被 冷 却 或 加 热 程 度 不 同, 导 致 裸 露 在 空 气 中 的 水 银 柱 热 胀 冷 缩 程 度 不 同 ⑶ 方 法 误 差 由 于 测 量 的 方 法 不 完 善 而 造 成 的 误 差 例 如 在 容 量 分 析 中, 如 果 被 滴 定 的 溶 液 中 含 有 沉 淀 样 品, 由 于 沉 淀 对 溶 剂 产 生 吸 附 作 用, 那 么 当 滴 定 达 到 等 当 点 附 近, 溶 液 一 有 变 色 又 会 马 上 消 失, 使 得 终 点 现 象 不 明 显, 于 是 继 续 滴 定 就 很 容 易 造 成 过 量 而 如 果 在 滴 定 前 将 沉 淀 物 过 滤 除 去, 那 么 终 点 现 象 明 显, 分 析 结 果 就 会 更 加 准 确 ⑷ 人 员 误 差 由 于 测 量 的 操 作 者 受 分 辨 能 力 的 限 制 或 因 工 作 疲 劳 引 起 视 觉 器 官 的 生 理 变 化 或 因 固 有 习 惯 引 起 的 读 数 误 差, 以 及 精 神 上 的 因 素 产 生 一 时 疏 忽 等 所 引 起 的 读 数 误 差 例 如, 读 滴 定 管 的 刻 度 或 旋 光 仪 的 刻 度, 每 个 人 的 读 数 都 可 能 不 完 全 一 样, 这 是 由 于 个 人 的 眼 睛 分 辨 力 存 在 差 异 又 如, 做 实 验 时 聊 天 看 书 报 等, 常 造 成 记 错 时 间 看 错 读 数 等 以 上 四 种 误 差 的 来 源, 按 误 差 的 特 点 和 性 质 又 可 重 新 划 分 为 系 统 误 差 随 机 误 差 和 疏 忽 误 差 必 须 注 35

39 意 的 是 各 类 误 差 之 间 在 一 定 条 件 下 可 以 相 互 转 化 5.2. 有 效 数 字 ⑴ 有 效 数 字 的 概 念 确 定 实 验 数 据 有 效 位 数 的 正 确 方 法 是 所 取 位 数 除 了 最 末 一 位 数 字 为 测 量 时 的 可 疑 数 或 估 计 数 外, 其 余 各 位 数 字 都 是 准 确 可 靠 的 通 常, 末 一 位 可 疑 数 字 上 下 可 有 一 个 单 位 的 误 差 这 样 的 数 字 称 有 效 数 字 在 测 量 过 程 中, 测 量 数 据 的 有 效 数 字 位 数 应 与 所 用 仪 器 的 精 度 相 一 致 ⑵ 有 效 数 字 舍 入 规 则 当 有 效 位 数 确 定 以 后, 其 后 面 多 余 的 数 字 应 予 以 舍 去 保 留 的 有 效 数 字 最 末 一 位 数 字 应 按 下 面 的 舍 入 规 则 进 行 处 理 舍 入 规 则 是 四 舍 六 入 五 留 双 当 尾 数 4 时 舍 去 ; 当 尾 数 6 时 进 位 ; 而 当 尾 数 恰 为 5 时, 则 看 保 留 下 来 的 末 位 数 是 奇 数 还 是 偶 数, 是 奇 数 时 将 5 进 位 ; 是 偶 数 时 将 5 舍 弃 ⑶ 有 效 数 字 运 算 规 则 加 减 法 运 算 时, 各 运 算 数 据 以 小 数 位 数 最 少 的 数 据 为 准, 其 余 各 数 据 可 多 取 一 位 小 数, 但 最 后 结 果 应 与 小 数 位 数 最 少 的 数 据 位 数 相 同 乘 法 和 除 法 的 运 算 时, 各 运 算 数 据 以 有 效 位 数 最 少 的 数 据 位 准, 其 余 各 数 据 要 比 有 效 位 数 最 少 的 数 据 多 取 一 位 数 字, 而 最 后 结 果 应 与 有 效 位 数 最 少 的 数 据 位 数 相 同 比 如 : = 再 如 : ( ) 18.08= 数 据 的 表 示 实 验 数 据 是 实 验 的 信 息 与 结 果 的 记 录, 要 准 确 简 明 形 象 地 表 示 出 来, 通 常 有 三 种 方 法, 即 列 表 作 图 和 经 验 公 式 ⑴ 列 表 法 列 表 法 的 优 点 是 简 易 紧 凑, 便 于 比 较 实 验 数 据 列 表 时, 应 注 意 以 下 几 个 方 面 表 的 名 称 与 项 目 要 简 明, 必 要 时 可 在 表 格 下 方 加 附 注, 以 说 明 数 据 来 源 ; 编 列 的 表 号 应 写 在 表 格 之 前 ; 表 中 的 项 目 应 包 括 名 称 及 单 位, 可 采 用 符 号 表 示 ; 表 中 主 项 代 表 自 变 量, 副 项 代 表 因 变 量 数 字 的 写 法 要 求 整 齐 统 一 正 确 同 一 列 的 数 字, 小 数 点 要 上 下 对 齐 要 注 意 有 效 数 字 位 数 如 有 效 数 为 小 数 点 后 两 位, 而 数 字 为 零, 则 应 写 为 0.00 ⑵ 作 图 表 示 法 作 图 法 的 优 点 是 形 象 简 明, 便 于 直 观 作 图 坐 标 一 般 有 直 角 坐 标 单 对 数 坐 标 双 对 数 坐 标 立 体 坐 标 极 坐 标 等 最 常 用 的 是 直 角 坐 标 和 对 数 坐 标 以 直 角 坐 标 作 图 时, 通 常 以 横 轴 (X 轴 ) 代 表 自 变 量, 纵 轴 (Y 轴 ) 代 表 因 变 量 分 度 一 般 采 用 1,2,4 或 5 最 方 便, 避 免 使 用 3,6,7 等 坐 标 分 度 的 起 点 不 一 定 为 零, 以 使 图 形 占 满 整 个 坐 标 纸 一 般 坐 标 纸 的 最 小 分 格 相 应 于 实 验 数 据 的 精 确 度 ⑶ 经 验 公 式 表 示 法 作 图 表 示 的 数 据 曲 线 可 进 一 步 用 一 个 方 程 式 ( 经 验 公 式 ) 来 模 拟 方 法 是 首 先 根 据 解 析 几 何 原 理 和 经 验, 来 推 断 经 验 公 式 的 型 式, 如 直 线 型 二 次 型 指 数 型 对 数 型 然 后 对 经 验 公 式 中 常 数 进 行 求 法 求 解 的 方 法 有 图 解 法 选 点 法 平 均 法 最 小 二 乘 法 等 多 种 图 解 法 适 用 于 直 线 型 经 验 公 式 的 求 解 ; 最 小 二 乘 法 用 于 二 次 型 经 验 公 式 的 求 解 6. 实 验 评 估 指 标 36

40 实 验 评 估 是 实 验 中 不 可 缺 少 的 一 个 环 节 实 验 评 估 中 经 常 用 到 如 下 评 估 指 标 ⑴ 转 化 率 转 化 率 指 在 化 学 反 应 体 系 中, 参 加 反 应 的 某 种 原 料 量 占 通 入 反 应 体 系 中 该 原 料 总 量 的 百 分 数 转 化 率 数 值 的 大 小 反 映 该 种 原 料 在 反 应 过 程 中 的 转 化 的 程 度 对 有 循 环 物 料 的 反 应 过 程, 根 据 考 查 体 系 的 不 同, 转 化 率 又 分 为 单 程 转 化 率 和 总 转 化 率 单 程 转 化 率 系 以 反 应 器 为 研 究 对 象 的, 其 值 等 于 参 加 反 应 的 反 应 物 量 占 通 入 反 应 器 的 反 应 物 总 量 的 百 分 数 总 转 化 率 则 以 包 括 反 应 器 和 分 离 器 的 全 循 环 体 系 为 研 究 对 象, 其 值 等 于 参 加 反 应 的 反 应 物 量 占 通 人 循 环 体 系 的 新 鲜 反 应 物 量 的 百 分 数, 即 : 总 转 化 率 = 参 加 反 应 的 反 应 物 量 / 进 入 循 环 体 系 新 鲜 反 应 物 量 100% 从 经 济 观 点 看, 总 希 望 提 高 单 程 转 化 率, 但 单 程 转 化 率 提 高 后, 往 往 使 得 反 应 过 程 的 不 利 因 素 相 应 增 多, 如 副 反 应 比 例 增 加, 反 应 停 留 时 间 过 长 等 因 此, 合 适 的 转 化 率 要 根 据 反 应 自 身 的 特 点 及 实 际 经 验 综 合 确 定 ⑵ 产 率 和 收 率 产 率 是 指 某 一 特 定 产 物 的 实 际 产 量 占 理 论 产 量 的 百 分 数 由 于 反 应 物 通 常 又 有 多 种, 计 算 产 率 时 常 按 限 制 反 应 物 参 加 反 应 的 总 量 计 算 该 产 物 理 论 产 量 产 率 包 括 目 标 产 物 的 产 率 和 副 产 物 的 产 率 目 标 产 物 的 产 率 又 称 主 产 率 或 选 择 性 收 率 是 指 某 一 特 定 产 物 的 实 际 产 量 占 限 制 反 应 物 加 入 量 的 百 分 数 ; 物 理 过 程 ( 如 分 离 精 制 等 ) 的 收 率 是 指 得 到 目 标 产 品 的 质 量 占 加 入 原 料 质 量 的 百 分 数 转 化 率 产 率 和 收 率 之 间 的 关 系 为 : 收 率 = 转 化 率 产 率 ⑶ 产 品 质 量 产 品 质 量 包 括 产 品 外 观 纯 度 杂 质 含 量 等 它 是 工 艺 实 验 效 果 的 具 体 体 现 ⑷ 原 料 消 耗 原 料 消 耗 是 成 本 核 算 的 主 要 依 据 之 一 它 是 指 得 到 单 位 质 量 的 产 品 所 消 耗 的 原 辅 材 料 的 量, 又 分 为 理 论 原 料 消 耗 和 实 际 原 料 消 耗 理 论 消 耗 以 化 学 反 应 式 为 基 础 计 算 所 得 到 的 原 材 料 的 消 耗 量, 用 A 理 表 示 ; 实 际 消 耗 是 在 实 际 操 作 中, 原 辅 材 料 的 真 实 消 耗 量 A 实 由 于 副 反 应 的 存 在 以 及 多 个 环 节 中 的 原 料 损 失, 致 使 原 料 的 实 际 消 耗 要 大 于 理 论 消 耗 通 常 把 两 者 的 差 别 用 原 料 的 利 用 率 表 示 : 原 料 利 用 率 = 1- 原 料 损 失 率 = A 理 /A 实 100% 实 验 中, 为 了 提 高 原 料 利 用 率, 一 方 面 要 对 工 艺 条 件 设 备 装 置 等 进 行 优 化 改 进, 另 一 方 面 要 加 强 经 济 意 识, 谨 慎 操 作, 减 少 浪 费 ⑸ 技 术 与 经 济 评 价 技 术 和 经 济 是 相 辅 相 成 密 不 可 分 的 两 个 方 面 只 有 在 技 术 可 靠 经 济 合 理 的 前 提 下, 新 技 术 才 有 应 用 价 值, 产 品 才 有 市 场 竞 争 力 在 实 验 中, 反 应 物 转 化 率 产 品 收 率 产 品 质 量 等 指 标, 仅 体 现 了 该 项 目 的 技 术 状 况 对 实 验 进 行 技 术 经 济 评 估, 还 要 考 虑 原 料 成 本 设 备 费 用 动 力 成 本, 附 加 值 等 经 济 指 标 在 实 验 研 究 阶 段, 由 于 原 料 消 耗 能 够 较 准 确 的 计 算 出 来, 因 此 产 品 成 本 是 可 以 作 粗 略 的 估 算 的, 这 样 对 附 37

41 加 值 就 能 做 到 心 中 有 数 ⑹ 安 全 与 环 保 评 价 安 全 生 产 与 保 护 环 境 是 对 化 工 生 产 的 基 本 要 求 在 实 验 中, 有 时 会 涉 及 到 有 毒 有 害 易 燃 易 爆 的 物 质, 这 时 应 采 取 必 要 的 安 全 和 环 保 措 施 来 消 除 其 危 害 在 实 验 研 究 阶 段, 应 该 充 分 考 虑 安 全 与 环 保 措 施 八 撰 写 实 验 报 告 实 验 报 告 是 进 行 实 验 总 结 的 依 据 实 验 报 告 具 有 原 始 性 纪 实 性 试 验 性 的 特 点 实 验 报 告 中 应 填 入 所 有 的 原 始 数 据 和 观 察 到 的 现 象 实 验 报 告 具 体 内 容 包 括 : 标 题 实 验 题 目 作 者 写 明 实 验 者 姓 名 专 业 班 级 及 同 组 实 验 者 姓 名 等 实 验 目 的 写 出 本 实 验 所 要 达 到 的 教 学 目 的 实 验 原 理 实 验 的 理 论 依 据 与 实 验 采 用 的 方 法 实 验 装 置 实 验 材 料 及 流 程 写 出 实 验 所 用 仪 器 设 备 的 规 格 和 数 量 以 及 实 验 药 品 的 数 量 级 别 等 同 时 要 画 出 实 验 装 置 及 流 程 简 图 实 验 过 程 详 细 写 出 实 验 步 骤 和 操 作 过 程 分 析 方 法, 同 时 指 出 操 作 特 点 及 注 意 事 项 实 验 记 录 以 表 格 或 其 他 格 式 记 录 实 验 的 原 始 数 据 现 象 等 实 验 结 果 通 过 计 算 分 析, 将 实 验 结 果 以 表 格 方 程 或 图 示 等 形 式 表 达 出 来, 并 指 出 存 在 的 问 题 及 改 进 方 法, 最 后 作 分 析 总 结 38

42 第 二 篇 精 细 化 学 品 实 验 实 训 项 目 选 编 学 习 目 标 了 解 各 类 精 细 化 学 品 的 特 点 性 能 用 途 及 发 展 趋 势 ; 理 解 各 类 典 型 精 细 化 学 品 的 制 备 原 理 ; 掌 握 各 类 典 型 精 细 化 学 品 的 实 验 室 制 备 技 术 通 过 学 习, 能 够 学 会 典 型 的 精 细 化 学 品 的 制 备 与 合 成 方 法, 按 照 配 方 配 制 产 品, 也 能 根 据 产 品 性 能 的 需 要, 合 理 适 当 地 调 整 配 方 单 元 模 块 一 日 用 化 学 品 日 用 化 学 品 的 种 类 繁 多, 与 人 们 的 衣 食 住 行 息 息 相 关, 主 要 包 括 化 妆 品 洗 涤 用 品 香 精 香 料 等 精 细 化 学 品 按 日 用 化 学 品 所 占 有 的 市 场 份 额 区 分, 化 妆 品 与 洗 涤 用 品 是 日 用 化 学 品 的 两 大 类 产 品 洗 涤 是 一 种 化 学 和 物 理 并 用 的 方 法, 是 将 附 着 于 被 洗 物 表 面 上 不 需 要 的 物 质 或 有 害 物 质 除 掉, 从 而 使 物 体 表 面 洁 净 的 过 程 用 于 洗 涤 的 制 品 叫 洗 涤 用 品 洗 涤 用 品 主 要 包 括 六 类 : 肥 皂 洗 衣 粉 洗 发 香 波 织 物 洗 涤 剂 餐 具 洗 涤 剂 硬 表 面 洗 涤 剂 随 着 科 学 技 术 的 发 展, 人 民 生 活 的 丰 富, 日 用 化 工 产 品 的 品 种 越 来 越 多, 由 通 用 型 逐 渐 转 向 专 用 型 例 如, 就 肥 皂 而 言, 除 了 常 用 的 洗 衣 皂 外, 还 有 洁 肤 用 的 香 皂, 治 疗 皮 肤 病 的 药 皂, 以 及 透 明 皂 浮 水 皂 和 大 理 石 花 纹 的 异 形 皂 等, 以 满 足 消 费 者 多 方 面 的 需 求 和 爱 好 项 目 一 精 烷 基 苯 (RB) 的 磺 化 一. 实 验 目 的 : 1. 了 解 烷 基 苯 的 磺 化 反 应 原 理 工 艺 条 件 及 操 作 2. 练 习 有 机 合 成 试 验 仪 器 及 装 置 法 3. 学 习 对 反 应 物 生 成 物 的 一 般 分 析, 并 进 行 一 般 的 物 料 衡 算 二. 实 验 仪 器 及 装 置 三 颈 烧 瓶 500mL 或 1000mL 滴 液 漏 斗 500mL(250mL) 水 银 温 度 计 水 浴 锅 电 炉 分 液 漏 斗 1000mL 装 置 如 图 所 示 三. 试 剂 精 烷 基 苯 ( 外 购 ) 粗 烷 基 苯 20%SO3 发 烟 硫 酸 98%H2SO4(CP) 四. 实 验 内 容 图 1-1 磺 化 实 验 装 置 39

43 A 精 RB 用 烟 酸 磺 化 磺 化 采 取 间 歇 反 应, 反 应 是 在 一 装 有 搅 拌 器 温 度 计 加 料 滴 液 漏 斗 的 三 颈 烧 瓶 ( 或 四 颈 烧 瓶 ) 中 进 行 反 应 投 料 比 为 精 RB: 烟 酸 =1:1.15( 重 量 比 ), 若 精 RB 投 料 量 为 200 克, 根 据 烃 (RB) 酸 比 确 定 烟 酸 的 投 料 量 装 置 仪 器 如 图 1-1 所 示, 称 取 200 克 精 RB 放 入 三 颈 烧 瓶 中, 称 取 烟 酸 放 入 滴 液 漏 斗 中, 开 动 搅 拌 器, 并 升 温 至 25-35, 烟 酸 经 滴 液 漏 斗 滴 加 到 烷 基 苯 中, 加 料 时 间 为 1 小 时, 控 制 反 应 温 度 为 ( 通 过 水 浴 或 冰 浴 ), 老 化 时 间 为 半 小 时, 反 应 结 束 后 将 混 酸 称 重, 并 取 样 化 验 混 酸 中 和 值 分 酸, 仍 在 同 一 装 置 中 进 行 加 水 量 为 混 酸 : 水 =85:15( 即 加 水 量 使 废 酸 浓 度 达 76-78% 时, 此 时 磺 酸 与 废 酸 易 分 离 ), 计 算 出 加 水 量, 水 通 过 滴 液 漏 斗 滴 加 到 混 酸 中, 在 不 断 搅 拌 条 件 下, 温 度 维 持 在 ( 水 浴 加 热 ), 反 应 时 间 小 时 若 有 泡 沫, 不 易 分 层, 可 以 保 温 静 置 一 段 时 间 然 后 移 入 分 液 漏 斗 中, 静 置 分 去 废 酸, 即 制 得 磺 酸, 并 对 所 得 磺 酸, 废 酸 进 行 称 量, 并 测 定 其 中 和 值 B 用 浓 H2SO4, 磺 化 精 RB 实 验 装 置 同 前, 烃 酸 比 为 精 RB: 浓 H2SO4=1:1.6( 重 量 比 ), 精 RB 投 料 量 为 200 克, 计 算 确 定 浓 硫 酸 的 投 料 量 称 取 200 克 精 RB 于 三 颈 烧 瓶 内, 称 取 320 克 浓 H2SO4 于 滴 液 漏 斗 中, 开 动 搅 拌 器, 并 使 其 温 度 升 至 ( 水 浴 加 热 ), 将 浓 硫 酸 经 滴 液 漏 斗 加 到 精 RB 中, 加 料 时 间 为 1 小 时, 因 磺 化 是 放 热 反 应, 在 此 过 程 必 须 维 持 反 应 温 度 ( 可 用 水 浴 或 冰 浴 ), 浓 硫 酸 在 1 小 时 内 加 完 后, 继 续 在 此 温 度 下 反 应 1 小 时 反 应 结 束, 保 温 静 置 一 段 时 间, 移 入 分 液 漏 斗 静 置 (0.5-1 小 时, 时 间 长 些 分 酸 更 好 ), 分 去 废 酸, 即 得 到 磺 酸, 分 别 对 废 酸 磺 酸 进 行 称 量, 并 取 样 测 定 其 中 和 值 项 目 二 烷 基 苯 磺 酸 的 中 和 一. 实 验 目 的 : 1. 了 解 烷 基 苯 磺 酸 中 和 的 反 应 原 理 工 艺 条 件 及 操 作 2. 练 习 有 机 合 成 实 验 仪 器 的 安 装 3. 学 习 对 反 应 物 单 体 的 分 析, 并 进 行 简 单 计 算 二. 实 验 仪 器 及 装 置 三 颈 烧 瓶 1000mL 或 烧 杯 1000mL 滴 液 漏 斗 500mL 水 银 温 度 计 0~100 水 浴 锅 三. 试 剂 烷 基 苯 磺 酸 ( 磺 化 而 得 ) NaOH 溶 液 ( 浓 度 为 15% 或 20%),NaOH 为 化 学 纯, 石 蕊 试 纸 四. 实 验 内 容 40

44 中 和 反 应 采 有 间 歇 式 装 置, 同 前 ( 图 1-1) (1) 根 据 磺 酸 中 和 值 ( 若 不 分 酸 者 则 为 混 酸 中 和 值 ) 及 磺 酸 量 计 算 确 定 NaOH 用 量, 并 把 它 配 成 15% 浓 度 的 碱 液, 若 是 98%H2SO4 磺 化 的 磺 酸,NaOH 配 成 20% 左 右 的 水 溶 液 (2) 先 在 三 颈 瓶 中 ( 或 烧 杯 中 ) 加 入 NaOH 溶 液, 将 磺 酸 放 入 滴 液 漏 斗 或 400mL 烧 杯 中, 装 好 仪 器 (3) 然 后 开 动 搅 拌 ( 或 用 手 工 搅 拌 ), 并 升 温 至 40, 将 磺 酸 滴 加 到 NaOH 溶 液 中 去, 控 制 其 中 和 温 度 为 ( 通 过 水 浴 和 冰 浴 控 制 ) 加 料 时 间 为 小 时, 当 其 磺 酸 快 要 加 完 时 测 量 ph 值, 根 据 单 体 ph 值, 根 据 单 体 ph 值 进 行 调 整, 反 应 终 点 控 制 ph=7-8. (4) 中 和 好 后 保 温 分 钟, 即 将 ABS 单 体 进 行 称 量 五. 注 意 事 项 (1) 中 和 反 应 必 须 在 碱 性 环 境 中 进 行 (2) 中 和 反 应 为 放 热 反 应, 应 使 反 应 不 过 于 激 烈, 因 此 必 须 很 好 控 制 加 料 速 度 和 中 和 温 度, 搅 拌 情 况 在 良 好 (3) 中 和 反 应 结 束 时 必 须 很 好 地 将 单 体 ph 控 制 在 7-8 切 勿 偏 酸 偏 碱 六. 实 验 结 果 记 录 和 讨 论 反 应 物 生 成 物 分 子 量 重 量 (g) 分 子 量 重 量 (g) 磺 酸 NaOH 单 体 水 合 计 项 目 三 透 明 皂 的 制 备 一 实 验 目 的 1 了 解 透 明 皂 的 性 能 特 点 和 用 途 ; 2 熟 悉 配 方 中 各 原 料 的 作 用 ; 3 掌 握 透 明 皂 的 配 制 操 作 技 巧 二 实 验 原 理 透 明 皂 以 牛 羊 油 椰 子 油 蓖 麻 油 等 含 不 饱 和 脂 肪 酸 较 多 的 油 脂 为 原 料, 与 氢 氧 化 钠 溶 液 发 生 皂 化 反 应, 反 应 式 如 下 : 41

45 反 应 后 不 用 盐 析, 将 生 成 的 甘 油 留 在 体 系 中 增 加 透 明 度 然 后 加 入 乙 醇 蔗 糖 作 透 明 剂 促 使 肥 皂 透 明, 并 加 入 结 晶 阻 化 剂, 有 效 提 高 透 明 度, 这 样 可 制 得 透 明 光 滑 的 透 明 皂 作 为 皮 肤 清 洁 用 品 三. 实 验 内 容 1 配 方 组 分 质 量 分 数 /% 组 分 质 量 分 数 /% 牛 油 13 结 晶 阻 化 剂 2 椰 子 油 13 30%NaOH 溶 液 20 蓖 麻 油 10 95% 乙 醇 6 蔗 糖 10 甘 油 3.5 蒸 馏 水 10 茉 莉 香 精 少 许 2 制 备 步 骤 (1) 用 托 盘 天 平 于 250mL 烧 杯 中 称 入 30%NaOH 溶 液 20g,95% 乙 醇 6g 和 结 晶 阻 化 剂 2g 混 匀 备 用 (2) 在 400mL 烧 杯 中 依 次 称 入 牛 油 13g, 椰 子 油 13g, 放 入 75 热 水 浴 混 合 融 化, 如 有 杂 质, 应 用 漏 斗 配 加 热 过 滤 套 趁 热 过 滤, 保 持 油 脂 澄 清 然 后 加 入 蓖 麻 油 10g( 长 时 间 加 热 易 使 颜 色 变 深 ), 混 溶 快 速 将 步 骤 (1) 烧 杯 中 物 料 加 入 到 步 骤 (2) 烧 杯 中, 匀 速 搅 拌 1~1.5h, 完 成 皂 化 反 应 ( 取 少 许 样 品 溶 解 在 蒸 馏 水 中 应 呈 清 晰 状 ), 停 止 加 热 (3) 同 样, 另 取 一 个 50mL 烧 杯, 称 入 甘 油 3.5g, 蔗 糖 10g, 蒸 馏 水 10mL, 搅 拌 均 匀, 预 热 至 80, 呈 透 明 溶 液, 备 用 (4) 将 步 骤 (3) 中 物 料 加 入 反 应 完 的 步 骤 (2) 烧 杯 中, 搅 匀, 降 温 至 60, 加 入 茉 莉 香 精, 继 续 搅 匀 后, 出 料, 倒 入 冷 水 冷 却 的 冷 模 或 大 烧 杯 中, 迅 速 凝 固, 得 透 明 光 滑 的 透 明 皂 项 目 四 合 成 洗 涤 剂 的 配 制 一. 实 验 目 的 : 进 一 步 了 解 和 掌 握 几 种 常 用 的 表 面 活 性 剂 的 性 能 及 复 配 原 理 ; 了 解 各 种 洗 涤 剂 产 品 中 各 种 表 面 活 性 剂 及 助 剂 的 作 用 ; 掌 握 配 方 技 术 及 操 作 ; 制 取 一 定 量 的 液 体 洗 涤 剂 二. 实 验 原 理 配 制 要 求 总 的 来 说, 合 成 洗 涤 剂 必 须 有 效 地 除 去 污 垢, 对 皮 肤 的 刺 激 性 要 小, 生 物 降 解 性 好, 而 液 体 洗 涤 剂 还 必 须 具 有 以 下 特 殊 要 求 :(1) 适 宜 的 粘 度, 粘 度 是 液 体 合 成 洗 涤 剂 的 一 个 感 观 指 标, 各 种 产 品 对 粘 度 发 起 人 有 一 定 的 要 求 ;(2) 为 了 避 免 液 体 的 浑 浊, 分 层 和 产 生 沉 淀, 其 浑 浊 点 应 该 高 一 些 ;(3) 为 满 足 多 种 使 用 目 的, 制 备 成 多 种 浓 度 的 溶 液, 复 合 物 必 须 具 有 适 当 的 溶 解 度, 此 外 对 于 具 体 产 品 还 有 一 些 不 同 要 求 配 方 原 则 : 根 据 不 同 的 用 途 有 不 同 的 配 方, 但 总 的 要 考 虑 以 下 因 素 :(1) 性 能 质 量 因 素, 即 对 象 污 垢 洗 涤 剂 三 者 关 系, 找 出 最 佳 方 案 ;(2) 商 品 因 素 : 包 括 商 品 形 态 颜 色 香 味 泡 沫 等 直 到 包 装 设 计 以 及 价 格 ;(3) 生 产 技 术 三. 实 验 仪 器 及 药 品 仪 器 : 烧 杯 200mL,100mL,50mL, 恒 温 水 浴 锅, 水 银 温 度 计 100, 量 筒 100mL, 台 式 天 平 等 42

46 药 品 : 纯 碱 硅 酸 钠 三 聚 磷 酸 钠 CMC 硫 酸 钠 荧 光 增 白 剂 十 二 烷 基 苯 磺 酸 氢 氧 化 钠 AEO 苯 甲 酸 钠 氯 化 钠 茉 莉 香 精 四. 实 验 内 容 本 实 验 准 备 做 洗 衣 粉 餐 具 洗 涤 剂 二 个 产 品 ( 一 ) 洗 衣 粉 1 操 作 原 理 利 用 中 和 吸 收 成 型 工 艺 制 备 洗 衣 粉, 磺 酸 与 碳 酸 钠 中 和 时, 不 希 望 产 生 二 氧 化 碳, 否 则 混 合 物 易 溢 出 容 器 为 此 配 方 中 磺 酸 与 纯 碱 以 等 摩 尔 量 相 混 合, 使 反 应 按 下 式 进 行 : C 12 H 25 C 6 H 4 SO 3 H + Na 2 CO 3 C 12 H 25 C 6 H 4 SO 3 Na+ NaHCO 3 2 配 方 : 3 实 验 步 骤 组 分 质 量 分 数 /% 组 分 质 量 分 数 /% 纯 碱 7.5 硫 酸 钠 36 硅 酸 钠 8 荧 光 增 白 剂 0.2 三 聚 磷 酸 钠 28 十 二 烷 基 苯 磺 酸 18 CMC 1 水 2 取 一 个 200mL 烧 杯, 加 入 纯 碱 硅 酸 钠 硫 酸 钠 三 聚 磷 酸 钠 CMC 和 荧 光 增 白 剂 等 粉 状 物 质, 混 含 均 匀, 在 不 断 搅 拌 下 缓 慢 加 入 十 二 烷 基 苯 磺 酸, 混 合 均 匀 喷 入 水, 促 使 中 和 反 应 迅 速 进 行, 混 合 均 匀 后, 放 置 陈 化 24h 即 为 洗 衣 粉 产 品 该 产 品 呈 浅 黄 色, 如 需 制 得 白 的 洗 衣 粉, 可 加 入 一 份 过 硼 酸 钠 或 次 氯 酸 钠 等 漂 白 剂 ( 二 ) 餐 具 洗 涤 剂 的 制 备 1 操 作 原 理 利 用 十 二 烷 基 苯 磺 酸 与 氢 氧 化 钠 中 和 反 应 生 成 十 二 烷 基 苯 磺 酸 钠 (LAS) LAS AEO 6501 等 表 面 活 性 剂 混 配 成 洗 涤 剂, 用 氯 化 钠 调 节 粘 度 2 操 作 配 方 3 操 作 步 骤 组 分 质 量 分 数 /% 组 分 质 量 分 数 /% 十 二 烷 基 苯 磺 酸 8 苯 甲 酸 钠 0.5 氢 氧 化 钠 1 NaCl 1 AEO-9 4 茉 莉 香 精 水 余 量 取 一 个 200mL 烧 杯, 加 入 水 氢 氧 化 钠 苯 甲 酸 钠, 溶 解 后, 加 入 十 二 烷 基 苯 磺 酸, 缓 慢 搅 拌, 发 生 中 和 反 应 待 十 二 烷 基 苯 磺 酸 溶 解 后, 加 入 AEO 6501, 搅 拌 溶 解, 用 硫 酸 或 氢 氧 化 钠 调 节 ph 值 为 7.5, 加 入 香 精, 混 合 均 匀, 加 入 NaCl, 调 节 粘 度 静 置 过 夜, 陈 化 及 脱 除 泡 沫, 即 为 产 品 43

47 项 目 五 护 肤 霜 的 配 制 一 实 验 目 的 1 掌 握 护 肤 霜 中 各 成 分 的 作 用 2 对 膏 霜 类 化 妆 品 有 进 一 步 的 认 识 3 掌 握 几 种 测 试 乳 化 状 化 妆 品 稳 定 性 的 方 法 4 了 解 乳 化 类 化 妆 品 的 配 制 方 法 二 实 验 仪 器 50mL 烧 杯 2 只 100mL 烧 杯 4 只 温 度 计 2 只 玻 璃 棒 2 只 电 炉 1 只 搅 拌 器 均 质 器 各 1 台 样 品 瓶 2 个 称 量 瓶 2 个 离 心 机 烘 箱 三 实 验 内 容 1 配 方 组 分 质 量 分 数 (%) 组 分 质 量 分 数 (%) 白 油 10.0 汉 生 胶 醇 1.5 三 乙 醇 胺 0.1 凡 士 林 4.0 尼 泊 金 甲 酯 0.2 棕 榈 酸 异 丙 酯 IPP 4.0 尼 泊 金 丙 酯 0.1 硬 脂 酸 1.0 EDTA-2Na 0.1 Tween 香 精 0.1 Span 杰 马 -plus 0.3 丙 二 醇 3.0 BHT 0.1 甘 油 5.0 水 余 量 卡 波 实 验 方 法 (1) 在 50mL 烧 杯 中 称 量 油 相 (span-60 tween 醇 硬 脂 酸 凡 士 林 白 油 IPP) (2) 称 量 100mL 烧 杯 质 量, 然 后 再 称 量 水 相 ( 依 次 卡 波 934 汉 生 胶 BHT EDTA-2Na 丙 二 醇 甘 油 水 ) (3) 将 油 相 和 水 相 都 加 热 至 80-85, 然 后 将 油 相 倒 入 水 相 中, 搅 拌 至 左 右 时, 加 入 香 精 防 腐 剂, 继 续 搅 拌 至 室 温 (4) 称 量 产 品 和 烧 杯 的 总 质 量, 根 据 损 失 的 质 量 进 行 补 充 蒸 馏 水, 即 最 后 的 总 质 量 = 烧 杯 质 量 + 产 品 质 量 44

48 附 : 乳 化 体 类 型 的 测 定 及 稳 定 性 的 测 试 ( 一 ) 乳 状 液 类 型 的 测 定 1 染 料 法 各 取 一 勺 两 次 实 验 制 得 的 乳 化 体, 置 于 表 面 皿 上 用 少 量 水 溶 性 染 料 ( 酸 性 品 红 或 甲 基 橙 ) 滴 在 乳 化 体 上, 然 后, 轻 轻 摇 晃 如 果 整 个 乳 液 均 染 上 颜 色, 则 水 相 是 连 续 相, 该 乳 化 体 为 O/W 型 乳 化 体 若 只 有 内 相 染 上 颜 色, 则 水 相 是 分 散 相, 该 乳 化 体 是 W/O 型 乳 化 体 2 稀 释 法 取 两 勺 不 同 的 乳 化 体, 分 别 置 于 四 块 表 面 皿 上, 然 后 分 别 滴 水, 滴 白 油 轻 轻 摇 动 或 搅 拌 后, 用 放 大 镜 观 察, 易 于 与 乳 液 混 合 者 是 连 续 相 即 若 与 水 易 于 混 合 的 乳 化 体 就 是 O/W 型 乳 化 体, 而 易 与 油 混 合 的 乳 人 体 则 是 W/O 型 乳 化 体 3 润 湿 滤 纸 法 将 少 量 乳 化 体 置 于 滤 纸 上, 若 乳 化 体 易 于 展 开, 则 是 O/W 型 乳 化 体 ; 若 不 易 展 开, 就 是 W/O 型 乳 化 体 ( 二 ) 乳 化 体 的 稳 定 性 实 验 1 加 速 老 化 试 验 (1) 耐 热 检 验 预 先 将 恒 温 箱 温 度 调 节 至 40±1, 称 取 香 脂 膏 体 约 5g, 放 置 在 已 称 量 的 称 量 瓶 中 的 一 端 ( 约 占 称 量 瓶 底 面 积 的 1/4) 刮 平 后 精 确 称 至 0.01g. 然 后 盖 好 瓶 盖 斜 放 在 恒 温 箱 内 15 度 角 架 上 经 24 小 时 取 出, 如 有 油 渗 出, 则 将 顶 端 的 膏 体 部 分 揩 去, 留 下 渗 出 的 油 分 最 后 将 称 量 瓶 连 同 剩 余 的 渗 油 部 分 进 行 管 量, 计 算 样 品 的 渗 油 百 分 率, 渗 油 率 <3% 为 合 格 产 品 渗 油 百 分 率 = C-A 100% B 式 中 : A 称 量 瓶 重 量 B 样 品 重 量 C 膏 体 揩 去 后, 称 量 瓶 与 剩 余 渗 油 膏 体 的 总 重 量 (2) 耐 寒 检 验 预 先 将 低 温 箱 温 度 调 节 至 -15±1. 将 待 检 试 样 少 许 放 入 称 量 瓶 中, 盖 好 瓶 盖 放 入 低 温 箱 内 经 24 小 时 后 取 出, 待 恢 复 至 室 温 后, 取 少 量 膏 体 用 手 指 磨 擦, 无 油 水 分 离 现 象, 则 乳 化 体 达 到 耐 寒 试 验 指 标 2 离 心 检 验 法 根 据 Stokes 定 律 : 式 中 : n 转 速 ; R 离 心 器 半 径 (m) g 重 力 加 速 度 ; t 时 间 ( 天 ); k n R g 45

49 X 出 现 分 层 的 时 间 ( 小 时 ) 称 取 一 定 重 量 的 样 品, 置 于 离 心 机 试 管 中, 选 定 4000 转 / 分, 启 动 离 心 机, 观 察 并 记 录 乳 液 样 品 油 水 分 层 所 需 时 间 ( 每 15 分 钟 停 机 观 察 一 次 ) [ 思 考 题 ] 1 说 明 各 组 分 的 作 用 2 什 么 是 乳 化 作 用? 破 乳 可 以 采 用 哪 几 种 方 法? 项 目 六 洗 发 水 的 配 制 一 实 验 目 的 1 结 合 所 学 的 理 论 知 识, 熟 悉 各 种 常 用 的 表 面 活 性 剂 2 了 解 香 波 的 配 制 方 法 3 通 过 实 训, 提 高 动 手 能 力 和 操 作 水 平 二 实 验 原 理 将 具 有 洗 涤 作 用 的 表 面 活 性 剂 与 具 有 护 发 作 用 的 物 质 按 一 定 的 比 例 混 合 复 配 在 一 起, 加 入 香 精 和 防 腐 剂, 即 为 香 波 选 用 具 有 优 良 溶 解 性 的 表 面 活 性 剂 及 能 够 增 加 透 明 度 的 辅 助 表 面 活 性 剂 复 配 在 一 起, 即 可 配 制 透 明 香 波 三 实 验 仪 器 50mL 烧 杯 1 只 100mL 烧 杯 2 只 温 度 计 1 只 玻 璃 棒 1 只 电 炉 1 只 电 子 天 平 1 台 四 实 验 步 骤 珠 光 香 波 的 制 备 (1) 配 方 组 成 组 分 用 量 / 质 量 分 数 % 组 分 用 量 / 质 量 分 数 % AES 18 珠 光 片 1.5 瓜 尔 胶 C-13-S 0.3 甘 油 0.8 椰 油 酸 单 乙 醇 酰 胺 CMEA 1.2 NaCl 0.3 肌 氨 酸 钠 1.5 柠 檬 酸 (40%) 调 ph 值 至 中 性 椰 油 酰 胺 丙 基 甜 菜 碱 CAB 7.0 香 精 适 量 醇 0.15 凯 松

50 聚 季 胺 盐 M 去 离 子 水 加 至 100 (2) 实 验 步 骤 A 称 量 去 离 子 水, 加 入 C-13-S, 搅 拌 均 匀 加 热 至 85, 然 后 依 次 加 入 AES CMEA 肌 氨 酸 钠 CAB 珠 光 片 甘 油 醇 M-550, 控 制 温 度 在 80-85, 搅 拌 使 其 溶 解 均 匀 ; B 用 柠 檬 酸 调 节 ph 值 至 6-7; C 继 续 搅 拌 冷 却 至 40 即 可, 用 粘 度 计 测 定 产 品 的 粘 度 D 至 室 温 时 用 NaCl 调 节 至 适 宜 粘 度 注 意 : 在 制 备 过 程 中 搅 拌 不 宜 过 快, 以 免 产 生 过 多 气 泡 透 明 香 波 的 制 备 (1) 配 方 组 成 组 分 用 量 / 质 量 分 数 % 组 分 用 量 / 质 量 分 数 % AES(70%) 8 EDTA 0.1 MES 10 柠 檬 酸 适 量 氯 化 钠 适 量 CAB-35 5 香 精 防 腐 剂 适 量 M 去 离 子 水 余 量 (2) 制 备 方 法 : 将 表 面 活 性 剂 AES MES 6501 CAB-35 M-550 依 次 加 入 水 中, 加 热 搅 拌 使 其 溶 解, 然 后 再 加 入 EDTA, 冷 却 至 40 时 加 入 香 精 防 腐 剂, 用 柠 檬 酸 调 节 ph 值, 用 氯 化 钠 调 节 粘 度, 并 测 定 产 品 的 粘 度 [ 思 考 题 ] 1 说 明 配 方 中 各 组 分 的 作 用 2 除 了 NaCl 增 稠 外, 列 举 出 其 他 可 能 的 增 稠 方 法 项 目 七 透 明 嗜 喱 的 配 制 一 实 验 目 的 1 掌 握 透 明 啫 喱 类 产 品 中 各 成 分 的 作 用 2 了 解 一 种 制 备 凝 胶 状 化 妆 品 的 实 验 方 法 和 操 作 二 实 验 原 理 在 一 定 条 件 下, 大 分 子 ( 如 琼 脂 明 胶 等 ) 的 溶 液 或 溶 胶 [ 如 Fe(OH)3 溶 胶 等 ] 的 分 散 质 颗 粒 在 某 些 部 位 上 相 互 联 结, 构 成 一 定 的 空 间 网 状 结 构 在 网 状 结 构 的 孔 隙 中 充 满 液 体 ( 或 气 体 ), 整 个 体 系 失 去 了 流 动 性, 这 种 体 系 称 为 凝 胶 凝 胶 是 胶 体 的 一 种 存 在 形 式, 它 是 由 凝 胶 骨 架 和 充 斥 其 中 的 液 体 介 质 两 相 构 成, 是 处 于 固 态 和 液 态 之 间 的 一 种 中 间 状 态 它 有 固 体 和 液 体 的 某 些 特 点, 但 又 与 两 者 不 完 全 相 同 物 质 的 凝 胶 状 态 的 存 在 也 相 当 普 遍, 如 流 体 豆 浆 变 成 的 豆 腐 即 是 凝 胶 ; 硅 酸 盐 水 溶 液 ( 水 玻 璃 ) 加 适 量 酸 得 到 的 硅 胶 ( 凝 胶 ); 化 妆 品 中 的 抗 水 性 保 护 膜 染 发 胶 面 膜 指 甲 油 等 也 是 凝 胶 状 产 品 制 备 凝 胶 的 方 法 有 两 种 一 是 把 固 体 ( 干 胶 ) 浸 到 合 适 的 液 体 介 质 中, 吸 收 液 体 后 膨 胀 即 可 得 到 凝 胶, 该 方 法 称 为 溶 胀 法, 此 方 法 只 适 用 于 大 分 子 物 质 另 一 种 方 法 是 由 大 分 子 溶 液 ( 或 溶 胶 ) 通 过 降 低 其 溶 解 度 47

51 ( 或 稳 定 性 ), 使 其 分 散 质 ( 或 分 散 相 粒 子 ) 析 出 并 相 互 联 结 成 网 状 骨 架 而 形 成 凝 胶, 此 过 程 称 为 胶 凝 化 妆 品 中 经 常 加 入 一 些 大 分 子 物 质 起 增 稠 作 用 或 其 它 功 用 三 实 验 仪 器 50mL 烧 杯 1 只 100mL 烧 杯 1 只 250mL 烧 杯 1 只 搅 拌 器 加 热 煲 四 实 验 方 法 1 配 方 组 分 用 量 / 质 量 分 数 % Carbopol 去 离 子 水 88.5 甘 油 10.0 三 乙 醇 胺 约 0.5( 调 ph 至 7.2) Tween 杰 马 -plus 0.5 香 精 适 量 2 制 法 (1) 在 良 好 的 搅 拌 下, 将 Carbopol 940 缓 慢 加 入 水 中, 充 分 搅 拌 直 至 940 树 脂 全 部 溶 解 于 水 中 (2) 在 (1) 中 加 入 甘 油, 其 后 加 入 三 乙 醇 胺, 加 热 至 胶 体 沸 腾 而 驱 除 空 气 气 泡, 后 冷 却 至 80 (3) 逐 渐 冷 却 至 50 加 入 香 精 防 腐 剂, 轻 微 搅 拌 均 匀 即 得 [ 思 考 题 ] 说 明 配 方 中 各 组 分 的 作 用 说 明 Carbopol 树 脂 在 碱 性 溶 液 中 形 成 凝 胶 的 机 理 阅 读 材 料 1 优 质 香 波 的 基 本 理 化 指 标 1.1 泡 沫 泡 沫 是 香 波 标 志 性 指 标 之 一 泡 沫 多 少 是 消 费 者 使 用 香 波 时 最 直 观 的 反 应, 是 判 断 香 波 产 品 质 量 奸 坏 的 重 要 依 据, 并 作 为 一 种 实 用 的 判 断 方 法 而 影 响 是 否 再 次 购 买 通 常 泡 沫 丰 富 了, 人 们 就 认 为 是 洗 干 净 了 泡 沫 在 洗 涤 的 过 程 中 具 有 携 污 作 用, 在 清 水 ; 中 洗 下 带 走 污 垢, 从 而 避 免 了 污 垢 的 附 着 再 沉 积 同 时 泡 沫 还 有 保 护 发 丝 的 作 用 在 浓 厚 的 泡 沫 里 揉 搓 头 发, 发 丝 不 会 受 到 损 伤 优 级 品 香 波 的 泡 沫 量 要 求 (40 ): 透 明 型 140mm, 非 透 明 型 90mm 1.2 PH 值 香 波 的 PH 值 一 般 呈 微 酸 性, 因 为 头 发 主 要 是 由 蛋 白 质 和 氨 基 酸 组 成 的 肽 键 结 构, 在 弱 酸 性 情 况 下 能 48

52 够 得 以 保 护 PH 值 一 般 在 5.5~7.5 碱 性 过 高 则 会 破 坏 毛 发 的 链 状 结 构, 使 头 发 断 裂 干 燥, 毛 鳞 片 破 损 卷 翘 等, 损 伤 头 发 一 般 用 柠 檬 酸 乳 酸 及 一 些 弱 酸 性 原 料 来 调 节 PH 值 1.3 有 效 成 分 主 要 是 起 洗 涤, 调 理 作 用 的 阴 离 子 非 离 子 两 性 表 面 活 性 剂 阳 离 子 表 面 活 性 剂, 硅 油 调 理 剂 增 稠 剂 等 与 香 波 性 能 有 关 的 活 性 成 分 的 总 和 国 标 中 计 算 有 效 物 为 总 固 体 减 去 无 机 盐 和 氯 化 物 的 含 量 合 理 的 配 比, 适 当 的 清 洗 能 力 既 保 证 有 效 洗 净 又 不 因 清 洗 过 度 而 引 起 头 发 损 伤 一 般 优 质 香 波 的 有 效 物 在 15~ 30% 1.4 稳 定 性 香 波 在 存 放 或 使 用 过 程 中 性 能 发 生 变 化, 如 出 现 分 层 粘 度 下 降, 变 色 变 味 等, 都 是 因 为 内 在 结 构 发 生 了 变 化 香 波 中 多 种 成 分 的 加 入, 配 方 的 复 杂 化, 都 影 响 香 波 的 稳 定 性 所 以 在 配 方 设 计 时 考 虑 表 面 活 性 剂 之 间 的 协 同 性, 添 加 一 些 增 稠 剂 会 对 香 波 的 稳 定 性 有 所 贡 献 国 标 一 般 要 求 : 耐 热 为 48,24h, 恢 复 室 温 而 没 有 分 离 沉 淀 变 色 现 象 ; 耐 寒 为 -15,24h, 恢 复 室 温 而 样 品 正 常 2 配 方 研 制 香 波 是 一 种 混 合 物, 它 是 由 各 种 性 能 的 原 料, 如 洗 涤 调 理, 止 痒 防 脱 发 等 功 能 性 作 用 的 原 料 复 配 在 一 起, 以 达 到 全 面 的 综 合 洗 发 效 果 配 方 中 可 以 选 用 阴 离 子 非 离 子, 两 性 离 子, 阳 离 子 等 类 型 的 表 面 活 性 剂 复 配 工 艺 说 起 来 很 简 单, 但 对 原 料 的 选 择, 各 种 表 面 活 性 剂 及 功 能 性 原 料 的 交 互 作 用 能 准 确 判 断 出 是 协 同, 增 效 还 是 拮 抗, 就 不 简 单 了, 其 中 积 累 了 多 年 广 泛 的 科 研 技 术 和 生 产 技 术 经 验 以 下 是 将 香 波 分 为 几 大 部 分 来 概 括 介 绍 香 波 的 结 构 : 2.1 净 洗 部 分 以 阴 离 子 为 主, 配 合 非 离 子 和 两 性 表 面 活 性 剂, 发 挥 优 势 综 合 互 补 各 类 离 子 表 面 活 性 剂 各 有 特 长 : 阴 离 子 分 解 污 垢 力 强, 泡 沫 丰 富, 性 价 比 优, 应 用 广 泛 ; 非 离 子 表 面 活 性 剂 乳 化 力 强, 泡 沫 细 密 持 久, 性 能 温 和 ; 两 性 离 子 温 和, 相 容 性 好, 提 供 细 密 的 泡 沫 等 这 些 表 面 活 性 剂 原 料 品 质 大 多 较 好, 比 较 纯 净, 刺 激 性 小 因 为 这 些 原 料 和 技 术 已 经 成 熟, 生 产 厂 家 有 一 定 的 生 产 规 模, 很 多 产 品 已 是 国 外 原 料 的 本 土 化, 新 产 品 只 是 在 原 来 的 基 础 上 更 加 完 善 如 : 花 王 公 司 的 十 二 烷 基 三 乙 醇 胺 盐 聚 氧 乙 烯 (2) 十 二 烷 基 醚 硫 酸 盐, 是 可 以 单 独 使 用 的 复 合 型 铵 盐, 简 化 了 多 种 阴 离 子 的 复 配, 性 能 不 变, 简 化 了 配 方, 减 少 了 原 料 的 库 存 品 种 目 前, 氨 基 酸 类 表 面 活 性 剂 如 : 月 桂 酰 燕 麦 氨 基 酸 钠 盐, 肌 氨 酸 钠 的 研 发 上 市, 更 为 优 质 香 波 的 开 发 提 供 了 原 料 这 些 氨 基 酸 类 表 面 活 性 剂 有 着 出 色 的 发 泡 力, 即 使 在 硬 水 和 污 垢 的 不 利 条 件 下, 也 有 很 好 的 发 泡 性 能 可 以 产 生 细 腻 的 霜 质 泡 沫, 对 皮 肤 无 脱 脂 作 用, 它 在 清 洁 头 发 的 同 时 具 有 养 护 性, 肌 氨 酸 钠 同 时 还 有 杀 菌 性, 性 能 更 加 全 面, 虽 然 它 的 价 格 比 较 高, 但 在 中 高 档 香 波 中 还 应 广 泛 使 用 常 用 的 还 有 椰 油 酰 胺 丙 基 甜 菜 碱 羟 磺 基 甜 菜 碱 等 作 为 两 性 面 活 性 剂 增 泡 剂 使 用 2.2 调 理 部 分 香 波 从 传 统 的 单 一 清 洁 产 品 向 护 养 调 理, 美 化 全 面 发 展, 调 理 部 分 起 了 重 要 的 作 用, 消 费 者 对 香 波 的 喜 爱 也 决 定 于 此 因 为 头 发 单 纯 清 洗 后 感 觉 干 燥, 缠 结 或 是 飞 扬 ( 静 电 起 飘 ), 只 有 加 入 了 调 理 剂 香 波 49

53 洗 发 后 才 有 好 的 感 觉, 滑 顺 柔 软, 亮 丽 舒 适 现 在 的 香 波 基 本 上 是 二 合 一 甚 至 是 多 合 一, 调 理 部 分 主 要 有 阳 离 子 型 表 面 活 性 剂 硅 油 类 亮 发 柔 顺 剂 富 脂 剂 营 养 物 质 及 保 湿 剂 等 阳 离 子 调 理 剂 二 合 一 调 理 香 波 中 阳 离 子 表 面 活 性 剂 是 必 不 可 少 的 阳 离 子 表 面 活 性 剂 加 入 香 波, 初 期 是 有 很 多 问 题 他 们 一 般 是 呈 固 态, 要 高 温 加 入, 要 求 有 乳 化 剂, 而 且 阴 阳 离 子 不 相 容 使 得 洗 涤 和 调 理 都 受 影 响, 对 产 品 的 外 观, 稳 定 性 也 有 影 响 随 着 化 学 合 成 技 术 的 发 展, 阳 离 子 的 加 入 问 题 已 经 解 决 目 前, 阳 离 子 调 理 剂 的 种 类 越 来 越 多, 性 能 越 来 越 好, 使 用 也 很 方 便, 而 且 多 呈 液 态, 很 多 能 加 入 到 透 明 产 品 中 如 : 棕 相 油 蓖 麻 油 的 季 铵 盐 ( 原 料 公 司 有 莱 宝 高 斯 米 特 Uniqema 的 某 种 仿 生 磷 脂 ), 不 仅 有 极 佳 的 调 理 性, 还 具 有 柔 软, 亮 泽, 爽 滑 功 能 ; 既 可 以 加 入 珠 光 香 波 又 可 以 加 入 透 明 香 波, 既 可 以 用 于 洗 去 型 产 品 中 又 可 以 用 于 存 留 型 产 品 该 原 料 为 液 态, 极 易 加 入 各 种 体 系, 而 且 效 果 明 显, 为 很 多 知 名 品 牌 广 为 采 用 高 斯 米 特 公 司 的 二 十 二 烷 基 三 甲 基 氯 化 铵 (VARISOFTBT 85) 为 非 常 有 效 的 调 理 剂, 具 有 极 佳 的 干 湿 梳 理 性 抗 静 电 性 和 水 分 散 性 还 有 三 鲸 蜡 基 甲 基 氯 化 铵 (VARISOFTTC90), 也 是 高 活 性 调 理 剂, 可 改 善 头 发 的 梳 理 性 及 手 感, 抗 静 电 性 较 好, 提 高 头 发 的 丰 满 度 硅 油 类 硅 油 同 样 是 调 理 香 波 必 选 原 料 之 一, 它 改 善 头 发 的 干 湿 梳 理 性, 并 使 头 发 滑 爽 亮 丽 适 合 发 用 的 硅 油 效 果 较 好 的 有 氨 基 硅 油 和 大 粒 径 的 乳 化 硅 油 氨 基 硅 油 ( 道 康 宁 公 司 ) 因 其 带 正 电 荷 的 氨 基 使 得 该 原 料 不 仅 有 硅 油 的 性 能 特 别 还 具 有 抗 静 电 调 理 作 用, 易 被 头 发 吸 附, 效 果 很 好 缺 点 是 降 低 香 波 的 粘 度, 影 响 透 明 度 季 铵 盐 80 硅 油 衍 生 物 ( 高 斯 米 特 公 司 ) 也 具 有 调 理 柔 软 亮 泽 的 效 果, 并 可 用 于 透 明 香 波 乳 化 硅 油 根 据 其 粘 度 颗 粒 不 同 有 不 同 的 作 用, 头 发 的 感 觉 也 不 同 粒 径 小 的 硅 油 一 般 粒 径 小 于 14lm, 它 易 于 渗 透, 并 附 着 在 毛 鳞 片 上, 使 毛 鳞 片 排 列 整 齐, 在 发 干 受 损 部 位 形 成 网 状, 修 复 受 损 毛 鳞 片 硅 油 特 有 的 透 气 性, 使 头 发 蓬 松 柔 软 及 亮 丽, 有 效 改 善 了 头 发 的 缠 结 粗 糙 大 粒 径 的 乳 化 硅 油, 其 粒 径 在 10 30μm, 粘 度 在 60 万 以 上, 它 以 强 吸 附 力 和 咸 膜 性 使 头 发 更 亮 泽 更 滑 顺 不 易 被 洗 脱, 在 发 丝 上 形 成 紧 密 的 保 护 膜, 赋 予 头 发 很 好 的 光 泽 感 和 梳 理 性 在 实 际 使 用 中 涉 及 到 配 方 配 伍 问 题 协 同 使 用 效 果 问 题 等, 大 粒 径 硅 油 吸 附 效 果, 使 用 感 更 好, 可 能 是 因 其 大 粒 径 高 粘 度 而 容 易 在 头 发 上 存 留, 逐 渐 铺 展 形 成 保 护 膜, 并 且 大 粒 径 高 粘 度 硅 油 的 成 膜 效 果 更 好, 因 此 许 多 发 用 香 波 的 配 方 中 都 会 选 择 使 用 它 当 然, 有 些 配 方 师 为 了 弥 补 单 独 使 用 一 种 硅 油 的 缺 陷 而 使 用 大, 小 粒 径 乳 化 硅 油 配 合 使 用, 使 配 方 应 用 发 挥 到 极 致 硅 油 在 配 方 中 的 使 用 要 注 意 解 决 稳 定 性 问 题, 采 用 小 粒 径 小 分 子 硅 油 的 体 系 一 般 比 较 稳 定, 而 应 用 大 粒 径 硅 油 的 香 波 配 方 硅 油 容 易 上 浮 而 引 起 珠 光 香 波 的 分 层 油 脂 及 富 脂 剂 头 发 上 的 污 垢 是 和 保 护 发 丝 的 油 脂 吸 附 在 一 起 的, 所 以 清 洗 污 垢 的 同 时 必 然 会 使 发 丝 上 的 油 脂 清 洗 掉, 发 丝 会 发 干 发 柴, 状 态 很 不 好 所 以 清 洁 的 同 时 就 要 补 充 油 脂, 富 脂 剂 是 应 用 于 补 充 头 发 油 脂 的 常 用 比 较 好 的 富 脂 剂 有 :degussa 公 司 的 TEGOSOFT PC 31( 聚 甘 油 -3- 癸 酯 ) 不 含 聚 乙 二 醇 的 表 面 活 性 剂, 能 提 供 极 佳 的 富 脂 效 果 和 柔 滑 舒 适 的 肤 感, 还 可 以 增 稠 TEGOSOFT PC41( 癸 酸 聚 甘 油 -4- 酯 ) 是 不 含 聚 乙 二 醇 的 富 脂 剂, 特 别 适 合 于 皮 肤 清 洁 产 品, 皂 液 等 汉 高 公 司 的 CETIOLHE( 聚 氧 乙 烯 -7- 椰 子 酸 甘 油 酯 ) 为 亲 水 性 滋 润 酯, 与 阳 离 子 阴 离 子 及 其 它 非 离 子 物 质 相 容 用 做 富 脂 剂 对 泡 沫 体 积 没 有 不 利 影 响, 且 能 对 香 精 有 增 溶 作 用 50

54 现 在, 配 方 师 在 设 计 香 波 的 配 方 时, 考 虑 到 加 入 各 种 植 物 油 脂, 如 鳄 梨 油 橄 榄 油, 红 花 油 霍 霍 巴 油 等 用 于 头 发 护 理 补 充 油 脂, 用 量 很 少 就 能 明 显 改 善 头 发 的 干 燥 飞 扬, 带 来 舒 适 的 滑 爽 感 觉, 它 们 不 仅 是 富 脂 剂, 还 是 营 养 剂 Uniqema 公 司 推 出 了 仿 生 磷 脂 系 列 的 原 料 把 一 些 特 色 的 植 物 油 如 红 花 油 椰 子 油 棕 相 油 等 磷 脂 化, 为 皮 肤 同 时 提 供 营 养 保 湿 调 理 等 多 种 功 能 其 中 有 的 产 品 可 以 加 入 透 明 香 波, 为 头 发 的 护 理 提 供 了 更 好 更 多 的 选 择 有 些 知 名 品 牌 的 香 波 中 选 用 了 它 们 2.3 功 能 性 活 性 成 分 调 理 成 分 的 加 入, 大 大 改 善 了 香 波 的 护 理 性 能, 但 对 于 已 经 受 到 损 伤 的 头 发, 如 烫 发 染 发, 还 有 掉 发 白 发 糠 疹, 多 皮 屑 的 头 发 等 都 无 能 为 力, 这 样 的 头 发 恢 复 到 健 康 状 态 就 要,, 灰 复 受 损 的 毛 鳞 片, 滋 养 光 滑 发 丝, 还 需 通 过 营 养 和 活 性 成 分, 达 到 去 屑, 止 痒, 防 脱 发 促 生 发 助 黑 发, 抗 光 老 化 的 作 用 辛 普 公 司 的 皮 脂 腺 抑 制 剂 ( 皮 抑 素 SSE 系 列 ), 通 过 有 效 阻 断, 降 低 皮 脂 分 泌 来 减 少 和 防 止 头 屑 和 瘙 痒 的 产 生, 并 防 止 复 发, 因 而 能 用 于 治 疗 皮 炎 头 皮 头 屑 和 瘙 痒 植 物 精 华 活 性 物 功 能 性 香 波, 包 括 止 痒 去 屑 香 波 防 脱 发 香 波 黑 发 香 波 等 常 见 功 能 原 料 有 Octopirox 活 性 甘 宝 素 ZPT( 吡 啶 硫 酮 锌 ) 等, 这 些 原 料 的 加 入 常 出 现 问 题, 如 变 色 沉 淀 降 粘 等 而 植 物 提 取 物 在 相 容 性 功 效 性 和 稳 定 性 上 都 很 有 优 势, 很 容 易 加 入 虽 然 有 的 植 物 精 华 的 加 入 会 影 响 香 波 颜 色, 但 颜 色 一 般 不 会 发 生 变 化, 而 且 由 于 有 颜 色, 使 得 这 类 香 波 具 有 特 征 的 标 志 色 泽, 成 为 纯 天 然, 无 色 素 或 中 草 药 香 波 的 卖 点 意 大 利 Indena 公 司 的 一 些 发 用 原 料, 如 :Complex EGX232 由 白 寻 麻 松 果 春 黄 菊 迷 迭 香 长 春 藤 山 金 车 水 田 芥 大 蒜 等 植 物 提 取 复 合 物 它 具 有 止 痒 去 屑 防 脱 发 促 进 生 发 的 多 种 功 效 Silab 公 司 的 甜 白 羽 扇 豆 精 华 液 有 防 脱 发 的 作 用 进 新 公 司 提 供 的 Capigen 是 一 种 海 洋 多 糖 提 取 物, 主 要 用 于 平 衡 头 发 油 脂, 能 有 效 抑 制 油 性 头 皮 屑, 防 止 头 发 脱 落 太 阳 花 提 取 物, 对 染 色 头 发 提 供 固 色 保 护 植 物 提 取 物 因 其 易 加 入 有 功 效 正 逐 渐 成 为 护 理 调 理 头 发 产 品 所 选 择 的 趋 势 性 原 料 头 发 防 晒 剂 头 发 的 防 晒 其 实 和 皮 肤 的 防 晒 同 样 重 要, 但 是 头 发 防 晒 的 这 种 观 念 一 直 没 有 引 起 消 费 者 足 够 的 重 视 市 场 上 的 防 晒 香 波 也 寥 寥 无 几 o; 出 于 对 产 品 成 本 及 是 否 容 易 使 用 的 考 虑 更 少 见 防 晒 香 波, 就 是 因 为 可 提 供 发 用 防 晒 的 原 料 较 少, 价 格 高 还 不 易 添 加 最 近 Croda 公 司 提 供 了 一 种 可 加 入 香 波 的 防 晒 剂 IncroquatUV 283, 尽 管 香 波 是 洗 去 型 产 品, 但 添 加 后 测 试 数 据 表 明 有 护 发 防 晒 效 果 Silab 公 司 的 太 阳 花 提 取 物 HELIOXINE 也 有 保 护 发 丝 抗 氧 化 防 光 损 害 的 作 用 日 本 SEIWAKASEI 公 司 的 包 裹 防 晒 剂 的 微 胶 囊 SILASOMAMEA SILASOMAME 直 接 水 分 散, 不 受 剪 切 力 的 影 响 添 加 入 香 波 后, 测 试 表 明 对 发 丝 有 明 显 的 光 保 护 作 用, 且 头 发 光 泽 亮 丽 这 些 原 料 的 开 发 都 为 防 晒 香 波 的 研 发 提 供 了 可 能 营 养 添 加 剂 优 质 香 波 体 系 中 添 加 一 些 植 物 水 解 蛋 白 丝 蛋 白, 小 分 子 的 氨 基 酸 等 给 发 丝 补 充 养 分, 会 使 它 更 光 泽, 亮 丽 日 本 岩 濑 公 司 提 供 有 100 余 种 丝 蛋 白 液 体 产 品, 应 用 于 不 同 的 配 方 体 系 当 中, 使 用 安 全, 容 易 效 果 也 较 好 2.4 稳 定 增 稠 体 系 随 着 香 波 调 理 成 分 油 脂 成 分 和 功 能 性 成 分 的 加 入, 影 响 了 香 波 的 稠 度 和 稳 定 性 ; 微 酸 性 影 响 了 卡 波 51

55 树 脂 的 增 稠 效 果 ; 珠 光 香 波 中 的 硅 油 等 油 性 原 料 即 使 粘 度 高, 添 加 后 也 容 易 引 起 分 层 ; 一 些 粉 状 不 水 溶 的 原 料 如 去 屑 剂 等 会 产 生 沉 淀, 因 此 添 加 一 些 稳 定 增 稠 剂 会 使 香 波 的 稳 定 性 大 大 增 强 增 稠 剂 的 品 种 很 多, 常 见 的 有 汉 生 胶 瓜 尔 胶 卡 波 JR-400, 氯 化 钠, 液 体 表 面 活 性 剂 增 稠 剂 等 等 近 年 来 推 出 的 比 较 有 效 的 增 稠 剂 有 邻 苯 二 甲 酸 单 酰 胺 (TAB-2), 它 既 是 硅 油 等 油 脂 原 料 的 乳 化 剂, 也 是 分 散 原 料 的 悬 浮 剂, 本 身 还 有 调 理 作 用 增 稠 不 受 温 度 的 影 响, 是 理 想 的 稳 定 增 稠 剂 高 斯 米 特 公 司 的 聚 乙 二 醇 的 酯 类 增 稠 剂, 如 聚 乙 二 醇 200 氢 化 棕 榈 酸 甘 油 酯 / 聚 乙 二 醇 7 椰 油 甘 油 酯 聚 乙 二 醇 120 甲 基 二 油 酸 葡 萄 糖 酯 等 增 稠 效 果 比 较 好, 同 时 可 以 增 稠 透 明 产 品, 易 加 入, 有 富 脂 性, 也 是 很 好 的 增 稠 剂 SEPPIC 公 司 的 MONTALINE C40 是 椰 油 基 季 铵 盐 类 表 面 活 性 剂 型 增 稠 剂, 液 态 易 使 用, 还 有 发 泡 性 能, 抗 刺 激 作 用, 增 稠 不 受 PH 值 的 影 响, 并 且 在 无 盐 存 在 下 具 有 增 稠 能 力 增 稠 剂 可 选 择 的 原 料 也 较 多, 配 方 师 可 以 综 合 考 虑, 选 择 合 适 的 性 价 比 原 料 近 年 来, 化 妆 品 原 料 迅 速 发 展 新 原 料 新 技 术 层 出 不 穷 国 内 外 原 料 公 司 的 辛 勤 研 发 给 中 国 市 场 带 来 了 很 多 高 科 技 的 产 品, 带 来 了 先 进 的 经 营 服 务 理 念, 极 大 丰 富 了 香 波 研 制 可 选 用 的 原 料 配 方 设 计 师 丰 富 的 经 验 使 得 市 场 上 优 质 香 波 会 越 来 越 多, 它 会 提 升 人 们 的 生 活 质 量, 美 化 人 们 自 身, 增 强 人 们 的 自 信 52

56 单 元 模 块 二 香 料 与 香 精 香 精 是 由 人 工 合 成 的 模 仿 水 果 和 天 然 香 料 气 味 的 浓 缩 芳 香 油 它 是 一 种 人 造 香 料 多 用 于 制 造 食 品, 化 妆 品 和 卷 烟 等 人 类 所 合 成 的 第 一 种 香 精 是 香 兰 素, 它 是 由 德 国 的 M 哈 尔 曼 博 士 与 G 泰 曼 博 士 于 1874 年 合 成 成 功 的 香 兰 素 是 天 然 香 料 香 兰 豆 的 主 要 成 分 德 国 的 巧 克 力 制 造 商 首 先 应 用 人 造 香 兰 素, 今 天, 各 种 水 果 和 肉 类 的 味 道 都 可 用 化 学 方 法 合 成 一. 香 料 及 其 加 工 工 艺 精 油 (Essential oil): 亦 称 香 精 油, 是 植 物 性 天 然 香 料 的 主 要 品 种, 对 多 数 植 物 性 原 料, 主 要 用 水 蒸 气 蒸 馏 法 和 压 榨 法 制 取 精 油 浸 膏 (Concrete): 是 一 种 含 精 油 和 植 物 蜡 等 呈 膏 状 的 浓 缩 的 非 水 溶 剂 萃 取 物, 先 用 挥 发 性 有 机 溶 剂 浸 提 香 料 植 物, 再 蒸 馏 回 收, 残 留 物 即 为 浸 膏 ; 酊 剂 (Tincture): 乙 醇 溶 液, 是 以 乙 醇 为 溶 剂, 在 室 温 或 加 热 条 件 下 浸 提 植 物 原 料 所 得 ; 净 油 (Absolute): 用 乙 醇 萃 取 浸 膏 香 脂 或 树 脂 所 得 到 的 萃 取 液, 经 过 冷 冻 处 理, 滤 去 不 溶 的 蜡 质 等 杂 质, 再 减 压 蒸 馏 去 乙 醇, 所 得 到 净 油, 是 调 配 化 妆 品 和 香 水 的 佳 品 ; 香 脂 (Pomade): 用 精 制 的 动 植 物 油 脂 吸 收 鲜 花 中 的 芳 香 成 分 后 得 到 的 油 脂 ; 香 膏 (Balsam): 香 料 植 物 由 于 生 理 或 病 理 原 因, 渗 出 的 带 有 香 成 分 的 膏 状 物 ; 树 脂 (Resin): 分 为 天 然 树 脂 和 经 过 加 工 的 树 脂 天 然 树 脂 是 植 物 渗 出 来 的 萜 类 化 合 物 因 受 空 气 氧 化 而 形 成 的 固 态 或 半 固 态 物 质 经 加 工 的 树 脂, 是 指 将 天 然 树 脂 中 的 精 油 去 除 后 的 制 品 ; 香 树 脂 (Resinoid): 用 烃 类 溶 剂 浸 提 植 物 树 脂 类 或 香 膏 类 物 质 而 得 到 的 具 有 特 征 香 气 的 浓 缩 萃 取 物 ; 油 树 脂 (Oleoresin): 用 溶 剂 萃 取 天 然 辛 香 料 再 蒸 除 溶 剂 后 得 到 的 具 有 特 征 香 气 或 香 味 的 浓 缩 萃 取 物 二. 香 精 组 成 香 精 至 少 由 数 种 香 料 原 料, 甚 至 几 十 种 天 然 和 合 成 香 料 组 成, 或 是 有 机 化 合 物 的 复 合 体 香 精 的 调 配 可 由 如 下 组 成 : 1 香 基 -- 显 示 出 香 型 特 征 的 主 体 ; 2 合 香 剂 -- 以 调 和 各 种 成 分 的 香 气 为 目 的 的 成 分 ; 3 修 饰 剂 -- 使 香 精 变 化 格 调 的 成 分 ; 4 定 香 型 -- 本 身 是 不 易 挥 发, 并 能 抑 制 其 它 易 挥 发 香 料 的 挥 发 度, 使 其 挥 发 减 慢 ; 5 稀 释 剂 -- 适 当 地 把 香 味 淡 化 及 对 结 晶 香 料 和 树 脂 状 香 脂 作 溶 解 和 稀 释 作 用 本 身 应 无 臭 稳 定 安 全 而 且 价 格 低 三. 香 精 调 配 流 程 1 明 确 所 配 香 精 的 香 型 香 韵 用 途 和 档 次 ; 2 考 虑 香 精 组 成, 即 哪 些 香 料 可 以 作 主 香 剂, 协 调 剂, 变 调 剂 和 定 香 剂 ; 3 根 据 香 料 的 挥 发 度, 确 定 香 精 组 成 的 比 例, 一 般 头 香 香 料 占 20-30%, 体 香 香 料 占 35-45%, 基 香 香 料 占 25-35%; 4 提 出 香 精 配 方 初 步 方 案 ; 5 正 式 调 配 53

57 项 目 一 香 料 香 气 的 辨 认 一 实 验 目 的 1. 通 过 实 验, 掌 握 部 分 天 然 香 料 和 合 成 香 料 的 香 气 2. 学 习 香 料 的 评 价 方 法 二 实 验 原 理 香 料 的 香 味 千 差 万 别, 香 味 包 括 香 气 和 味 道 两 方 面, 分 别 由 嗅 觉 器 官 和 味 觉 器 官 所 感 知 不 同 人 的 感 觉 器 官 对 各 有 所 异, 对 香 味 的 爱 好 也 因 人 而 异 香 气 是 香 料 的 灵 魂, 了 解 和 掌 握 香 料 的 香 气 是 非 常 必 要 的, 只 有 全 面 了 解 了 香 料 香 精 的 香 气 性 能 香 韵 优 点 和 应 用, 才 能 在 进 行 香 精 调 配 过 程 中 做 到 心 中 有 数, 运 用 自 如, 掌 握 好 调 香 技 艺, 达 到 辨 香 仿 香 和 创 香 的 要 求 单 体 香 料 的 香 检 验 有 三 个 方 面, 即 香 气 质 量 香 气 强 度 和 留 香 时 间 三 实 验 仪 器 和 药 品 闻 香 纸, 合 成 香 料 及 天 然 香 料 各 15 种 95% 乙 醇 四 实 验 内 容 用 闻 香 纸 闻 识 合 成 香 料 及 天 然 香 料 各 15 种, 对 各 种 香 料 进 行 评 价 五 注 意 事 项 1. 要 保 持 室 内 空 气 流 通 清 洁, 不 能 有 其 他 气 味 的 干 扰 2. 嗅 辨 应 间 歇 进 行, 避 免 嗅 觉 疲 劳 3. 辨 香 时 的 香 料 要 有 合 适 的 浓 度, 过 浓, 嗅 觉 容 易 饱 和 麻 痹 或 疲 劳, 因 此 有 必 要 将 香 料 用 纯 净 无 臭 的 95% 乙 醇 或 邻 苯 二 甲 酸 二 乙 酯 稀 释 到 1%~10%, 甚 至 更 淡 些 来 辨 别 项 目 二 茉 莉 香 精 的 调 配 一 实 验 目 的 1. 了 解 香 料 原 料 的 性 质 及 作 用 2. 学 习 茉 莉 香 精 的 配 制 3. 了 解 香 精 的 评 价 方 式 茉 莉 香 精 是 日 用 化 学 品 香 精 中 最 重 要 和 最 常 用 的 花 香 通 过 它 的 调 配, 使 学 生 初 步 掌 握 简 单 的 香 精 拟 配, 掌 握 香 精 调 配 的 方 法 二 实 验 原 理 茉 莉 花 属 于 正 宗 鲜 韵 花 香, 清 鲜 飘 逸, 舒 适 宜 人, 在 香 料 中 使 用 的 只 有 两 种 : 小 花 茉 莉 和 大 花 茉 莉 茉 莉 香 精 是 日 用 化 学 品 香 精 中 最 重 要 和 最 常 用 的 花 香 茉 莉 香 精 是 由 乙 酸 苄 酯 乙 酸 芳 樟 酯 苄 醇 α- 戊 基 桂 醛 二 苯 乙 缩 醛 α- 戊 基 桂 醛 曳 馥 基 甲 基 紫 罗 兰 酮 大 花 茉 莉 净 油 依 兰 依 兰 油 树 兰 油 芳 樟 醇 苯 乙 醇 羟 基 香 茅 醛 乙 酸 对 甲 酚 酯 苯 甲 酸 苄 酯 α- 松 油 醇 丁 香 酚 吲 哚 苯 甲 醇 小 花 茉 莉 净 油 小 花 茉 莉 浸 膏 茉 莉 酮 α- 紫 罗 兰 酮 丁 香 酚 混 配 而 成 三 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 : 小 台 秤 (0-20g) 或 电 子 天 平 30 台 烧 杯 小 角 匙 闻 香 纸 玻 璃 棒 药 品 : 芳 樟 醇 乙 酸 苄 酯 α- 戊 基 肉 桂 醛 吲 哚 (10%) 苯 甲 酸 甲 酯 苄 醇 丁 香 酚 苯 甲 酸 苄 酯 54

58 四 实 验 内 容 大 花 茉 莉 香 精 的 配 制 : 芳 樟 醇 8 乙 酸 苄 酯 33 α- 戊 基 肉 桂 醛 13 吲 哚 8 苯 甲 酸 甲 酯 1 苄 醇 2 丁 香 酚 3 苯 甲 酸 苄 酯 32 按 上 述 两 配 方 准 确 称 取 各 物 质 放 于 烧 杯 中, 均 匀 搅 拌 至 香 料 完 全 混 匀 在 辨 香 室 中, 用 辨 香 纸 蘸 取 少 量 配 制 的 香 精, 进 行 嗅 评 五 注 意 事 项 1. 配 方 中 所 用 原 料 较 多, 要 仔 细 称 量, 不 要 遗 漏 2. 称 量 及 配 制 过 程 应 在 通 风 橱 中 进 行, 以 免 空 气 中 香 气 太 浓 项 目 三 香 水 配 制 一. 实 验 目 的 1. 了 解 香 水 的 基 本 配 制 原 理 2. 掌 握 称 量 方 法 二. 实 验 原 理 香 水 是 香 精 深 加 工 的 产 品, 主 要 原 料 是 香 精 和 酒 精, 此 外 根 据 需 要 还 可 加 入 微 量 的 色 素 抗 氧 化 剂 杀 菌 剂 甘 油 和 表 面 活 性 剂 等 香 水 中 的 香 精 用 量 为 15%~25%, 常 用 酒 精 浓 度 为 95% 酒 精 的 质 量 对 香 水 品 质 有 很 大 影 响, 高 级 香 水 采 用 葡 萄 发 酵 酿 制 的 酒 精, 普 通 香 水 采 用 粮 食 发 酵 酿 制 的 酒 精 在 配 制 香 水 前 酒 精 还 需 进 行 精 制, 加 入 10%NaOH, 加 热 回 流 数 小 时 后 进 行 分 馏, 收 集 气 味 最 纯 正 部 分 制 备 香 水 制 备 高 级 香 水 的 酒 精 除 了 进 行 精 制 以 外, 还 要 加 入 0.05%~0.1% 的 秘 鲁 香 脂 吐 鲁 香 脂 安 息 香 树 脂 赖 百 当 浸 膏 鸢 尾 浸 膏 香 荚 兰 豆 进 行 较 长 时 间 的 陈 化 三. 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 :20g 小 台 秤 量 筒 小 烧 杯 滤 纸 搅 拌 棒 药 品 : 茉 莉 香 精 癸 醛 (10%) 茉 莉 净 油 麝 香 酮 橙 花 净 油 龙 涎 香 酊 (3%) 玫 瑰 净 油 麝 香 酊 剂 (3%) 灵 猫 香 净 油 苯 乙 醇 吐 鲁 香 树 脂 顺 式 茉 莉 酮 安 息 香 树 脂 薰 衣 草 香 水 香 精 二 甲 苯 麝 香 安 息 香 脂 葵 子 麝 香 苏 合 香 脂 95% 乙 醇 四. 实 验 内 容 茉 莉 香 水 : 配 方 组 分 用 量 /g 组 分 用 量 /g 茉 莉 香 水 香 精 15 苯 乙 醇 2 吐 鲁 香 树 脂 1 顺 式 茉 莉 酮 1 安 息 香 树 脂 1 乙 醇 80 55

59 薰 衣 草 香 水 : 配 方 组 分 用 量 /g 组 分 用 量 /g 薰 衣 草 香 精 15 二 甲 苯 麝 香 0.5 安 息 香 脂 2 葵 子 麝 香 0.5 苏 合 香 脂 2 乙 醇 80 香 水 配 制 完 后 放 入 冷 藏 箱 内 陈 化 24 小 时, 然 后 用 滤 纸 过 滤 四. 注 意 事 项 : 称 量 要 准 确 项 目 四 橙 皮 中 柠 檬 烯 的 提 取 一. 实 验 目 的 1. 了 解 橙 皮 中 提 取 柠 檬 烯 的 原 理 及 方 法 2. 理 解 水 蒸 汽 蒸 馏 原 理 及 应 用 二. 实 验 原 理 精 油 是 植 物 组 织 经 水 蒸 汽 得 到 的 挥 发 性 成 分 的 总 称 大 部 分 具 有 令 人 愉 快 的 香 味, 主 要 组 成 为 单 萜 类 化 合 物 在 工 业 上 经 常 用 水 蒸 汽 蒸 馏 的 方 法 来 收 集 精 油, 柠 檬 橙 子 和 柚 子 等 水 果 果 皮 通 过 水 蒸 汽 蒸 馏 得 到 一 种 精 油, 其 主 要 成 分 (90% 以 上 ) 是 柠 檬 烯 ( 有 关 水 蒸 汽 的 原 理 略 ) 柠 檬 烯 属 于 萜 类 化 合 物 萜 类 化 合 物 是 指 基 本 骨 架 可 看 做 由 两 个 或 更 多 的 异 戊 二 烯 以 头 尾 相 连 而 构 成 的 一 类 化 合 物 根 据 分 子 中 的 碳 原 子 数 目 可 以 分 为 单 萜 倍 半 萜 和 多 萜 等 柠 檬 烯 是 一 环 状 单 萜 类 化 合 物, 它 的 结 构 式 如 下 : 分 子 中 有 一 手 性 碳 原 子, 故 存 在 光 学 异 构 体. 存 在 于 水 果 果 皮 中 的 天 然 柠 檬 烯 是 以 (+) 或 d - 的 形 式 出 现. 通 常 称 为 d - 柠 檬 烯, 它 的 绝 对 构 型 是 R 型. 本 实 验 中, 我 们 将 从 橙 皮 提 取 柠 檬 烯, 将 橙 皮 进 行 水 蒸 汽 蒸 馏, 用 二 氯 甲 烷 萃 取 馏 出 液, 然 后 蒸 去 二 氯 甲 烷, 留 下 的 残 液 为 橙 油, 主 要 成 分 是 柠 檬 烯. 分 离 得 到 的 产 品 可 以 通 过 测 定 折 射 率 旋 光 度 等 进 行 鉴 定 三. 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 : 水 汽 发 生 器 直 形 冷 凝 管 接 引 管 圆 底 烧 瓶 分 液 漏 斗 蒸 馏 头 锥 形 瓶 阿 贝 折 光 仪 药 品 : 新 鲜 橙 子 皮 二 氯 甲 烷 无 水 硫 酸 钠 四. 实 验 内 容 将 2-3 个 新 鲜 橙 子 皮 剪 成 极 小 碎 片 后, 放 入 500mL 圆 底 烧 瓶 中, 加 入 250mL 水, 直 接 进 行 水 蒸 气 蒸 馏 待 馏 液 达 50-60mL 时 即 可 停 止 这 时 可 观 察 到 馏 出 液 水 面 上 浮 着 一 层 薄 薄 的 油 层 将 馏 出 液 倒 入 125mL 分 液 漏 斗 中, 每 次 用 10mL 二 氯 甲 烷 萃 取, 萃 取 三 次 将 萃 取 液 合 并, 放 在 50mL 锥 形 瓶 中, 用 无 水 硫 酸 钠 干 56

60 燥 将 干 燥 液 滤 入 50mL 圆 底 烧 瓶 中 配 上 蒸 馏 头, 用 普 通 蒸 馏 方 法 水 浴 蒸 去 二 氯 甲 烷 待 二 氯 甲 烷 基 本 蒸 完 后, 再 用 水 泵 减 压 抽 去 残 余 的 二 氯 甲 烷, 瓶 中 留 下 少 量 橙 黄 色 液 体 即 为 橙 油 纯 柠 檬 烯 的 沸 点 为 五. 注 意 事 项 2. 产 品 中 二 氯 甲 烷 一 定 要 抽 干 否 则 会 影 响 产 品 的 纯 度 六. 实 验 结 果 与 讨 论 176 C 折 射 率 1. 橙 子 皮 要 新 鲜, 剪 成 小 碎 片 得 到 的 橙 油 用 减 量 法 称 重 ( 瓶 子 预 先 称 重 ) 七. 思 考 题 20 n , D D 1. 保 持 柠 檬 烯 的 骨 架 不 变, 写 出 另 外 几 个 同 分 异 构 体 2. 能 进 行 水 蒸 气 蒸 馏 的 物 质 必 须 具 备 哪 几 个 条 件? 项 目 五 乙 酸 乙 酯 的 合 成 一. 实 验 目 的 1. 掌 握 蒸 馏 萃 取 液 体 有 机 物 干 燥 等 基 本 操 作 ; 2. 学 习 酯 化 反 应 基 本 原 理 及 方 法 二. 实 验 原 理 浓 H CH 3 COOH + C 2 H 5 OH 2 SO 特 点 : 1. 可 逆 反 应, 采 取 如 下 措 施 使 反 应 向 右 进 行 : A. 增 加 反 应 物 的 浓 度 (C2H5OH 过 量 ); B. 减 少 生 成 物 的 浓 度 ( 蒸 去 乙 酸 乙 酯 ) 2. 存 在 两 个 副 反 应 : 浓 H C 2 H 5 OH 2 SO A. 4 C 2 H 5 OC 2 H 5 + H 2 O 140 措 施 : 控 温 在 120~130 之 间 B. 浓 硫 酸 将 有 机 物 碳 化 措 施 : 加 浓 硫 酸 时, 慢 慢 滴 加 并 振 荡 3. 反 应 实 际 发 生 的 过 程 : CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O C 2 H 5 OH + H 2 SO 4 C 2 H 5 O-SO 2 -OH 硫 酸 氢 乙 酯 C 2 H 5 O-SO 2 -OH + CH 3 COOH ( 过 量 ) 120 CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O 效 果 : 第 一, 乙 醇 不 被 蒸 发 ; 第 二, 减 少 了 碳 化 反 应 ; 第 三, 反 应 达 成 一 系 列 动 态 平 衡, 能 连 续 匀 速 进 行 浓 H2SO4 作 为 催 化 剂, 参 与 了 第 一 个 反 应, 所 以 是 过 量 的 三. 实 验 仪 器 和 药 品 57

61 仪 器 :125 毫 升 三 颈 烧 瓶 酒 精 灯 ( 电 炉 ) 30 毫 升 蒸 馏 瓶 蒸 馏 弯 头 直 形 冷 凝 管 50mL 锥 形 瓶 接 受 器 60mL 滴 液 漏 斗 分 液 漏 斗 沸 石 温 度 计 滤 纸 ph 试 纸 热 水 浴 等 药 品 :95% 乙 醇 冰 醋 酸 浓 硫 酸 饱 和 碳 酸 钠 溶 液 饱 和 氯 化 钙 溶 液 饱 和 食 盐 水 无 水 硫 酸 镁 ( 或 无 水 硫 酸 钠 ) 四. 实 验 内 容 1. 在 125 毫 升 的 三 颈 瓶 中, 放 入 12mL95% 乙 醇, 在 振 摇 下 分 批 加 入 12mL 浓 硫 酸 使 混 合 均 匀, 并 加 入 几 粒 沸 石 旁 边 两 口 分 别 插 入 60mL 滴 液 漏 斗 及 温 度 计, 漏 斗 末 端 及 温 度 计 的 水 银 球 浸 入 液 面 以 下, 距 瓶 底 约 厘 米 中 间 一 口 装 一 蒸 馏 弯 管 与 直 形 冷 凝 管 连 接, 冷 凝 管 末 端 连 接 一 接 液 管, 伸 入 50mL 锥 形 瓶 中 2. 将 12 毫 升 95% 乙 醇 及 12 毫 升 冰 醋 酸 ( 约 12.6 克 0.21 摩 ) 的 混 合 液, 由 60 毫 升 滴 液 漏 斗 滴 入 蒸 馏 瓶 内 约 3-4 毫 升 然 后 将 三 颈 瓶 在 石 棉 网 上 用 小 火 加 热, 使 瓶 中 反 应 液 温 度 升 到 左 右 这 时 在 蒸 馏 管 口 应 有 液 体 蒸 出 来, 再 从 滴 液 漏 斗 慢 慢 滴 入 其 余 的 混 合 液 控 制 滴 入 速 度 和 馏 出 速 度 大 致 相 等, 并 维 持 反 应 温 度 在 之 间 滴 加 完 毕 后, 继 续 加 热 数 分 钟, 直 到 温 度 升 高 到 130 时 不 再 有 液 体 馏 出 为 止 3. 馏 出 液 中 含 有 乙 酸 乙 酯 及 少 量 乙 醇 乙 醚 水 和 醋 酸 在 此 馏 出 液 中 慢 慢 加 入 饱 和 碳 酸 钠 溶 液 ( 约 10 毫 升 ), 时 加 摇 动, 直 至 无 二 氧 化 碳 气 体 逸 出 ( 用 ph 试 纸 检 验, 酯 层 应 呈 中 性 ) 将 混 合 液 移 入 分 液 漏 斗, 充 分 振 摇 ( 注 意 活 塞 放 气 ) 后, 静 置 分 去 下 层 水 溶 液, 酯 层 用 10 毫 升 饱 和 食 盐 水 洗 涤 后, 再 每 次 用 10 毫 升 饱 和 氯 化 钙 溶 液 洗 涤 二 次, 弃 去 下 层 液, 酯 层 自 漏 斗 上 口 倒 入 干 燥 的 50 毫 升 锥 形 瓶 中, 用 无 水 硫 酸 镁 ( 或 无 水 硫 酸 钠 ) 干 燥 4. 将 干 燥 的 粗 乙 酸 乙 酯 滤 入 干 燥 的 30 毫 升 蒸 馏 瓶 中, 加 入 沸 石 后 在 水 浴 上 进 行 蒸 馏 收 集 的 馏 分, 产 量 克 ( 产 率 57-68%) 20 纯 粹 乙 酸 乙 酯 的 沸 点 为 77.06, 折 光 率 nd 五. 注 意 事 项 ( 1 ) 本 实 验 所 采 用 的 酯 化 方 法, 仅 适 用 于 合 成 一 些 沸 点 较 低 的 酯 类 优 点 是 能 连 续 进 行, 用 较 小 容 积 的 反 应 瓶 制 得 较 大 量 的 产 物 对 于 沸 点 较 低 的 酯 类, 若 采 用 相 应 的 酸 和 醇 回 流 加 热 来 制 备, 常 常 不 够 理 想 (2) 温 度 不 宜 过 高, 否 则 会 增 加 副 产 物 乙 醚 的 含 量 滴 加 速 度 太 快 会 使 醋 酸 和 乙 醇 来 不 及 作 用 而 被 蒸 出 ( 3 ) 碳 酸 钠 必 须 洗 去, 否 则 下 一 步 用 饱 和 氯 化 钙 溶 液 洗 去 醇 时, 会 产 生 絮 状 的 碳 酸 钙 沉 淀, 造 成 分 离 的 困 难 为 减 少 酯 在 水 中 的 溶 解 度 ( 每 17 份 水 溶 解 1 份 乙 酸 乙 酯 ), 故 这 里 用 饱 和 食 盐 水 洗 (4) 乙 酸 乙 酯 与 水 或 醇 能 形 成 三 元 和 三 元 共 沸 物, 其 组 成 及 沸 点 如 下 表 : 58

62 沸 点 组 成 % 乙 酸 乙 酯 乙 醇 水 由 上 表 可 知, 若 洗 涤 不 净 或 干 燥 不 够 时, 都 使 沸 点 降 低, 影 响 产 率 六. 思 考 题 (1) 酯 化 反 应 有 什 么 特 点, 本 实 验 如 何 创 造 条 件 促 使 酯 化 反 应 尽 量 向 生 成 物 方 向 进 行? (2) 本 实 验 可 能 有 哪 些 副 反 应? (3) 在 酯 化 反 应 中, 用 作 催 化 剂 的 硫 酸 量, 一 般 只 需 醇 重 量 的 3% 就 够 了, 这 里 为 什 么 用 了 12 毫 升? (4) 如 果 采 用 醋 酸 过 量 是 否 可 以? 为 什 么? 项 目 六 乙 酸 异 戊 酯 的 合 成 一 实 验 目 的 1. 学 习 乙 酸 异 戊 酯 的 合 成 2. 学 习 酯 化 反 应 及 蒸 馏 操 作 二 实 验 原 理 1. 性 质 和 用 途 乙 酸 异 戊 酯 又 称 香 蕉 水, 为 无 色 透 明 液 体, 有 类 似 香 蕉 生 梨 的 气 味, 沸 点 142, 闪 点 25, 溶 于 乙 醇 戊 醇 乙 酸 乙 酯 乙 醚 苯, 难 溶 于 水, 不 溶 于 甘 油, 易 燃, 毒 性 较 小, 刺 激 眼 睛 和 气 管 粘 膜 主 要 用 于 配 制 苹 果 菠 萝 可 可 樱 桃 葡 萄 草 莓 桃 奶 油 椰 子 等 香 型 香 精 2. 合 成 原 理 乙 酸 异 戊 酯 由 乙 酸 与 异 戊 醇 经 酯 化 而 成 反 应 方 程 式 如 下 : 三 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 :250 毫 升 三 颈 烧 瓶 蒸 馏 瓶 油 水 分 离 器 酒 精 灯 ( 电 热 套 ) 50 毫 升 蒸 馏 瓶 蒸 馏 弯 头 直 形 冷 凝 管 回 流 冷 凝 管 100mL 锥 形 瓶 接 受 器 分 液 漏 斗 烧 杯 沸 石 温 度 计 量 筒 滤 纸 ph 试 纸 热 水 浴 等 药 品 : 异 戊 醇 冰 醋 酸 甲 苯 浓 硫 酸 饱 和 碳 酸 氢 钠 无 水 硫 酸 镁 食 盐 四 实 验 内 容 在 装 有 油 水 分 离 器 回 流 冷 凝 管 的 500mL 圆 底 烧 瓶 内 放 入 44g(0.5mol) 异 戊 醇,36g(0.6mol) 冰 醋 酸,180mL 甲 苯 和 3mL 浓 硫 酸 (d=1.84), 将 烧 瓶 置 电 加 热 套 上 加 热 回 流, 随 着 回 流 的 进 行, 油 水 分 离 器 中 为 甲 苯 和 随 它 带 出 的 反 应 时 生 成 的 水, 经 分 离, 积 聚 的 甲 苯 则 逐 渐 流 回 烧 瓶 将 反 应 混 合 物 加 热 回 流 3~3.5h 59

63 反 应 完 毕 后, 将 油 水 分 离 器 内 收 集 的 甲 苯 和 水 放 入 量 筒, 量 出 水 量, 可 得 10mL 左 右 的 水, 将 反 应 液 移 至 500mL 分 液 漏 斗, 加 入 200mL 水 激 烈 振 荡, 分 出 水 层, 酯 层 依 次 用 100mL 和 25mL 饱 和 碳 酸 氢 钠 溶 液 洗 涤, 然 后 再 用 50mL 水 洗 涤, 酯 层 加 6~7g 无 水 硫 酸 镁 干 燥, 将 酯 层 用 250mL 蒸 馏 烧 瓶, 在 电 加 热 套 加 热 蒸 馏, 弃 去 110 以 前 馏 分 ( 主 要 是 甲 苯, 倒 入 指 定 瓶 内 回 收 ), 收 集 110~142 的 馏 分, 后 者 用 100mL 蒸 馏 烧 瓶 进 行 第 二 次 蒸 馏, 收 集 138~142 的 馏 分, 得 率 40%~45% 乙 酸 异 戊 酯 为 无 色 带 香 蕉 香 气 的 液 体, 俗 称 香 蕉 水 四 注 意 事 项 ⑴ 大 部 分 水 在 最 初 2h 左 右 蒸 出, 回 流 时 间 如 在 6~9h, 得 率 可 达 50~60% ⑵ 也 可 以 先 蒸 去 苯, 然 后 再 洗 涤 ⑶ 如 果 水 和 酯 不 太 好 分 层 时, 需 添 加 10g 食 盐, 并 充 分 混 合 ⑷ 加 碳 酸 氢 钠 主 要 除 去 稀 硫 酸 及 未 作 用 的 乙 酸 ⑸ 在 收 集 138~142 的 馏 分 时, 最 好 调 换 冷 凝 管, 可 避 免 异 戊 醇 沾 上 乙 酸 异 戊 酯 60

64 单 元 模 块 三 胶 粘 剂 胶 接 ( 粘 合 粘 接 胶 结 胶 粘 ) 是 指 同 质 或 异 质 物 体 表 面 用 胶 粘 剂 连 接 在 一 起 的 技 术, 具 有 应 力 分 布 连 续, 重 量 轻, 或 密 封, 多 数 工 艺 温 度 低 等 特 点 胶 接 特 别 适 用 于 不 同 材 质 不 同 厚 度 超 薄 规 格 和 复 杂 构 件 的 连 接 一. 胶 粘 剂 的 分 类 胶 粘 剂 的 分 类 方 法 很 多, 按 应 用 方 法 可 分 为 热 固 型 热 熔 型 室 温 固 化 型 压 敏 型 等 ; 按 应 用 对 象 分 为 结 构 型 非 构 型 或 特 种 胶 ; 接 形 态 可 分 为 水 溶 型 水 乳 型 溶 剂 型 以 及 各 种 固 态 型 等 一 般 将 胶 粘 剂 按 粘 料 的 化 学 成 分 来 分 类 热 塑 性 : 纤 维 素 酯 烯 类 聚 合 物 ( 聚 乙 酸 乙 烯 酯 聚 乙 烯 醇 过 氯 乙 烯 聚 异 丁 烯 等 ) 聚 酯 聚 醚 聚 酰 胺 聚 丙 烯 酸 酯 a- 氰 基 丙 烯 酸 酯 聚 乙 烯 醇 缩 醛 乙 烯 - 乙 酸 乙 烯 酯 共 聚 物 等 类 ; 热 固 性 : 环 氧 树 脂 酚 醛 树 脂 脲 醛 树 脂 三 聚 氰 - 甲 醛 树 脂 有 机 硅 树 脂 呋 喃 树 脂 不 饱 和 聚 酯 丙 烯 酸 树 脂 聚 酰 亚 胺 聚 苯 并 咪 唑 酚 醛 - 聚 乙 烯 醇 缩 醛 酚 醛 - 聚 酰 胺 酚 醛 - 环 氧 树 脂 环 氧 - 聚 酰 胺 等 类 ; 合 成 橡 胶 型 : 氯 丁 橡 胶 丁 苯 橡 胶 丁 基 橡 胶 丁 钠 橡 胶 异 戊 橡 胶 聚 硫 橡 胶 聚 氨 酯 橡 胶 氯 磺 化 聚 乙 烯 弹 性 体 硅 橡 胶 等 类 ; 橡 胶 树 脂 剂 : 酚 醛 - 丁 腈 胶 酚 醛 - 氯 丁 胶 酚 醛 - 聚 氨 酯 胶 环 氧 - 丁 腈 胶 环 氧 - 聚 硫 胶 等 类 二 粘 结 工 艺 由 于 胶 粘 剂 和 被 粘 物 的 种 类 很 多, 所 采 用 的 粘 结 工 艺 也 不 完 全 一 样, 概 括 起 来 可 分 为 :1 胶 粘 剂 的 配 制 ;2 被 粘 物 的 表 面 处 理 ;3 涂 胶 ;4 晾 置, 使 溶 剂 等 低 分 子 物 挥 发 凝 胶 ;5 叠 合 加 压 ;6 清 除 残 留 在 制 品 表 面 的 胶 粘 剂 三. 胶 粘 剂 选 用 的 注 意 事 项 1. 储 存 期 a. 每 种 产 品 均 有 储 存 期, 根 据 国 际 标 准 及 国 内 标 准, 储 存 期 指 在 常 温 (24 ) 情 况 下 丙 烯 酸 酯 胶 类 为 20 b. 对 丙 烯 酸 酯 类 产 品, 如 温 度 越 高 储 存 期 越 短 c. 对 水 基 类 产 品 如 温 度 在 零 下 1 以 下, 直 接 影 响 产 品 质 量 2. 强 度 : a. 世 界 上 没 有 万 能 胶, 不 同 的 被 粘 物, 最 好 选 用 专 用 胶 粘 剂 b. 对 被 粘 物 本 身 的 强 度 低, 那 么 不 必 选 用 高 强 度 的 产 品, 否 则, 将 大 材 小 用, 增 加 成 本 c. 不 能 只 重 视 初 始 强 度 高, 更 应 考 虑 耐 久 性 好 d. 高 温 固 化 的 胶 粘 剂 性 能 远 远 高 于 室 温 固 化, 如 要 求 强 度 高 耐 久 性 好 的, 要 选 用 高 温 固 化 胶 粘 剂 e. 对 a- 氰 基 丙 烯 酸 酯 胶 (502 强 力 胶 ), 除 了 应 急 或 小 面 积 修 补 和 连 续 化 生 产 外, 对 要 求 粘 接 强 度 高 的 材 料 不 宜 采 用 3. 其 他 a. 白 乳 胶 和 脲 醛 胶 不 能 用 于 粘 金 属 b. 要 求 透 明 性 的 胶 粘 剂, 可 选 用 聚 氨 酯 胶 光 学 环 氧 胶, 饱 和 聚 酯 胶, 聚 乙 烯 醇 缩 醛 胶 c. 胶 粘 剂 不 应 对 被 粘 物 有 腐 蚀 性 如 : 聚 苯 乙 烯 泡 沫 板, 不 能 用 溶 剂 型 氯 丁 胶 粘 剂 d. 脆 性 较 高 的 胶 粘 剂 不 宜 粘 软 质 材 料 4. 胶 粘 剂 在 使 用 时 注 意 事 项 : 61

65 a. 对 AB 组 份 的 胶 粘 剂, 在 配 比 时, 请 按 说 明 书 的 要 求 配 比 b. 对 AB 组 份 的 胶 粘 剂, 使 用 前 一 定 要 充 分 搅 拌 均 匀 不 能 留 死 角, 否 则 不 会 固 化 c. 被 粘 物 一 定 要 清 洗 干 净, 不 能 有 水 份 ( 除 水 下 固 化 胶 ) d. 为 达 到 粘 接 强 度 高, 被 粘 物 尽 量 打 磨, e. 粘 接 接 头 设 计 的 好 坏, 决 定 粘 接 强 度 高 低 f. 胶 粘 剂 使 用 时, 一 定 要 现 配 现 用, 切 不 可 留 置 时 间 太 长, 如 属 快 速 固 化, 一 般 不 宜 超 过 2 分 钟 g. 如 要 强 度 高 固 化 快, 可 视 其 情 况 加 热, 涂 胶 时, 不 宜 太 厚, 一 般 以 0.5mm 为 好, 越 厚 粘 接 效 果 越 差 h. 粘 接 物 体 时, 最 好 施 压 或 用 夹 具 固 定 i. 为 使 强 度 更 高, 粘 接 后 最 好 留 置 24 小 时 j. 单 组 份 溶 剂 型 或 水 剂 型, 使 用 时 一 定 要 搅 拌 均 匀 k. 对 溶 剂 型 产 品, 涂 胶 后, 一 定 要 凉 置 到 不 大 粘 手 为 宜, 再 进 行 粘 合 项 目 一 聚 醋 酸 乙 烯 酯 胶 粘 剂 的 制 备 聚 醋 酸 乙 烯 酯 胶 粘 剂 通 常 称 为 白 乳 胶 或 简 称 PVAc 乳 液, 其 制 造 成 本 低 廉, 货 源 充 足, 生 产 工 艺 和 设 备 简 单, 环 境 污 染 小, 广 泛 应 用 于 纺 织 建 筑 轻 工 造 纸 等 行 业 中 一. 实 验 目 的 (1) 掌 握 乳 液 聚 合 的 原 理 与 方 法 (2) 掌 握 白 乳 胶 的 配 制 方 法 ( 3) 了 解 白 乳 胶 的 概 况 二. 实 验 原 理 聚 醋 酸 乙 烯 酯 乳 液 是 由 醋 酸 乙 烯 单 体 经 过 聚 合 反 应 而 得 到 的 一 种 热 塑 性 胶 粘 剂, 按 聚 合 方 式 的 不 同, 可 分 为 溶 液 型 和 乳 液 型 2 种 本 实 验 介 绍 乳 液 聚 合 聚 合 反 应 方 程 式 如 下 : 引 发 剂 CH COOCH=CH * CHCH 2 n * 2 3 OCOCH 3 三. 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 : 四 口 反 应 瓶 ( 具 塞 ), 球 形 冷 凝 管, 温 度 计 ( 插 塞 ), 氮 气 导 管, 滴 液 漏 斗, 电 动 搅 拌 装 置 一 套 ( 聚 四 氟 乙 烯 搅 拌 桨 贴 壁 ), 电 热 套 ( 圆 底 ), 恒 温 水 浴 锅 药 品 : 醋 酸 乙 烯 酯 ( 精 制 ), 聚 乙 烯 醇 1799, 过 硫 酸 铵, 正 辛 醇, 邻 苯 二 甲 酸 二 丁 酯, 去 离 子 水 等 四. 实 验 内 容 1) 实 验 配 方 ( 见 表 3-1) 2) 实 验 步 骤 先 将 过 硫 酸 铵 配 成 20% 溶 液, 备 用 将 聚 乙 烯 醇 与 水 混 合, 加 热 至 90 左 右, 搅 拌 完 全 溶 解 后, 降 温 至 70~75, 加 入 辛 醇 和 过 硫 酸 铵 总 量 的 2/3, 缓 慢 滴 加 醋 酸 乙 烯 酯 单 体 ( 在 4h 左 右 加 完 ), 反 应 温 度 保 持 在 68~82 之 间 单 体 加 完 后, 保 62

66 持 10min, 然 后 升 温 聚 合, 同 时 缓 慢 加 入 余 下 的 过 硫 酸 铵, 使 内 温 升 到 90~95 时, 保 持 10min 后 降 温, 内 温 降 至 70 时, 加 入 邻 苯 二 甲 酸 二 丁 酯, 搅 拌 均 匀, 冷 却 至 40 时, 放 料 表 3-1 聚 醋 酸 乙 烯 酯 胶 粘 剂 的 制 备 配 方 组 分 质 量 份 组 分 质 量 份 酸 酸 乙 烯 酯 100 正 辛 醇 0.5 聚 乙 烯 醇 9 邻 苯 二 甲 酸 二 丁 酯 9 过 硫 酸 铵 0.2 水 125 用 涂 -4 粘 度 计 测 定 树 脂 粘 度 和 胶 粘 剂 粘 度 图 3-1 聚 合 装 置 图 图 3-2 涂 -4 杯 (1. 搅 拌 器 2. 四 氟 密 封 塞 3. 温 度 计 4. 温 度 计 套 管 5. 冷 凝 管 ) 3) 白 乳 胶 的 使 用 白 乳 胶 可 以 不 加 任 何 助 剂 直 接 使 用, 一 般 都 在 常 温 下 进 行 胶 合 由 于 乳 液 的 粘 度 随 温 度 变 化 而 变 化, 有 时 粘 度 太 小 时, 可 加 些 增 粘 剂, 如 聚 乙 烯 醇 淀 粉 羧 甲 基 纤 维 素 等 如 乳 液 干 燥 速 度 过 快, 为 提 高 胶 合 效 果, 可 加 入 少 量 的 溶 剂, 如 甲 苯 二 甲 苯 醋 酸 丁 酯 等 4) 实 验 结 果 记 录 表 表 3-2 胶 合 板 用 脲 醛 树 脂 胶 粘 剂 的 制 备 实 验 结 果 记 录 表 产 品 名 称 选 做 配 方 形 态 和 色 泽 粘 度 白 乳 胶 五. 注 意 事 项 (1) 温 度 对 聚 合 反 应 的 影 响 很 大, 应 注 意 单 体 和 引 发 剂 的 加 入 速 度 (2) 单 体 的 质 量 对 乳 液 的 质 量 影 响 较 大, 应 采 用 新 鲜 蒸 馏 的 单 体 习 题 与 思 考 题 1. 乳 液 形 成 的 原 理 是 什 么? 2. 配 方 中 各 种 成 分 的 作 用 分 别 是 什 么? 项 目 二 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 胶 的 制 备 聚 乙 烯 醇 缩 醛 (PVFM) 是 聚 乙 烯 醇 和 醛 类 的 缩 合 产 物, 是 一 类 十 分 重 要 的 高 分 子 材 料, 目 前 作 为 商 品 化 的 聚 乙 烯 醇 缩 醛 产 品 主 要 有 聚 乙 烯 醇 缩 丁 醛 缩 甲 醛 缩 甲 乙 醛 等, 在 涂 料 粘 合 剂 薄 膜 等 方 面 有 广 泛 的 应 用 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 胶 是 一 种 目 前 广 泛 使 用 的 合 成 胶 水, 与 传 统 的 糨 糊 相 比 具 有 许 多 优 点 :1 初 粘 性 好, 63

67 特 别 适 合 于 牛 皮 纸 和 其 他 纸 张 的 粘 合 ;2 粘 合 力 强 ;3 储 存 稳 定, 长 久 放 置 不 变 质 ;4 生 产 成 本 低 廉 一. 实 验 目 的 (1) 掌 握 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 胶 的 合 成 原 理 和 配 制 方 法 (2) 了 解 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 胶 的 发 展 概 况 二. 实 验 原 理 聚 乙 烯 醇 在 酸 性 催 化 剂 作 用 下 与 甲 醛 发 生 缩 合 反 应, 生 产 高 分 子 化 合 物, 反 应 方 程 式 如 下 : ~CH 2 CH CH 2 CH~ + HCHO H + ~CH 2 CH CH 2 CH~ + H 2 O OH OH O O CH 2 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 胶 是 靠 水 分 挥 发 而 固 化 的, 所 以 不 需 添 加 固 化 剂, 冷 压 热 压 均 可 用 于 蜂 窝 纸 粘 合 时, 可 根 据 粘 度 大 小 添 加 适 量 水 进 行 调 节 如 发 现 粘 结 力 差 时, 可 适 当 添 加 一 些 白 乳 胶 增 补 强 度 三. 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 : 电 热 套 ( 圆 底 )500mL, 三 口 瓶 250/500mL( 具 塞 ), 球 形 冷 凝 管, 滴 液 漏 斗 50mL, 温 度 计 ( 插 塞 ), 电 动 搅 拌 装 置 一 套 ( 聚 四 氟 乙 烯 搅 拌 桨 贴 壁 ), 药 品 : 聚 乙 烯 醇 1799( 工 业 纯 ), 甲 醛 ( 化 学 纯 ), 盐 酸 36%, 氢 氧 化 钠 10%, 尿 素, 水 等 四. 实 验 内 容 1) 实 验 配 方 ( 表 3-3) 2) 实 验 步 骤 将 水 加 入 反 应 器 中, 加 入 聚 乙 烯 醇, 加 热 升 温 至 90, 搅 拌 使 聚 乙 烯 醇 完 全 溶 解 后, 加 入 甲 醛, 用 盐 酸 调 节 ph 为 2.0~2.5 在 90 下 进 行 反 应, 当 有 泡 沫 出 现 并 有 大 量 醛 水 分 离 物 出 现 时, 达 到 反 应 终 点 立 即 用 氢 氧 化 钠 溶 液 调 节 ph 至 7.0~8.0. 冷 却 至 40 下 时, 放 料, 即 可 得 到 106 胶 和 107 胶 如 果 配 制 801 胶, 则 在 中 和 后 加 入 尿 素 进 行 氨 基 化 处 理, 将 部 分 未 反 应 的 甲 醛 中 和, 可 减 少 甲 醛 味 用 涂 -4 粘 度 计 测 定 树 脂 粘 度 和 胶 粘 剂 粘 度 表 3-3 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 胶 的 制 备 配 方 组 分 质 量 份 106 胶 107 胶 801 胶 聚 乙 烯 醇 % 甲 醛 % 盐 酸 适 量 适 量 适 量 40% 氢 氧 化 钠 适 量 适 量 适 量 尿 素 适 量 水 注 : 可 选 择 一 种 配 方 进 行 试 验 3) 实 验 结 果 记 录 表 64

68 表 3-4 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 胶 的 制 备 实 验 结 果 记 录 表 产 品 名 称 选 做 配 方 形 态 和 色 泽 粘 度 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 胶 五. 注 意 事 项 (1) 聚 乙 烯 醇 溶 解 需 要 较 长 时 间, 在 溶 解 时 应 确 保 充 分 溶 解, 否 则, 制 得 的 胶 水 缩 合 度 不 均 匀, 外 观 不 透 明 (2) 若 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 胶 需 保 留 更 长 时 间, 可 加 适 量 的 稳 定 剂 如 硫 氰 化 钾 等 习 题 与 思 考 题 1. 说 明 配 方 表 中 各 物 质 的 作 用? 2. 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 的 合 成 原 理 是 怎 样 的? 3. 哪 些 因 素 对 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 胶 的 粘 度 有 较 大 影 响? 项 目 三 环 氧 树 脂 胶 粘 剂 的 配 制 环 氧 树 脂 胶 粘 剂 是 一 类 重 要 的 工 程 胶 粘 剂, 俗 称 万 能 胶, 广 泛 用 于 建 筑 汽 车 电 子 家 具 和 日 常 生 活 中 具 有 粘 合 力 强, 收 缩 率 小, 耐 腐 蚀, 电 绝 缘 性 好 等 优 点 随 着 科 学 技 术 的 进 步, 特 别 尖 端 科 技 发 展, 对 胶 粘 剂 提 出 越 来 越 高 的 要 求, 环 氧 胶 粘 剂 也 向 着 高 性 能 和 功 能 性, 工 艺 简 便 及 低 公 害 方 向 发 展, 从 环 氧 树 脂 主 体 和 固 化 剂 等 各 个 方 面 配 合, 不 断 推 出 各 种 性 能 商 品 群, 以 适 应 各 行 各 业 的 需 要 一. 实 验 目 的 (1) 掌 握 环 氧 树 脂 胶 粘 剂 的 合 成 机 理 和 合 成 方 法 (2) 了 解 环 氧 树 脂 胶 粘 剂 的 发 展 概 况 二. 实 验 原 理 CH 3 CH 3 H C CH CH O C O CH CH CH 2 O CH OH 3 O n C CH 3 O CH CH CH 2 2 O 图 3-3 双 酚 A 环 氧 树 脂 分 子 结 构 图 3-4 环 氧 树 脂 胺 固 化 机 理 65

69 环 氧 树 脂 化 学 结 构 的 特 点 是 大 分 子 链 上 含 有 活 泼 的 环 氧 基 团, 环 氧 基 团 可 位 于 分 子 链 的 末 端 中 间 或 成 环 状 结 构, 这 种 缩 聚 物 是 线 型 大 分 子, 不 含 有 可 进 一 点 发 生 缩 合 反 应 的 活 泼 基 团, 所 以 单 独 受 热 不 会 固 化, 但 由 于 分 子 链 中 含 有 活 泼 的 环 氧 基 团, 使 它 可 与 多 种 类 型 的 固 化 剂 发 生 交 联 反 应 形 成 体 型 高 聚 物, 因 此, 环 氧 树 脂 在 使 用 时 必 须 加 入 固 化 剂, 常 用 固 化 剂 有 有 机 胺 有 机 酸 及 酸 酐 含 有 氨 基 或 羧 基 的 低 聚 物 硼 化 物 有 机 金 属 化 合 物 等 此 外, 为 改 善 环 氧 树 脂 的 某 些 性 能 还 需 加 入 些 助 剂, 如 增 韧 剂 稀 释 剂 填 充 剂 等 三. 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 : 电 热 套, 温 度 计, 电 动 搅 拌 装 置 一 套 ( 聚 四 氟 乙 烯 搅 拌 桨 贴 壁 ), 烧 杯 200mL, 搅 拌 棒, 一 次 性 塑 料 杯 5 只, 废 玻 璃 废 塑 料, 废 铁 皮 药 品 : 环 氧 树 脂 E-44, 环 氧 树 脂 6101 低 分 子 聚 酰 胺 650 间 苯 二 酚 酚 醛 树 脂 乙 二 胺 三 乙 醇 胺 铁 粉 (150 目 ) 等 四. 实 验 内 容 1) 实 验 配 方 ( 见 表 3-5) 2) 实 验 步 骤 配 方 一 的 配 制 : 先 将 环 氧 树 脂 60 加 热 软 化, 然 后 与 低 分 子 聚 酰 胺 调 匀, 加 入 间 苯 二 酚 ( 固 化 促 进 剂 ) 和 丙 酮 稀 释 剂 ( 适 量, 粘 度 调 整 ), 混 合 均 匀 即 可 使 用 该 胶 粘 剂 是 一 种 低 成 本 室 温 快 速 固 化 环 氧 树 脂 胶 粘 剂, 适 用 于 木 材 玻 璃 陶 瓷 热 固 性 塑 料 以 及 某 些 金 属 的 粘 结, 在 60~90 固 化 2-4h, 可 满 足 工 厂 及 民 用 快 速 粘 结 的 需 求, 配 方 二 的 配 制 : 分 别 将 环 氧 树 脂 和 酚 醛 树 脂 加 热 软 化, 在 环 氧 树 脂 中 加 入 酚 醛 树 脂, 搅 拌 均 匀, 待 冷 却 至 室 温 后, 再 慢 慢 加 入 乙 二 胺, 搅 拌 均 匀 即 可 使 用 该 胶 粘 剂 适 用 于 木 材 皮 革 金 属 和 陶 瓷 的 粘 合 配 方 三 的 配 制 : 将 环 氧 树 脂 加 热 至 60 左 右, 加 入 铁 粉 填 料, 充 分 搅 拌, 然 后 加 入 三 乙 醇 胺, 搅 拌 均 匀 即 可 使 用 该 胶 粘 剂 适 用 于 木 材 与 金 属 金 属 与 金 属 金 属 与 陶 瓷 的 粘 合, 在 160~180 固 化 2h 用 涂 -4 粘 度 计 测 定 树 脂 粘 度 和 胶 粘 剂 粘 度 表 3-5 环 氧 树 脂 胶 粘 剂 的 配 制 配 方 配 方 一 配 方 二 配 方 三 组 分 质 量 分 数 /% 组 分 质 量 分 数 /% 组 分 质 量 分 数 /% E-44 环 氧 树 脂 环 氧 树 脂 环 氧 树 脂 100 低 分 子 聚 酰 胺 酚 醛 树 脂 40 三 乙 醇 胺 13 间 苯 二 酚 25 乙 二 胺 7 铁 粉 (150 目 ) 100 丙 酮 适 量 注 : 可 选 择 一 种 配 方 进 行 试 验 3) 实 验 结 果 记 录 表 产 品 名 称 表 3-6 环 氧 树 脂 胶 粘 剂 配 制 实 验 结 果 记 录 表 选 做 配 方 形 态 和 色 泽 粘 度 环 氧 树 脂 胶 粘 剂 66

70 五. 注 意 事 项 (1) 环 氧 树 脂 胶 应 在 使 用 前 配 制 (2) 配 胶 应 搅 拌 均 匀 (3) 室 温 固 化 的 环 氧 树 脂 胶 配 好 后 会 放 热, 应 快 速 使 用, 否 则 易 造 成 凝 胶 而 报 废 (4) 需 加 热 固 化 的 环 氧 树 脂 胶, 固 化 温 度 应 缓 慢 升 高 习 题 与 思 考 题 1. 环 氧 树 脂 胶 的 组 成 包 括 哪 些 成 分? 2. 环 氧 树 脂 胶 常 用 的 固 化 剂 有 哪 些? 固 化 时 应 注 意 哪 些 问 题? 项 目 四 氯 丁 橡 胶 胶 粘 剂 的 制 备 氯 丁 胶, 也 有 万 能 胶 之 称, 问 世 至 今 已 有 70 余 年 的 历 史, 因 其 性 能 优 异 价 格 较 廉, 用 途 非 常 广 泛, 可 用 于 粘 接 橡 胶 皮 革 人 造 革 纺 织 品 木 材 石 棉 金 属 塑 料 等, 所 以 一 起 盛 销 不 衰, 尚 无 其 他 胶 粘 剂 能 够 完 全 取 代, 仍 有 很 大 发 展 潜 力 传 统 的 氯 丁 胶 溶 剂 型 所 占 比 例 最 大, 溶 剂 含 量 最 高, 苯 类 溶 剂 用 得 最 多, 对 健 康 和 环 境 危 害 最 重 水 基 氯 丁 胶 不 用 有 机 溶 剂, 无 环 境 污 染 健 康 危 害 及 火 灾 危 险, 代 表 着 氯 丁 胶 的 发 展 方 向, 却 因 干 燥 速 度 慢 初 粘 力 低 低 温 易 冻 结 等 不 足, 发 展 非 常 缓 慢, 应 用 领 域 受 限 无 溶 剂 型 氯 丁 胶 性 能 不 突 出, 价 格 又 很 贵, 一 直 未 得 到 发 展 从 实 际 情 况 来 看, 溶 剂 型 氯 丁 胶 始 终 处 于 主 导 地 位, 而 且 在 相 当 一 段 时 间 内 难 以 改 变, 因 为 它 在 粘 结 强 度 干 燥 速 度 用 途 广 泛 等 方 面 有 其 独 特 的 优 势 唯 一 的 出 路 真 正 实 现 环 保 化 水 基 型 氯 丁 胶 必 须 加 快 研 发 和 应 用 的 进 程 总 之, 若 使 氯 丁 胶 得 以 继 续 发 展, 必 须 实 现 环 保 一. 实 验 目 的 (1) 掌 握 氯 丁 橡 胶 胶 粘 剂 的 组 成 和 配 制 方 法 (2) 了 解 氯 丁 橡 胶 胶 粘 剂 的 发 展 方 向 二. 实 验 原 理 一 般 的 氯 丁 橡 胶 胶 粘 剂 由 氯 丁 橡 胶 金 属 氧 化 物 树 脂 防 老 化 剂 溶 剂 填 充 剂 交 联 剂 促 进 剂 等 组 成, 但 并 不 是 每 一 具 体 配 方 都 含 有 上 述 各 组 分, 因 用 途 不 同 而 有 所 差 异 三. 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 : 电 热 套, 温 度 计, 电 动 搅 拌 装 置 一 套 ( 聚 四 氟 乙 烯 搅 拌 桨 贴 壁 ), 烧 杯 200mL, 搅 拌 棒, 一 次 性 塑 料 杯 5 只, 废 橡 胶 废 木 材, 废 铁 皮 药 品 : 氯 丁 混 炼 胶,2402 酚 醛 树 脂, 甲 苯, 乙 酸 乙 酯, 水 基 型 氯 丁 胶 乳 LDR-503, 平 平 加 0(20% 水 溶 液 ), 古 马 隆 树 脂 (50% 水 分 散 液 ), 高 岭 土 (50% 水 分 散 液 ), 水 玻 璃, 酪 素 (10% 水 溶 液 ), 氧 化 锌 (50% 水 分 散 液 ) 四. 实 验 内 容 1) 实 验 配 方 ( 见 表 3-7) 2) 实 验 步 骤 溶 剂 型 胶 的 配 制 : 配 制 时 只 要 将 氯 丁 混 炼 胶 和 2402 酚 醛 树 脂 用 溶 剂 溶 解, 混 合 均 匀 即 可 该 胶 使 用 时 应 先 将 被 粘 表 面 打 毛 后, 涂 胶 1~3 次, 每 次 晾 置 20~30min 合 拢 后 在 0.1~0.3MPa 下 室 温 固 化 4 天, 使 67

71 之 达 到 最 大 强 度 可 用 于 橡 胶 皮 革 纺 织 品 金 属 颜 料 和 木 材 的 粘 结 水 剂 型 胶 的 配 制 : 按 配 方 将 各 组 分 混 合, 搅 拌 均 匀 即 可 该 胶 使 用 时 只 要 涂 一 次 胶, 将 被 粘 件 涂 胶 粘 结 后, 存 放 24h 即 可 达 到 最 大 强 度 的 98% 以 上 广 泛 用 于 制 鞋 行 业 用 涂 -4 粘 度 计 测 定 树 脂 粘 度 和 胶 粘 剂 粘 度 表 3-7 氯 丁 橡 胶 胶 粘 剂 的 制 备 配 方 溶 剂 型 水 剂 型 组 分 质 量 份 组 分 质 量 份 氯 丁 混 炼 胶 100 水 基 型 氯 丁 胶 乳 LDR 酚 醛 树 脂 75 平 平 加 0(20% 水 溶 液 ) 1 溶 剂 ( 甲 苯 : 乙 酸 乙 400 酯 =2:1) 古 马 隆 树 脂 (50% 水 分 散 液 ) 30 高 岭 土 (50% 水 分 散 液 ) 50 水 玻 璃 酪 素 (10% 水 溶 液 ) 适 量 适 量 氧 化 锌 (50% 水 分 散 液 ) 5 注 : 可 选 择 一 种 配 方 进 行 试 验 3) 实 验 结 果 记 录 表 表 3-8 氯 丁 橡 胶 胶 粘 剂 的 制 务 实 验 结 果 记 录 表 产 品 名 称 选 做 配 方 形 态 和 色 泽 粘 度 环 氧 树 脂 胶 粘 剂 五. 注 意 事 项 (1) 氯 丁 混 炼 胶 是 将 氯 丁 橡 胶 与 金 属 氧 化 物 防 老 化 剂 填 充 剂 经 过 混 炼 而 成 的 橡 胶 (2) 可 根 据 需 要 选 用 不 同 型 号 的 氯 丁 橡 胶 习 题 与 思 考 题 1. 氯 丁 橡 胶 胶 粘 剂 的 组 成 包 括 哪 些? 各 有 哪 些 常 用 物 质? 2. 请 说 明 配 方 中 各 组 分 在 胶 粘 剂 中 的 作 用? 3. 氯 丁 橡 胶 胶 粘 剂 的 发 展 方 向 是 什 么 项 目 五 热 熔 胶 的 制 备 热 熔 胶 粘 剂 是 一 种 以 热 塑 性 塑 料 为 基 体 的 多 成 分 混 合 物, 它 以 熔 体 形 式 应 用 到 基 材 表 面 进 行 粘 合 在 常 温 下 为 固 态, 加 热 后 熔 化 成 液 态, 涂 布 润 湿 被 粘 物 后, 经 压 合 冷 却, 在 几 秒 甚 至 更 短 的 时 间 内 即 可 实 现 粘 结 近 年 来, 热 熔 胶 发 展 迅 速, 用 途 广 泛 这 是 因 为, 一 方 面, 科 学 工 作 者 对 热 熔 胶 的 研 究 开 发 进 一 步 深 入, 各 种 新 型 的 及 改 良 的 胶 种 不 断 出 现 另 一 方 面, 热 熔 胶 本 身 突 出 的 优 点 导 致 市 场 对 其 需 求 激 增 由 于 它 与 热 固 型 溶 剂 型 水 基 型 胶 粘 剂 不 同, 不 含 任 何 溶 剂, 不 会 因 溶 剂 挥 发 造 成 污 染, 不 用 加 热 固 化, 无 烘 干 过 程, 使 用 方 便, 避 免 额 外 占 用 生 产 场 地 易 于 存 储, 可 制 成 块 状 薄 膜 状 条 状 或 粒 状, 使 包 装 储 运 和 使 用 都 极 为 方 便 既 能 满 足 非 连 续 生 产 线 操 作 要 求, 又 能 应 用 在 高 速 连 续 生 产 线 上 由 于 热 熔 胶 百 68

72 分 之 百 均 为 固 体, 在 固 化 过 程 中 几 乎 没 有 体 积 减 少, 因 此 在 密 封 上 使 用 极 为 方 便 可 靠 此 外, 热 熔 胶 涂 胶 设 备 的 发 展 也 是 使 其 蓬 勃 发 展 的 重 要 原 因 目 前, 热 熔 胶 市 场 的 主 体 为 乙 烯 - 醋 酸 乙 烯 共 聚 树 脂 (EVA 型 ) 热 熔 胶, 约 占 热 熔 胶 消 费 总 量 的 80% 左 右 其 他 胶 种 包 括 有 聚 乙 烯 类 无 规 聚 丙 烯 类 聚 酰 胺 类 聚 酰 亚 胺 类 乙 烯 - 丙 烯 酸 乙 酯 共 聚 树 脂 (EEA) 类 聚 酯 类 聚 氨 酯 类 以 及 其 他 一 些 橡 胶 / 树 脂 嵌 段 共 聚 体 随 着 热 熔 胶 应 用 领 域 的 扩 大, 一 些 新 型 热 熔 胶 开 始 并 得 到 发 展 一. 实 验 目 的 (1) 掌 握 热 熔 胶 的 组 成 和 配 制 方 法 (2) 了 解 热 熔 胶 的 发 展 概 况 二. 实 验 原 理 热 熔 胶 一 般 由 以 下 成 分 组 成 : (1) 基 本 聚 合 物 : 是 热 熔 胶 的 主 要 成 分, 它 的 作 用 就 是 使 胶 粘 剂 具 有 粘 合 强 度 和 内 聚 力 EVA 树 脂 是 最 常 用 的 聚 合 物, 另 外 还 有 聚 乙 烯 树 脂 聚 酰 胺 树 脂 乙 烯 - 丙 烯 酸 乙 酯 共 聚 树 脂 (EEA) 聚 酯 树 脂 聚 氨 酯 树 脂 等 (2) 增 粘 剂 : 是 主 要 的 助 剂 在 仅 有 基 本 树 脂 的 情 况 下, 在 一 定 的 温 度 下 熔 化 后 胶 虽 然 具 有 一 定 的 粘 结 力, 但 温 度 下 降 后, 粘 结 力 及 对 纸 张 的 渗 透 性 都 会 降 低, 不 能 使 书 芯 和 封 面 牢 固 地 粘 结 因 此 就 要 加 入 能 提 高 粘 结 强 度 的 增 粘 剂 增 粘 剂 一 般 是 松 香 萜 烯 树 脂 和 热 塑 性 酚 醛 树 脂 等 (3) 粘 度 调 节 剂 : 其 作 用 是 降 低 熔 融 温 度, 增 加 流 动 性 和 浸 润 性, 调 节 凝 固 速 度, 以 达 到 粘 结 牢 固 的 目 的 粘 度 调 节 剂 一 般 选 用 微 晶 石 蜡 或 石 蜡 (4) 抗 氧 剂 : 其 作 用 是 防 止 EVA 热 熔 胶 在 熔 化 时 产 生 高 温 老 化, 保 证 在 高 温 条 件 下, 粘 结 性 能 不 变 化 抗 氧 剂 一 般 选 用 二 叔 丁 基 对 甲 基 苯 酚 类 物 质 (5) 增 塑 剂 : 其 作 用 是 加 快 熔 化 速 度, 降 低 热 熔 胶 的 熔 融 粘 度, 提 高 热 熔 胶 的 柔 韧 性 和 耐 寒 性 常 用 的 增 塑 剂 有 邻 苯 二 甲 酸 二 辛 酯 (DOP) 邻 苯 二 甲 酸 二 丁 酯 (DBP) 邻 苯 二 甲 酸 丁 苄 酯 (BBP) 等 (6) 填 料 : 其 作 用 是 降 低 热 熔 胶 的 成 本, 减 少 热 熔 胶 固 化 时 的 收 缩 性, 防 止 透 胶, 提 高 热 熔 胶 的 耐 热 性 和 热 容 量, 延 长 可 操 作 时 间 常 用 的 填 料 有 硫 酸 钡 碳 酸 钙 钛 白 粉 碳 酸 镁 滑 石 粉 炭 黑 粘 土 等 三. 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 : 电 热 套, 电 炉, 不 锈 钢 碗, 温 度 计, 烧 杯 250mL, 搅 拌 棒, 废 橡 胶 废 木 材 药 品 :EVA, 聚 酯 树 脂, 聚 酰 胺 树 脂, 热 塑 性 酚 醛 树 脂, 聚 合 松 香, 石 蜡,DBP,2,6- 二 叔 丁 基 对 甲 基 苯 酚, 轻 质 碳 酸 钙 四. 实 验 内 容 1) 实 验 配 方 ( 见 表 3-9) 2) 实 验 步 骤 配 制 时, 将 各 组 分 按 配 方 用 量 法 例, 加 入 熔 化, 经 充 分 搅 拌 后 冷 却, 可 加 工 制 成 块 状 片 状 球 状 粉 末 状 即 可 使 用 时 只 要 将 其 加 热 熔 化, 即 可 涂 刷 粘 合 以 上 配 方 均 可 用 于 图 书 木 材 和 鞋 的 粘 合 配 好 后 测 定 胶 的 熔 点 69

73 表 3-9 热 熔 胶 的 制 备 配 方 EVA 热 溶 胶 聚 酯 树 脂 热 溶 胶 聚 酰 胺 树 脂 热 溶 胶 组 分 质 量 分 数 /% 组 分 质 量 分 数 /% 组 分 质 量 分 数 /% EVA 42 聚 酯 树 脂 100 聚 酰 胺 树 脂 100 热 塑 性 酚 醛 树 脂 30 聚 合 松 香 70 聚 合 松 香 10 石 蜡 4 石 蜡 20 石 蜡 4 轻 质 碳 酸 钙 20 DBP 3 DBP 5 DBP 2.5 2,6- 二 叔 丁 基 1.5 2, 6- 二 叔 丁 基 对 1.5 甲 基 苯 酚 注 : 可 选 择 一 种 配 方 进 行 试 验 3) 实 验 结 果 记 录 表 对 甲 基 苯 酚 表 3-10 热 熔 胶 的 制 备 实 验 结 果 记 录 表 产 品 名 称 选 做 配 方 形 态 和 色 泽 粘 度 热 熔 胶 五. 注 意 事 项 (1) 实 验 时, 如 果 无 配 方 中 的 增 粘 剂 抗 氧 剂 增 塑 剂, 也 可 用 其 他 相 同 性 能 的 物 质 代 替 (2) 热 熔 胶 对 玻 璃 的 粘 合 强 度 较 好, 实 验 时 一 般 不 能 使 用 烧 杯 等 玻 璃 器 皿 熔 胶, 否 则 胶 难 从 玻 璃 上 除 去 习 题 与 思 考 题 1. 热 熔 胶 的 组 成 中 包 括 哪 几 类 物 质? 2. 热 熔 胶 最 常 用 的 基 本 聚 合 物 是 什 么 树 脂? 还 可 使 用 哪 些 树 脂? 3. 能 用 热 固 性 树 脂 来 配 制 热 熔 胶 吗? 为 什 么? 70

74 单 元 模 块 四 涂 料 一 涂 料 及 其 分 类 涂 料 (paint) 是 指 涂 装 在 物 体 表 面, 经 固 化 后 形 成 薄 膜, 起 到 保 护 装 饰 标 识 及 其 它 特 殊 作 用 ( 如 防 污 除 静 电 吸 收 或 反 射 辐 射 散 热 吸 声 导 磁 等 ) 的 材 料 涂 料 组 成 按 其 功 能 划 分 可 归 纳 为 成 膜 物 质 颜 料 溶 剂 和 助 剂 等 成 膜 物 质 能 够 粘 附 于 物 体 的 表 面 形 成 连 续 的 膜, 是 涂 料 的 基 础, 简 称 基 料 颜 料, 通 常 都 是 固 体 粉 末, 它 始 终 留 在 涂 膜 中, 起 着 色 增 厚 和 改 善 性 能 等 作 用 溶 剂 起 溶 解 和 稀 释 作 用, 以 降 低 成 膜 物 质 的 粘 稠 度, 便 于 施 工, 得 到 均 匀 而 连 续 的 涂 膜 涂 料 按 介 质 不 同 可 分 为 溶 剂 型 涂 料 水 性 涂 料 和 粉 末 涂 料 ; 按 用 途 不 同 可 分 为 建 筑 用 涂 料 船 舶 用 涂 料 电 气 绝 缘 用 涂 料 汽 车 用 涂 料 等 ; 按 作 用 不 同 可 分 为 打 底 涂 料 防 锈 涂 料 防 火 涂 料 和 防 腐 涂 料 等 ; 按 漆 膜 外 观 可 分 为 有 光 涂 料 半 光 涂 料 无 光 涂 料 皱 纹 涂 料 锤 纹 涂 料 等 ; 按 成 膜 物 质 不 同 可 分 为 油 性 涂 料 油 基 涂 料 酚 醛 树 脂 涂 料 沥 青 涂 料 醇 酸 树 脂 涂 料 氨 基 树 脂 涂 料 纤 维 素 涂 料 乙 烯 树 脂 涂 料 丙 烯 酸 树 脂 涂 料 聚 酯 树 脂 涂 料 环 氧 树 脂 涂 料 聚 氨 酯 树 脂 涂 料 有 机 硅 树 脂 涂 料 橡 胶 涂 料 等 十 四 类 目 前, 按 成 膜 物 质 分 类 是 广 泛 使 用 的 分 类 方 法 二 涂 料 的 作 用 涂 料 的 作 用 主 要 有 以 下 几 方 面 1. 保 护 作 用 涂 料 在 物 体 表 面 形 成 干 燥 固 化 的 薄 膜, 可 保 护 金 属 木 材 等 材 料 不 受 水 分 气 体 微 生 物 紫 外 线 等 的 侵 蚀, 延 长 使 用 寿 命, 同 时 还 可 防 止 材 料 磨 损 2. 装 饰 作 用 给 物 体 一 个 美 丽 的 涂 层, 给 人 以 美 感, 可 改 善 人 类 的 生 活 环 境 3. 色 彩 标 识 作 用 在 国 际 上 用 涂 料 的 色 彩 作 标 志 已 逐 渐 标 准 化 不 同 的 机 械 设 备, 不 同 的 化 学 品 危 险 品 的 容 器 及 管 道, 交 通 运 输 的 车 辆 等 都 用 色 彩 涂 料 作 标 识 4. 特 殊 作 用 特 种 涂 料 有 其 独 特 的 作 用 如 导 电 涂 料 绝 缘 涂 料 防 火 涂 料 防 腐 蚀 涂 料 保 温 涂 料 抗 紫 外 线 涂 料 吸 收 或 反 辐 射 涂 料 等 由 于 涂 料 的 种 类 和 作 用 不 同, 所 以 有 广 泛 的 用 途 目 前, 各 种 涂 料 已 在 工 业 国 防 及 人 们 的 日 常 生 活 中 得 到 极 为 广 泛 的 应 用 三 涂 料 的 发 展 概 况 从 涂 料 发 展 史 看, 涂 料 过 去 称 为 油 漆, 但 随 着 涂 料 的 发 展, 以 合 成 树 脂 代 替 油 脂, 以 水 代 替 有 机 溶 剂, 已 经 成 为 涂 料 工 业 发 展 的 两 个 主 要 方 向 因 此, 用 涂 料 这 一 要 概 念 更 加 合 理 目 前, 以 合 成 树 脂 为 成 膜 物 质 的 涂 料 已 占 主 导 地 位, 合 成 树 脂 一 般 都 是 高 分 子 化 合 物, 主 要 通 过 加 聚 反 应 或 缩 聚 反 应 制 得 水 性 涂 料 是 以 水 为 主 要 挥 发 成 分 的 涂 料, 主 要 包 括 水 溶 性 涂 料 和 水 乳 胶 涂 料 两 种 前 者 的 树 脂 溶 解 于 水 后 能 成 为 均 匀 的 胶 状 液 体, 后 者 的 树 脂 是 以 微 细 的 粒 子 分 散 在 水 中 形 成 乳 胶 液 它 大 大 节 约 了 有 机 溶 剂, 降 低 了 成 本, 改 善 了 施 工 条 件, 所 以 其 应 用 范 围 正 在 迅 速 扩 大, 发 展 前 景 广 阔 为 适 应 社 会 发 展 的 需 求, 涂 料 品 种 将 向 多 样 化 系 列 化 和 高 质 量 发 展, 建 筑 用 涂 料 家 庭 用 涂 料 和 汽 车 用 涂 料 将 是 涂 料 的 重 要 消 费 领 域 ; 为 适 应 航 空 宇 航 发 展 需 要, 耐 热 涂 料 也 将 得 到 重 点 发 展 ; 同 时 为 减 少 对 石 油 的 依 赖, 无 机 涂 料 的 开 发 和 应 用 也 将 会 不 断 扩 大 此 外, 提 高 更 新 涂 料 生 产 技 术 和 施 工 技 术, 大 幅 度 降 低 能 源 和 原 材 料 的 消 耗 也 是 涂 料 工 业 的 重 要 发 展 方 向 在 建 筑 涂 料 方 面, 上 世 纪 四 五 十 年 代 白 灰 早 已 成 为 过 去, 用 了 多 年 的 106 涂 料, 因 其 遮 盖 71

75 力 低 耐 水 性 差 不 耐 擦 洗 易 粉 化 等 缺 点 已 逐 步 被 淘 汰 仿 瓷 涂 料 施 工 难 度 大 技 术 要 求 高 速 度 慢 侧 看 光 度 不 一 致 等 原 因 亦 受 人 冷 落 多 彩 喷 塑 涂 料 由 于 含 二 甲 苯 等 有 机 溶 剂, 危 害 人 体 健 康, 不 符 合 环 保 要 求, 短 暂 的 辉 煌 后 也 销 声 匿 迹 乳 胶 涂 料 继 之 而 起, 但 由 于 一 些 低 劣 配 方 的 流 传, 而 使 得 一 批 低 劣 产 品 冲 击 市 场, 不 但 损 害 了 消 费 者 的 利 益, 同 时 也 阻 碍 了 我 国 建 筑 涂 料 的 发 展 进 程 来 自 英 国 日 本 德 国 美 国 等 外 国 产 品 纷 纷 进 入 我 国 市 场, 各 种 品 牌 的 外 国 乳 胶 涂 料 随 处 可 见, 其 产 品 的 系 列 化 经 营 化 让 人 惊 叹 我 国 的 建 筑 涂 料 工 业, 近 几 年 来 虽 然 有 较 大 的 发 展, 作 为 室 内 外 装 饰 重 要 材 料, 近 几 年 来 品 种 逐 渐 趋 向 齐 全, 产 销 量 已 跃 居 世 界 前 列 但 和 世 界 先 进 国 家 相 比 较, 无 论 在 品 种 质 量 档 次 质 感 耐 候 性 耐 污 染 性 等 诸 多 面 都 存 在 较 大 的 差 距 而 我 国 的 建 筑 装 修 装 饰 材 料 行 业 正 步 入 发 展 黄 金 期, 行 家 们 分 析, 这 一 发 展 的 黄 金 期 将 持 续 20 年 以 上 建 筑 装 饰 涂 料 在 整 个 装 饰 装 修 材 料 中 占 有 相 当 大 的 比 重, 其 中 高 品 质 涂 料 的 需 求 量 日 益 扩 大 项 目 一 涂 料 的 调 制 一 实 验 目 的 1. 掌 握 油 性 涂 料 醇 酸 清 漆 的 调 制 方 法 2. 掌 握 水 性 涂 料 聚 醋 酸 乙 烯 乳 胶 的 调 制 方 法 3. 了 解 醇 酸 树 脂 系 列 涂 料 和 聚 醋 酸 乙 烯 系 列 乳 胶 涂 料 的 性 质 特 点 和 用 途 二 产 品 特 性 与 用 途 1. 醇 酸 树 脂 清 漆 是 由 中 或 长 油 度 醇 酸 树 脂 溶 于 适 当 溶 剂 ( 如 二 甲 苯 ), 加 入 催 干 剂 制 得 醇 酸 树 脂 清 漆 干 燥 很 快, 漆 膜 光 亮 坚 硬, 耐 候 性 耐 油 性 都 很 好 ; 但 因 分 子 中 还 有 残 留 的 羟 基 和 羧 基, 所 以 耐 水 性 不 如 酚 醛 树 脂 桐 油 清 漆 主 要 用 作 家 具 漆 及 作 色 漆 的 罩 光, 也 可 用 作 一 般 性 的 电 绝 缘 漆 2. 聚 醋 酸 乙 烯 乳 胶 涂 料 为 乳 白 色 粘 稠 液 体, 可 加 入 各 色 色 浆 配 成 不 同 颜 色 的 涂 料 该 涂 料 以 水 为 溶 剂, 所 以 具 有 安 全 无 毒 施 工 方 便 的 特 点, 易 喷 涂 刷 涂 和 滚 涂, 干 燥 快 保 色 性 好 透 气 性 好, 但 光 泽 较 差, 主 要 用 于 建 筑 物 的 内 外 墙 涂 饰 三 实 验 原 理 1. 醇 酸 清 漆 的 配 制 原 理 醇 酸 树 脂 一 般 情 况 下 主 要 是 线 型 聚 合 物, 但 由 于 所 用 的 油 如 亚 麻 油 桐 油 等 的 脂 肪 酸 根 中 含 有 许 多 不 饱 和 双 键, 当 涂 成 薄 膜 后 与 空 气 中 的 氧 发 生 反 应, 逐 渐 转 化 成 固 态 的 漆 膜, 这 个 过 程 称 为 漆 膜 的 干 燥 其 机 理 比 较 复 杂, 主 要 是 氧 在 邻 近 双 键 的 CH2 处 被 吸 收, 形 成 氢 过 氧 化 物, 这 些 氢 过 氧 化 物 再 发 生 引 发 聚 合, 使 分 子 间 交 联, 最 终 形 成 网 状 结 构 的 干 燥 漆 膜 这 个 过 程 在 空 气 中 进 行 得 相 当 缓 慢, 但 某 些 金 属 如 钴 锰 铅 钙 锆 等 的 有 机 酸 皂 类 化 合 物 对 此 过 程 有 催 化 加 速 的 作 用, 这 类 物 质 称 作 催 干 剂 醇 酸 清 漆 主 要 是 由 醇 酸 树 脂 溶 剂 如 甲 苯 二 甲 苯 溶 剂 汽 油 以 及 多 种 催 干 剂 组 成 2. 聚 醋 酸 乙 烯 乳 胶 涂 料 的 配 制 原 理 传 统 涂 料 ( 油 漆 ) 都 要 使 用 易 挥 发 的 有 机 溶 剂, 例 如 汽 油 甲 苯 二 甲 苯 酯 等, 以 帮 助 形 成 漆 膜 这 不 仅 浪 费 资 源, 污 染 环 境, 而 且 给 生 产 和 施 工 场 所 带 来 危 险 性, 如 火 灾 和 爆 炸 而 乳 胶 涂 料 的 出 现 是 涂 料 工 业 的 重 大 革 新 它 以 水 为 分 散 介 质, 克 服 了 使 用 有 机 溶 剂 的 许 多 缺 点, 因 而 得 到 了 迅 速 发 展 通 过 乳 液 聚 合 得 到 聚 合 物 乳 液, 其 中 聚 合 物 以 微 胶 粒 的 状 态 分 散 在 水 中 当 涂 刷 在 物 体 表 面 时, 随 着 72

76 水 分 的 挥 发, 微 胶 粒 互 相 挤 压 形 成 连 续 而 干 燥 的 涂 膜 这 是 乳 胶 涂 料 的 基 础 另 外, 还 要 配 入 颜 料 填 料 以 及 各 种 助 剂 如 成 膜 剂 颜 料 分 散 剂 增 稠 剂 消 泡 剂 等, 经 过 高 速 搅 拌 均 质 而 成 乳 胶 涂 料 四 实 验 仪 器 与 药 品 仪 器 : 烧 杯 漆 刷 胶 合 板 或 木 板 量 筒 电 热 干 燥 箱 高 速 均 质 搅 拌 机 搪 瓷 或 塑 料 杯 水 泥 或 石 棉 样 板 药 品 : 亚 麻 油 醇 酸 树 脂 (50%) 溶 剂 汽 油 环 烷 酸 钴 环 烷 酸 锌 环 烷 酸 钙 ; 聚 醋 酸 乙 烯 酯 乳 液 六 偏 磷 酸 钠 丙 二 醇 钛 白 粉 滑 石 粉 碳 酸 钙 磷 酸 三 丁 酯 五 实 验 内 容 与 操 作 步 骤 1. 醇 酸 清 漆 的 配 制 ⑴ 配 制 将 84 g 亚 麻 油 醇 酸 树 脂 (50%) 0.45g4% 环 烷 酸 钴 0.35g3% 环 烷 酸 锌 2.4g 2% 环 烷 酸 钙 和 12.8g 溶 剂 汽 油 放 入 烧 杯 内, 搅 拌 调 匀 注 意 调 配 清 漆 时 必 须 仔 细 搅 匀, 但 搅 拌 不 能 太 剧 烈, 防 止 混 入 大 量 空 气 ⑵ 测 定 干 燥 时 间 用 漆 刷 均 匀 涂 刷 三 合 板 样 板, 观 察 漆 膜 干 燥 情 况, 用 手 指 轻 按 漆 膜 直 至 无 指 纹 为 止, 即 为 表 干 时 间 注 意 涂 刷 样 板 时 要 涂 得 均 匀, 不 能 太 厚, 以 免 影 响 漆 膜 的 干 燥 2. 聚 醋 酸 乙 烯 乳 胶 涂 料 的 配 制 ⑴ 涂 料 的 配 制 把 20g 去 离 子 水 5g10% 六 偏 磷 酸 钠 水 溶 液 以 及 2.5g 丙 二 醇 加 入 搪 瓷 杯 中, 开 动 高 速 均 质 搅 拌 机, 逐 渐 加 入 18g 钛 白 粉 8g 滑 石 粉 和 6g 碳 酸 钙, 搅 拌 分 散 均 匀 后 加 入 0.3g 磷 酸 三 丁 酯, 继 续 快 速 搅 拌 10min, 然 后 在 慢 速 搅 拌 下 加 入 40g 聚 醋 酸 乙 烯 酯 乳 液, 直 至 搅 匀 为 止, 即 得 白 色 涂 料 ⑵ 测 定 干 燥 时 间 用 漆 刷 均 匀 涂 刷 水 泥 样 板, 观 察 干 燥 情 况, 记 录 表 干 时 间 六 实 验 记 录 与 数 据 处 理 1. 醇 酸 清 漆 外 观 :, 表 干 时 间 : h 2. 聚 醋 酸 乙 烯 乳 胶 涂 料 外 观 :, 表 干 时 间 : h 七 安 全 与 环 保 调 制 醇 酸 清 漆 的 实 验 场 所 必 须 杜 绝 火 源 八 思 考 题 1. 调 配 醇 酸 清 漆 时 为 什 么 同 时 加 入 多 种 催 干 剂? 2. 试 说 出 聚 醋 酸 乙 烯 乳 胶 涂 料 配 方 中 各 种 原 料 所 起 的 作 用 项 目 二 苯 丙 乳 液 的 制 备 一 实 验 目 的 1. 理 解 乳 液 聚 合 原 理 2. 掌 握 苯 丙 乳 液 的 合 成 方 法 二 产 品 特 性 与 用 途 苯 丙 乳 液 是 苯 乙 烯 丙 烯 酸 酯 类 丙 烯 酸 类 的 多 元 共 聚 物 的 简 称, 是 一 大 类 容 易 制 备 性 能 优 良 应 用 广 泛 且 符 合 环 保 要 求 的 聚 合 物 乳 液 苯 丙 乳 液 对 颜 料 的 粘 接 能 力 强, 耐 水 性 耐 碱 性 耐 光 性 和 耐 候 性 较 好, 施 工 性 能 优 良 73

77 三 实 验 原 理 单 体 是 形 成 聚 合 物 的 基 础, 决 定 乳 液 产 品 的 物 理 化 学 及 机 械 性 能 合 成 苯 丙 乳 液 的 共 聚 单 体 中, 苯 乙 烯 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 为 硬 单 体, 赋 予 乳 胶 膜 内 聚 力 而 使 其 具 有 一 定 的 硬 度 耐 磨 性 和 结 构 强 度 ; 丙 烯 酸 丁 酯 丙 烯 酸 乙 酯 等 为 软 单 体, 赋 予 乳 胶 膜 以 一 定 的 柔 韧 性 和 耐 久 性 ; 丙 烯 酸 为 功 能 性 单 体, 可 提 高 附 着 力 润 湿 性 和 乳 液 的 稳 定 性, 还 使 乳 液 具 有 一 定 的 反 应 特 性, 如 亲 水 性 和 交 联 性 等 除 了 丙 烯 酸 以 外, 功 能 性 单 体 还 有 丙 烯 酰 胺 N- 羟 甲 基 丙 烯 酰 胺 丙 烯 腈 等 本 实 验 用 苯 乙 烯 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 丙 烯 酸 丁 酯 丙 烯 酸 进 行 四 元 乳 液 共 聚, 合 成 苯 丙 乳 液 用 过 硫 酸 钾 作 为 聚 合 引 发 剂, 采 用 阴 离 子 型 十 二 烷 基 硫 酸 钠 和 非 离 子 型 OP-10 的 混 合 乳 化 剂 聚 合 工 艺 采 用 单 体 预 乳 化 法, 并 连 续 滴 加 预 乳 化 单 体 和 引 发 剂 溶 液 四 实 验 仪 器 与 药 品 仪 器 : 四 口 瓶 球 形 冷 凝 管 滴 液 漏 斗 ( 两 支 ) Y 形 管 电 动 搅 拌 装 置 温 度 计 恒 温 水 浴 药 品 : 苯 乙 烯 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 丙 烯 酸 丁 酯 丙 烯 酸 OP-10 十 二 烷 基 硫 酸 钠 碳 酸 氢 钠 过 硫 酸 钾 氨 水 五 实 验 内 容 与 操 作 步 骤 1. 单 体 预 乳 化 在 500 ml 圆 底 烧 瓶 中, 加 入 100 ml 水, 1.5 g 碳 酸 氢 钠,3.4g 十 二 烷 基 硫 酸 钠,3.4g OP-10, 搅 拌 溶 解 后 再 依 次 加 入 2.7g(2.7mL) 丙 烯 酸,12.7g(13.2mL) 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯,27.5g(31.1mL) 丙 烯 酸 丁 酯,28.3g(31.4mL) 苯 乙 烯, 室 温 下 搅 拌 乳 化 30min 图 4-1 苯 丙 乳 液 聚 合 反 应 装 置 2. 聚 合 ⑴ 称 取 1.5g 过 硫 酸 钾 于 锥 形 瓶 中, 用 30mL 水 溶 解 配 成 引 发 剂 溶 液, 置 于 冰 箱 中 备 用 ⑵ 在 如 图 7-1 所 示 装 置 中, 在 四 口 瓶 中 加 入 40mL 单 体 预 乳 化 液, 搅 拌 并 升 温 至 78 后 滴 加 8mL 引 发 剂 溶 液, 约 20min 滴 完 ⑶ 同 时 分 别 滴 加 剩 余 的 单 体 预 乳 化 液 和 14mL 引 发 剂 溶 液,2.5h 内 滴 完 ⑷ 在 30min 内 滴 完 剩 余 的 8mL 引 发 剂 溶 液 ⑸ 缓 慢 升 温 至 90, 保 温 反 应 1h ⑹ 冷 却 反 应 液 至 60, 加 氨 水 调 ph 至 8, 出 料 74

78 3. 性 能 测 定 ⑴ 固 含 量 测 定 准 确 称 量 干 净 的 称 量 瓶, 加 入 约 2g( 准 确 至 1mg) 乳 液, 再 准 确 称 量 后, 于 110 烘 箱 中 烘 约 2h, 取 出 放 入 干 燥 器 中 冷 却 至 室 温 后 再 准 确 称 重 ⑵ 化 学 稳 定 性 测 定 在 20mL 的 刻 度 试 管 中, 加 入 16mL 乳 液, 再 加 4mL5%CaCl2 溶 液, 摇 匀, 静 置 48h, 若 不 出 现 凝 胶, 且 无 分 层 现 象, 则 化 学 稳 定 性 合 格 若 有 分 层 现 象, 量 取 上 层 清 液 和 下 层 沉 淀 高 度, 清 液 和 沉 淀 高 度 越 高, 则 钙 离 子 稳 定 性 越 差 六 实 验 记 录 与 数 据 处 理 1. 实 验 记 录 ⑴ 苯 丙 乳 液 外 观 : ⑵ 称 量 瓶 质 量 : g; 烘 干 前 ( 称 量 瓶 + 样 品 ) 的 质 量 : g; 烘 干 后 ( 称 量 瓶 + 样 品 ) 的 质 量 : g ⑶是 否 出 现 絮 凝 破 乳 现 象 : 2. 数 据 处 理 固 含 量 干 燥 后 样 品 质 量 100% 干 燥 前 样 品 质 量 七 安 全 与 环 保 丙 烯 酸 为 有 刺 激 性 辛 辣 气 味 的 无 色 液 体, 有 腐 蚀 性, 酸 性 较 强, 实 验 时 注 意 正 确 操 作 八 思 考 题 1. 在 乳 液 聚 合 过 程 中, 为 什 么 要 控 制 单 体 和 引 发 剂 的 滴 加 速 度? 2. 影 响 乳 液 稳 定 的 因 素 有 哪 些? 如 何 控 制? 项 目 三 聚 乙 烯 醇 - 水 玻 璃 内 墙 涂 料 的 制 备 一 实 验 目 的 1. 了 解 内 墙 涂 料 的 基 本 知 识 2. 掌 握 聚 乙 烯 醇 - 水 玻 璃 内 墙 涂 料 的 制 备 方 法 和 实 验 技 术 二 产 品 特 性 与 用 途 这 是 一 类 以 聚 乙 烯 醇 和 水 玻 璃 为 基 料 的 内 墙 涂 料, 这 类 涂 料 制 法 简 单, 原 料 易 得, 价 格 低 廉, 无 毒 无 味, 而 且 有 阻 燃 作 用 使 用 这 类 涂 料 时 操 作 方 便, 施 工 中 干 燥 快, 大 量 用 于 住 宅 和 公 共 场 所 的 涂 装 三 实 验 原 理 该 内 墙 涂 料 的 制 备 是 利 用 表 面 活 性 剂 的 乳 化 作 用, 在 激 烈 搅 拌 下 将 聚 乙 烯 醇 和 水 玻 璃 充 分 混 合 并 高 度 分 散 中 水 中, 形 成 乳 胶 液 ; 然 后 加 入 其 他 成 分 搅 匀, 成 为 产 品 将 涂 料 涂 敷 在 墙 面 上, 等 水 分 挥 发 之 后, 可 形 成 一 层 光 洁 的 包 含 有 填 充 料 和 其 他 成 分 并 起 装 饰 和 保 护 作 用 的 涂 膜 四 实 验 仪 器 与 药 品 仪 器 : 三 口 烧 瓶 滴 液 漏 斗 电 动 搅 拌 装 置 温 度 计 恒 温 水 浴 锅 等 药 品 : 聚 乙 烯 醇 (1799) 水 玻 璃 ( 模 数 =3 即 Na2O 3SiO2) 乳 化 剂 BL 钛 白 粉 ( 约 300 目 ) 立 德 粉 ( 约 300 目 ) 滑 石 粉 ( 约 300 目 ) 轻 质 碳 酸 钙 ( 约 300 目 ) 铬 黄 或 铬 绿 五 实 验 内 容 与 操 作 步 骤 75

79 (1) 溶 解 和 乳 化 在 装 有 搅 拌 器 滴 液 漏 斗 和 温 度 计 的 三 口 烧 瓶 中 加 入 7g 聚 乙 烯 醇 和 128mL 水, 开 动 搅 拌, 逐 渐 加 热 升 温 至 90 直 到 聚 乙 烯 醇 完 全 溶 解 ; 冷 却 至 50, 加 入 g 乳 化 剂 BL, 搅 拌 0.5h; 降 温 至 30, 慢 慢 滴 加 10g 水 玻 璃 ; 滴 加 完 毕 后, 升 温 至 40, 继 续 搅 拌 h, 形 成 乳 白 色 的 胶 体 溶 液, 停 止 加 热 (2) 填 料 和 颜 料 搅 拌 下 慢 慢 加 入 5g 钛 白 粉 8g 立 德 粉 8g 滑 石 粉 32g 轻 质 碳 酸 钙 和 适 量 铬 黄 或 铬 绿 颜 料 ; 充 分 搅 拌 均 匀, 即 得 成 品 (3) 涂 装 将 平 整 的 墙 面 清 洗 干 净, 用 漆 刷 涂 刷 1-2 遍 即 可 在 墙 上 形 成 美 观 的 涂 层 本 实 验 制 得 的 内 墙 涂 料 可 用 来 涂 装 内 墙 涂 装 前, 墙 面 要 清 扫 干 净 若 有 旧 涂 层, 最 好 将 其 清 除 若 有 麻 面 或 孔 洞, 可 用 本 涂 料 加 滑 石 粉 调 成 的 腻 子 埋 补 好 久 置 的 涂 料, 使 用 前 要 先 搅 匀, 但 不 可 加 水 稀 释, 以 免 脱 粉 涂 装 时 涂 刷 1-2 遍 即 可 在 墙 上 形 成 美 观 的 涂 层 六 实 验 记 录 与 数 据 处 理 产 品 外 观 : 七 思 考 题 1. 简 述 该 涂 料 中 各 成 分 所 起 的 作 用 2. 通 过 文 献 检 索, 分 析 改 进 该 涂 料 性 能 的 途 径 项 目 四 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 外 墙 涂 料 建 筑 物 的 外 墙 要 经 历 风 吹 日 晒 雨 淋 和 温 度 的 起 伏 变 化 许 多 涂 料 经 受 不 起 这 种 考 验, 发 生 退 色 开 裂 和 脱 落 外 墙 涂 料 在 耐 候 性 附 着 力 和 硬 度 等 方 面 的 性 能, 比 内 墙 涂 料 有 更 高 的 要 求 本 实 验 以 聚 合 度 约 1700 的 聚 乙 烯 醇 为 主 要 原 料, 在 盐 酸 的 催 化 下 与 甲 醛 反 应, 生 成 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 (107 胶 ) CH CH CH CH CH CH OH OH OH HCl 加 热 由 于 聚 乙 烯 醇 分 子 中 只 有 一 小 部 分 羟 基 参 加 了 缩 醛 反 应, 仍 存 在 着 大 量 的 自 由 羟 基, 同 时, 部 分 羟 基 的 缩 醛 化, 破 坏 了 聚 乙 烯 醇 分 子 的 规 整 结 构, 使 所 生 成 的 这 种 107 胶 仍 具 有 较 好 的 水 溶 性 一 实 验 目 的 学 习 外 墙 涂 料 的 基 本 知 识 ; 掌 握 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 外 墙 涂 料 的 制 备 方 法 和 实 验 技 术 二 实 验 原 理 以 107 胶 为 主 体, 加 入 填 料 颜 料 消 泡 剂 和 防 沉 淀 剂 等 物 料, 经 充 分 温 合 和 研 磨 分 散, 就 成 为 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 外 墙 涂 料 将 其 涂 装 在 墙 面 上, 待 水 分 挥 发 后, 由 于 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 分 子 的 羟 基 间 的 氢 键 作 用 力, 以 及 羟 基 与 填 料 等 物 质 的 极 性 基 间 的 作 用 力, 使 107 胶 能 与 填 料 颜 料 及 其 它 成 分 牢 固 地 粘 附 在 墙 面 上, 起 保 护 和 装 饰 作 用 本 实 验 所 制 备 的 涂 料, 对 墙 面 有 较 强 的 粘 附 力, 遮 盖 力 强, 硬 度 高, 耐 光 性 和 耐 水 性 良 好, 成 本 低 廉 三 实 验 仪 器 与 药 品 CH HC H O CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH CH 2 OH O CH 2 O 76

80 仪 器 : 三 口 烧 瓶 滴 液 漏 斗 电 动 搅 拌 装 置 温 度 计 恒 温 水 浴 锅 等 药 品 : 建 筑 107 胶 水, 甲 醛 (36%) 聚 乙 烯 醇 盐 酸 (37%) 氢 氧 化 钠 钛 白 粉 ( 约 300 目 ) 立 德 粉 ( 约 300 目 ) 滑 石 粉 ( 约 300 目 ) 轻 质 碳 酸 钙 ( 约 300 目 ) 无 机 颜 料 ( 铬 黄 或 铬 绿 ) 四 实 验 内 容 向 装 置 有 电 动 搅 拌 器 滴 液 漏 斗 和 温 度 计 的 三 口 瓶 中 加 入 200mL 水, 搅 拌 下 慢 慢 地 加 入 15g 聚 乙 烯 醇 逐 步 升 温 至 80-90, 搅 拌 溶 解 溶 解 后 加 入 浓 盐 酸 调 节 ph 值 至 2 左 右 保 温 约 90 下, 于 15-20min 内 滴 入 5g36% 的 甲 醛, 继 续 搅 拌 5-10min, 降 温 至 约 60, 慢 慢 滴 加 30% 的 氢 氧 化 钠 溶 液, 调 节 反 应 液 的 ph 值 至 撤 去 热 源, 继 续 搅 拌 片 刻 ( 此 实 验 建 筑 107 胶 可 现 购 ) 将 10g 钛 白 粉 8g 立 德 粉 10g 滑 石 粉 50g 轻 质 碳 酸 钙 和 适 量 的 无 机 颜 料, 搅 拌 均 匀, 加 入 20g 107 胶 在 研 钵 中 充 分 研 磨, 然 后 少 量 多 次 补 加 107 胶 水 至 100g, 将 粉 体 与 胶 水 充 分 研 磨 均 匀, 必 要 时 加 入 少 量 的 水 以 调 节 稠 度, 即 得 到 聚 乙 烯 醇 缩 甲 醛 外 墙 涂 料 五 注 意 事 项 1. 聚 乙 烯 醇 能 否 顺 利 溶 解, 与 实 验 操 作 有 很 大 关 系 应 在 搅 拌 下 将 聚 乙 烯 醇 分 散 地 逐 步 地 加 入 温 度 不 高 于 25 的 冷 水 中, 搅 拌 15min 后, 才 逐 渐 升 温, 直 至 约 85 在 此 温 度 下 搅 拌, 约 2h 就 可 完 全 溶 解 不 适 当 的 操 作 可 能 导 致 聚 乙 烯 醇 结 块 而 溶 解 困 难 2. 聚 乙 烯 醇 经 缩 甲 醛 化 及 中 和 操 作, 溶 液 的 粘 度 在 30s 左 右 ( 涂 料 -4 杯,25 ) 3. 实 际 生 产 中 应 根 据 要 求 适 当 添 加 防 沉 淀 剂 消 泡 剂 防 霉 剂 和 防 紫 外 线 剂 等, 并 经 砂 磨 机 研 磨 分 散, 过 滤 后 得 到 产 品 77

81 单 元 模 块 五 油 墨 一. 油 墨 的 原 料 与 组 成 1. 颜 料 1) 颜 料 的 特 点 与 种 类 颜 料 是 油 墨 中 的 着 色 剂, 是 表 现 油 墨 颜 色 的 主 要 原 料 它 与 染 料 的 区 别 是 : 颜 料 一 般 不 溶 于 水, 也 不 溶 于 连 结 料, 在 溶 剂 中 大 部 分 呈 悬 浮 状 态 而 染 料 在 连 结 料 中 是 可 溶 的 真 溶 液, 能 使 物 体 全 部 着 色 颜 料 的 种 类 很 多, 分 类 方 法 也 很 多, 一 般 分 无 机 颜 料 和 有 机 颜 料 两 大 类 按 金 属 类 型 可 分 为 锌 颜 料, 钴 颜 料 ; 按 色 彩 特 性 可 分 为 彩 色 颜 料 与 非 彩 色 颜 料 等 无 机 颜 料 在 油 墨 中 应 用 已 渐 趋 减 少, 主 要 有 铬 黄 系 列, 如 多 中 铬 黄, 铬 柠 檬 黄, 钼 铬 黄 ( 红 ), 铁 蓝 还 有 白 色 颜 料, 如 钛 白 粉 (TiO2), 氧 化 锌, 铝 钡 白 ( 立 德 粉 ) 黑 色 颜 料, 如 炭 黑, 苯 胺 黑 有 机 颜 料 是 油 墨 中 大 量 普 遍 应 用 的 颜 料 这 类 颜 料 花 色 多, 系 列 多 随 着 新 系 列 的 开 发, 品 种 愈 来 愈 趋 齐 全, 为 油 墨 颜 色 的 色 带 标 准 色 的 完 善, 创 造 着 愈 来 愈 有 利 的 条 件 单 偶 氮 黄 颜 料 有 汉 沙 黄 G, 汉 沙 黄 10G, 永 固 桔 黄 G 等 双 偶 氮 黄 颜 料 有 : 联 苯 胺 黄 13, 联 苯 胺 黄 14 等 不 溶 性 偶 氮 红 颜 料 有 霉 甲 苯 胺 红, 永 久 红 F4R, 洋 红 FB 色 淀 性 偶 氮 红 颜 料 有 霉 立 索 尔 大 红 金 光 红 C 立 索 尔 宝 红 BK 等 酞 青 蓝 系 颜 料 有 霉 酞 青 蓝 BGS 酞 青 蓝 B 酞 青 蓝 BS 酞 青 蓝 GNS 等 酞 青 绿 颜 料 有 : 酞 青 绿 G 盐 基 性 色 淀 颜 料 有 : 桃 红 色 淀, 色 原 梦 孔 雀 蓝 色 淀, 品 蓝 色 淀 等 还 有 碱 性 射 光 蓝, 色 淀 型 青 莲 色 淀 等 等 还 有 金 粉 银 粉 金 属 颜 料, 日 光 夜 光 萤 光 颜 料 等 不 同 的 油 墨 类 型, 采 用 的 颜 料 差 别 较 大, 特 别 是 溶 剂 和 碱 性 介 质 中, 使 用 颜 料 很 讲 究 国 际 上 将 颜 料 分 为 : a: 颜 料 性 染 料 (pigment dyestuff) 即 指 不 溶 性 的 有 色 有 机 体 或 载 体 包 括 偶 氮 颜 料 酞 菁 颜 料 硝 基 颜 料 亚 硝 基 颜 料 还 原 性 颜 料 b: 沉 淀 性 染 料 ( 色 淀 lake) 即 指 含 有 无 机 物 质 或 载 体 的 有 机 颜 料 包 括 普 通 色 淀 坚 牢 色 淀 c: 通 那 (toner) 即 指 水 溶 性 的 酸 性 或 碱 性 染 料, 是 没 有 无 机 物 质 或 载 体 的 有 机 颜 料 它 是 一 种 没 有 被 冲 淡 的 有 机 有 色 体, 具 有 最 大 的 着 色 力 2) 颜 料 的 质 量 指 标 颜 料 的 质 量 直 接 影 响 油 墨 的 性 能, 一 般 评 价 颜 料 性 能 优 劣 与 否 有 以 下 几 种 指 标 : a: 色 调 色 调 反 映 颜 料 对 光 谱 的 选 择 吸 收 特 性, 取 决 于 颜 料 本 身 的 性 质, 也 与 墨 膜 的 厚 度, 使 用 的 填 充 料 连 结 料 种 类, 以 及 纸 张 的 特 性 有 关 颜 料 对 主 光 波 吸 收 越 大, 有 害 吸 收 则 越 少 b: 着 色 力 78

82 着 色 力 指 一 种 颜 料 与 其 它 颜 料 混 合 后 对 混 合 颜 料 的 颜 色 所 起 的 影 响 能 力 颜 料 的 着 色 力 越 高 用 它 配 制 的 油 墨 所 需 数 量 越 少 c: 遮 盖 力 遮 盖 力 指 颜 料 能 遮 盖 承 印 物 体 表 面 的 能 力 即 承 印 物 表 面 颜 色 不 透 过 颜 料 的 能 力 颜 料 的 遮 盖 力 取 决 于 颜 料 折 光 率 与 连 结 料 折 光 率 之 差 d: 视 比 容 视 比 容 指 每 千 克 重 的 颜 料 占 有 多 少 立 方 米 的 体 积 视 比 容 与 视 比 重 互 为 倒 数 视 比 容 越 大 越 好 e: 吸 油 量 吸 油 量 指 一 定 量 的 颜 料 所 能 吸 收 的 油 量, 以 让 100 克 颜 料 紧 密 粘 在 一 起 所 需 的 亚 麻 油 克 数 计 算 印 刷 油 墨 的 性 质 与 颜 料 的 吸 油 量 有 关, 吸 油 量 小 的 颜 料 制 成 的 油 墨 所 含 颜 料 就 多, 油 墨 遮 盖 力 强, 但 稳 定 性 差 在 印 刷 时 容 易 产 生 堆 版, 也 容 易 被 乳 化 一 般 要 求 颜 料 吸 油 量 要 大 f: 分 散 度 分 散 度 反 映 颜 料 颗 粒 的 大 小, 颗 粒 越 小 的 颜 料 其 分 散 度 越 高 一 般 提 高 分 散 度 能 使 颜 色 变 得 鲜 艳, 并 提 高 颜 色 明 度 g: 耐 光 性 耐 晒 性 耐 渗 透 性 及 其 它 耐 腐 蚀 性 等 3) 胶 印 油 墨 对 颜 料 的 基 本 要 求 a: 颜 色 性 能 要 求 着 色 力 很 高 色 浓 度 高 透 明 度 高 色 调 误 差 小 b: 稳 定 性 要 求 耐 光 耐 热 耐 酸 碱 腐 蚀 性 能 强 c: 印 刷 性 能 要 求 颗 粒 细 小 均 匀 分 散 度 高 且 不 溶 于 水 亲 油 性 比 亲 水 性 强, 不 含 有 害 物 质 2. 连 结 料 1) 连 结 料 在 油 墨 中 的 作 用 连 结 料 是 油 墨 质 量 好 坏 的 基 础, 它 在 油 墨 中 的 作 用 如 下 : a : 颜 料 的 载 体 及 分 散 剂 b : 决 定 油 墨 的 墨 性 c : 给 油 墨 一 定 的 光 泽 耐 磨 擦 性 耐 各 种 溶 剂 性, 以 及 一 定 的 耐 冲 击 性 等 物 理 性 能 d : 决 定 油 墨 的 干 燥 类 型 和 干 燥 速 度 ( 固 着 速 度 ) 2) 连 结 料 的 基 本 反 应 机 理 连 结 料 在 把 颜 料 按 需 转 印 到 承 印 物 后, 为 使 颜 料 稳 定 牢 固 固 着 在 承 印 物 上, 连 结 料 就 需 发 生 由 小 分 子 到 大 分 子 的 固 化 交 联 反 应 这 种 反 应 是 在 借 助 外 界 的 热 光 能 量 的 作 用 或 溶 剂 的 去 除 作 用 而 进 行 的 其 基 本 反 应 类 型 如 下 : a: 聚 合 作 用 b: 氧 化 作 用 c: 缩 合 作 用 d: 异 构 化 作 用 e: 酯 化 及 酯 交 联 作 用 3) 常 用 连 结 料 的 类 型 及 特 点 79

83 1 干 性 连 结 料 这 种 连 结 料 主 要 是 以 不 饱 和 性 植 物 油 ( 亚 麻 油 桐 油 蓖 麻 油 等 ) 为 主 体, 在 适 当 的 温 度 下 聚 合 为 一 定 程 度 的 粘 稠 液 体 它 的 干 燥 是 利 用 空 气 中 的 氧 对 不 饱 合 双 键 进 行 氧 化 交 联 以 形 成 大 分 子 用 这 种 连 结 料 制 成 的 油 墨 光 泽 性 较 好, 但 氧 化 干 燥 速 度 很 慢, 加 入 干 燥 油 后 虽 然 加 快 了 干 燥 速 度, 但 使 油 墨 质 量 不 稳 定 而 且 这 种 连 结 料 分 子 量 不 是 很 大, 在 有 水 存 在 的 胶 印 中 容 易 乳 化 现 在 单 纯 利 用 这 种 连 结 料 做 油 墨 已 为 数 不 多, 而 常 把 它 和 高 分 子 树 脂 混 合 使 用 或 用 该 种 植 物 油 改 性 高 分 子 树 脂, 以 提 高 其 应 用 能 力 2 溶 剂 型 连 结 料 这 种 连 结 料 由 固 体 树 脂 溶 解 在 溶 剂 中 制 成, 一 般 用 于 渗 透 性 较 大 的 承 印 物 如 新 闻 纸 中 3 反 应 型 连 结 料 利 用 外 界 的 能 量 使 树 脂 发 生 交 联 固 化 作 用 的 连 结 料, 如 UV 干 燥 型 EB( 电 子 束 ) 干 燥 型 红 外 干 燥 型 等 4 树 脂 型 连 结 料 该 种 连 结 料 利 用 固 体 高 分 子 合 成 树 脂 溶 于 植 物 油 石 油 系 列 高 沸 点 溶 剂 中, 制 成 高 粘 度 相, 然 后 加 入 低 粘 度 的 油 墨 油 稀 释, 当 它 们 接 触 到 承 印 物 纸 张 后, 表 面 张 力 小 的 油 墨 油 立 即 渗 入 纸 中 即 油 墨 的 初 期 干 燥 固 着 此 后 剩 下 的 高 粘 度 相, 由 于 失 去 了 流 动 性 而 发 生 交 联 固 化 而 留 在 纸 张 上, 即 完 成 了 油 墨 的 固 着 干 燥 这 种 连 结 料 可 以 做 成 快 干 型 亮 光 型 以 及 快 干 亮 光 型 油 墨, 这 由 树 脂 的 性 质 及 其 在 油 墨 中 含 量 决 定 在 选 用 树 脂 时, 一 般 要 考 虑 它 的 分 子 结 构 及 分 子 量 大 小, 溶 剂 的 溶 解 度 及 释 放 性, 树 脂 的 稳 定 性 等 树 脂 的 分 子 大, 含 量 多 则 油 墨 的 光 泽 就 好 ; 溶 剂 的 溶 解 性 和 释 放 性 是 相 对 立 的 两 方 面, 溶 解 性 差 而 释 放 性 强, 油 墨 的 固 着 就 快, 反 之 则 慢 常 见 的 树 脂 种 类 有 : 1> 固 体 树 脂 由 合 成 固 体 树 脂 溶 解 在 干 性 植 物 油 或 高 沸 石 油 溶 剂 中 制 成 常 用 的 有 : a: 松 香 酯 类 包 括 甘 油 季 戊 四 醇 及 它 们 的 二 聚 松 香 酯 b: 酚 醛 树 脂 类 包 括 用 松 香 或 二 聚 松 香 改 性 并 以 苯 酚 双 酚 或 烷 酚 ( 如 叔 丁 酚 ) 等 类 为 原 料 的 酚 醛 树 脂 和 纯 酚 醛 树 脂 c: 顺 丁 烯 二 酸 酐 改 性 松 香 酯 类 包 括 用 顺 丁 烯 二 酸 酐 改 性 的 松 香 及 二 聚 松 香 甘 油 或 季 戊 四 醇 酯 d: 石 油 树 脂 包 括 改 性 石 油 树 脂 2> 液 体 合 成 树 脂 a: 醇 酸 树 脂 邻 间 对 苯 二 甲 酸 酐 制 的 醇 酸 树 脂 等 b: 油 改 性 酚 醛 树 脂 干 性 植 物 油 改 性 的 酚 醛 树 脂 c: 聚 氨 酯 树 脂 该 种 树 脂 用 于 大 胶 印 油 墨 中 具 有 亮 光 好 流 动 性 好 成 膜 性 好 对 颜 料 的 润 湿 性 好 等 特 点, 但 用 量 过 多 固 着 速 度 较 慢 3> 胶 质 油 以 铝 皂 或 酸 铝 化 合 物 及 其 衍 生 物 与 树 脂 油 制 成 的 弹 性 胶 状 物 其 常 用 的 成 份 如 下 : a: 硬 脂 酸 铝 大 多 用 二 硬 脂 酸 铝, 这 种 物 质 易 使 胶 质 油 在 高 速 印 刷 下 不 稳 定, 且 印 刷 网 点 较 差 b: 低 度 碳 酸 铝 常 用 异 辛 酸 铝, 没 有 硬 脂 酸 铝 的 缺 点, 质 量 较 好 c: 异 丙 醇 铝 及 其 衍 生 物 对 油 墨 光 泽 印 刷 性 能 有 益, 成 胶 体 稳 定, 在 高 速 下 不 易 破 坏 胶 质 油 用 在 油 墨 中 可 使 使 油 墨 增 加 粘 度 而 不 增 加 粘 性, 在 胶 印 中 具 有 去 粘, 改 善 身 骨 网 点 等 的 特 点 80

84 3. 填 料 1) 填 料 在 油 墨 中 作 用 填 料 是 一 种 能 均 匀 分 散 在 连 结 料 中 的 白 色 粉 状 物, 其 在 油 墨 中 的 用 量 是 根 据 油 墨 颜 料 的 用 量 和 墨 性 要 求 来 调 节 在 油 墨 中 作 用 大 致 如 下 : a: 降 低 油 墨 成 本 b: 调 节 油 墨 的 墨 性 c: 调 节 油 墨 的 色 浓 度 2) 常 用 填 料 的 类 型 及 特 点 a: 氢 氧 化 铝 油 墨 中 用 的 氢 氧 化 铝 都 是 以 沉 淀 法 制 得 的, 它 是 油 型 油 墨 中 常 用 的 填 料 它 和 适 当 粘 度 的 调 墨 油 ( 干 性 亚 麻 油 在 一 定 温 度 下 聚 合 而 成 ) 制 成 印 刷 中 常 用 的 维 利 油 油 墨 中 氢 氧 化 铝 用 量 不 能 太 多, 否 则 会 抑 制 油 墨 的 干 燥, 同 时 也 会 减 弱 油 墨 的 光 泽 b: 硫 酸 钡 油 墨 中 用 的 硫 酸 钡 也 是 用 沉 淀 方 法 制 成 的 其 比 重 大, 透 明 性 差, 吸 油 量 多, 在 油 墨 中 单 独 使 用 会 使 油 墨 的 流 动 性 减 弱, 而 且 用 量 不 能 很 高, 否 则 在 印 刷 中 会 出 现 堆 墨 现 象 它 可 以 与 比 重 小 颗 粒 细, 研 磨 后 油 墨 要 求 不 太 高 的 颜 料 一 起 使 用, 以 作 为 改 善 油 墨 流 动 性 之 用 c: 铝 钡 白 此 种 填 充 料 是 硫 酸 钡 与 氢 氧 化 铝 的 沉 淀 物 其 光 泽 较 好, 制 成 墨 浆 后 印 刷 性 能 也 较 好, 但 若 使 用 不 当, 会 使 油 墨 胶 化 或 变 粗 选 用 时 可 与 调 墨 油 一 起 研 磨 以 取 得 良 好 的 流 动 性 和 光 泽 性 d: 碳 酸 钙 油 墨 中 使 用 的 碳 酸 钙 是 由 氢 氧 化 钙 与 碳 酸 钠 沉 淀 得 到 的 这 种 方 法 得 到 的 碳 酸 钙 具 有 良 好 的 透 明 度 和 光 泽 性 而 且 碳 酸 钙 颗 粒 可 以 做 到 很 小 ( μm), 能 达 到 胶 体 粒 子 的 范 围, 故 有 时 也 称 之 为 胶 质 碳 酸 钙 胶 质 碳 酸 钙 在 油 墨 中 按 一 定 比 例 调 配, 能 很 好 地 改 善 油 墨 的 流 动 性 光 泽 度 透 明 度 等, 而 且 一 般 不 会 产 生 不 良 的 印 刷 故 障 胶 印 油 墨 中 特 别 是 树 脂 型 胶 印 油 墨, 常 选 胶 质 碳 酸 钙 做 填 充 料, 以 取 代 其 它 类 型 的 填 充 料 4. 辅 助 剂 辅 助 剂 是 油 墨 中 加 入 的 用 以 改 善 油 墨 某 些 特 殊 性 能 或 要 求 的 附 加 物, 可 以 是 颜 料 连 结 料 以 及 油 墨 成 品 的 辅 助 剂 其 目 的 是 改 变 颜 料 连 结 料 之 间 的 润 湿 性 相 溶 性 以 及 油 墨 本 身 的 性 能 变 化 或 某 些 特 殊 要 求 辅 助 剂 在 油 墨 中 的 含 量 很 小, 一 般 不 超 过 10% 油 墨 中 常 有 的 辅 助 剂 如 下 : 1) 干 燥 剂 主 要 是 指 能 促 进 干 性 油 型 连 结 料 聚 合 干 燥 的 物 质 大 多 是 金 属 钴 锰 的 盐 类 或 皂 类 2) 撤 粘 剂 这 种 辅 助 剂 能 有 效 地 降 低 粘 性 而 基 本 上 不 改 变 油 墨 的 身 骨 常 用 的 有 蜡 类 及 凝 脂 ( 胶 质 油 ) 类 蜡 类 撤 粘 剂 除 具 有 去 粘 作 用 外, 还 有 使 油 墨 耐 磨 擦 及 增 滑 作 用 ; 而 胶 质 油 具 有 去 粘 及 保 持 稠 度 和 身 骨 的 作 用 3) 增 稠 剂 用 于 增 加 油 墨 和 连 结 料 的 粘 度, 改 善 油 墨 的 触 变 性, 防 止 颜 料 的 沉 积, 并 提 高 图 文 光 泽 与 网 点 再 现 性 4) 防 蹭 脏 剂 用 于 防 止 印 品 蹭 脏, 一 般 是 将 淀 粉 分 散 在 调 墨 油 中, 再 掺 入 油 墨 中 二. 油 墨 干 燥 固 化 原 理 印 刷 油 墨 的 干 燥 主 要 有 氧 化 结 膜 干 燥 渗 透 干 燥 挥 发 干 燥 及 辐 射 干 燥 1. 氧 化 结 膜 干 燥 油 墨 中 含 有 干 性 油, 该 油 分 子 结 构 中 的 不 饱 和 脂 肪 酸 与 空 气 中 的 氧 发 生 化 学 反 应, 由 小 分 子 直 链 结 81

85 构 聚 合 成 大 分 子 网 状 结 构, 形 成 固 体 物 质, 这 一 化 学 反 应 过 程 称 为 氧 化 结 膜 干 燥 2. 渗 透 干 燥 油 墨 连 结 料 中 含 有 较 多 的 矿 物 油, 如 汽 油 高 沸 点 煤 油 等, 当 油 墨 中 的 矿 物 油 渗 透 到 多 孔 隙 纸 张 纤 维 中, 颜 料 即 固 着 在 纸 张 表 面 形 成 固 态 膜 层, 称 为 渗 透 干 燥 3. 挥 发 干 燥 油 墨 中 含 有 大 量 挥 发 物 质, 如 脂 肪 烃 类 松 香 酯 芳 香 烃 类 溶 剂 醇 类 酮 类 酯 类 溶 剂 等 油 墨 转 移 到 承 印 材 料 表 面 后, 溶 剂 挥 发, 颜 料 固 着, 形 成 固 态 膜 层, 称 为 挥 发 干 燥 4. 辐 射 固 化 辐 射 固 化 是 化 学 单 体 交 联 成 高 分 子 网 状 结 构 形 成 固 体 的 化 学 反 应, 且 固 化 速 度 快, 形 成 的 膜 层 坚 硬 光 亮, 但 附 着 力 欠 佳 目 前 常 用 的 辐 射 固 化 方 式 有 3 种 (1) 红 外 线 辐 射 干 燥 油 墨 中 含 有 螯 合 剂, 可 采 用 波 长 3~30μm 的 中 波 红 外 光 照 射, 加 速 聚 合 反 应, 同 时 产 生 的 热 量 促 进 溶 剂 挥 发, 加 速 油 墨 干 燥 短 波 长 波 红 外 线 不 利 于 油 墨 的 干 燥 (2) 紫 外 线 (UV) 辐 射 固 化 油 墨 中 含 有 光 引 发 剂, 如 二 苯 甲 酮 ( 吸 收 波 长 240~340nm) 2- 氯 化 硫 杂 蒽 酮 ( 吸 收 波 长 200~400nm) 等 衍 生 物, 光 引 发 剂 在 波 长 为 250~420nm 范 围 内 的 UV 光 照 射 下, 不 到 0.1 秒 即 可 迅 速 打 开 不 饱 和 双 键 引 发 树 脂, 如 聚 氨 基 甲 酸 乙 酯 环 氧 丙 烯 酸 酯 等 交 联 固 化 为 固 体 而 干 燥 UV 固 化 油 墨 中 基 本 不 含 溶 剂 (3) 电 子 束 (EB) 辐 射 固 化 热 离 子 阴 极 管 发 出 高 能 量 辐 射 电 子 束, 通 过 调 节 阴 极 管 发 射 器 选 择 辐 射 波 长, 因 而 没 有 可 见 光 和 红 外 线 伴 随 辐 射, 完 全 是 冷 光 源 电 子 束 有 效 辐 射 强 度 很 高, 可 直 接 引 发 树 脂 聚 合 成 固 体, 因 此,EB 油 墨 中 可 不 采 用 光 引 发 剂 将 UV 油 墨 中 的 光 引 发 剂 去 除 或 少 量 添 加 就 可 作 为 电 子 束 固 化 油 墨 通 常, 印 刷 油 墨 的 干 燥 并 不 是 单 一 的 干 燥 方 式, 而 是 几 种 干 燥 同 时 发 生 如 胶 印 油 墨 的 干 燥 就 是 氧 化 结 膜 渗 透 挥 发 等 几 种 方 式 同 时 发 生, 以 氧 化 结 膜 干 燥 为 主 ; 报 纸 印 刷 油 墨 以 渗 透 干 燥 为 主 ; 凹 印 油 墨 以 挥 发 干 燥 为 主 三. 油 墨 生 产 的 主 要 设 备 介 绍 1 搅 拌 设 备 制 造 油 墨 的 第 一 步 工 作 是 在 配 方 确 定 后, 将 颜 料 连 结 料 及 助 剂 等 定 量 称 好, 放 入 搅 拌 机 中 进 行 搅 拌, 完 成 湿 润 与 初 步 分 散 加 工 搅 拌 机 又 名 调 墨 机 搅 和 机, 依 靠 转 动 的 搅 拌 棒 将 调 墨 桶 中 的 固 体 与 液 体 成 分 搅 和 在 一 起, 形 成 糊 状 物, 完 成 初 步 分 散 加 工 操 作 时, 一 般 先 将 转 速 开 到 较 慢 的 一 档, 以 防 止 固 体 成 分 过 分 地 飞 扬, 搅 拌 一 段 时 间 后, 固 体 成 分 已 被 连 结 料 初 步 润 湿, 这 时 可 换 成 较 快 的 速 度, 使 墨 料 搅 拌 得 更 加 均 匀 图 5-1 分 散 乳 化 篮 式 研 磨 机 图 5-2 双 行 星 式 搅 拌 机 82

86 在 油 墨 工 业 中 使 用 的 搅 拌 设 备 种 类 很 多, 除 常 用 的 行 星 式 搅 拌 机 外, 还 有 效 率 更 高 的 蝶 形 浆 搅 拌 机 高 速 叶 轮 搅 拌 机 和 双 轴 搅 拌 机 2 轧 墨 设 备 从 搅 拌 机 中 取 出 的 墨 料, 仅 仅 是 固 体 表 面 初 步 被 连 结 料 润 湿, 在 分 散 度 和 颗 粒 细 度 等 方 面 远 远 没 有 达 到 要 求, 而 这 进 一 步 的 加 工 是 依 靠 制 造 油 墨 的 主 要 设 备 即 三 辊 轧 墨 机 来 完 成 的 三 辊 轧 墨 机 也 叫 三 辊 磨, 是 生 产 油 墨, 特 别 是 生 产 比 较 黏 稠 的 浆 状 油 墨 的 主 要 分 散 设 备 之 一 一 般 的 浆 状 印 刷 油 墨 要 经 过 3~5 次 的 反 复 碾 轧 才 能 将 大 颗 粒 的 颜 料 聚 集 体 破 碎 成 直 径 为 10~15μm 以 下 的 小 颗 粒, 并 且 用 连 结 料 和 树 脂 替 换 掉 颜 料 颗 粒 表 面 吸 附 的 水 分 或 空 气, 使 颜 料 小 颗 粒 均 匀 地 分 散 在 连 结 料 中 轧 墨 机 的 工 作 原 理 如 下 : 三 辊 轧 墨 机 的 3 个 钢 质 辊 是 空 心 的, 以 便 用 冷 却 水 带 走 轧 墨 生 成 的 热 量 ; 辊 表 面 经 过 淬 火 处 理, 以 增 加 其 硬 度 3 个 辊 转 速 不 同, 出 墨 处 的 前 辊 速 度 最 快, 后 辊 最 慢, 转 速 比 一 般 为 1:3:9 ( 也 有 1:4:11 的 ), 最 快 的 前 辊 转 速 在 400r/rain 左 右,3 个 辊 一 般 是 水 平 排 列, 但 比 较 新 式 的 改 为 斜 列, 前 辊 位 置 较 高, 便 于 操 作, 轧 墨 机 辊 间 距 离 可 以 调 整 在 进 行 轧 墨 操 作 时, 将 调 墨 桶 中 已 初 步 润 湿 的 墨 料 放 在 后 辊 与 中 辊 之 间 左 右 两 块 挡 板 内, 由 于 两 个 辊 速 度 不 同, 墨 料 背 带 形 如 夹 缝, 较 粗 的 颗 粒 通 不 过 狭 窄 的 夹 缝, 从 中 间 回 到 墨 料 顶 部, 流 向 两 边, 再 次 进 入 夹 缝 区 域, 这 种 周 而 复 始 的 循 环 产 生 了 较 强 的 混 合 与 剪 切 作 用, 最 强 烈 的 剪 切 在 通 过 夹 缝 时 发 生, 一 部 分 较 细 的 墨 移 到 前 辊, 被 刮 刀 刮 下, 流 入 收 集 器 一 次 轧 墨 不 可 能 达 到 要 求 的 细 度 和 分 散 度, 所 以 一 般 的 胶 印 墨 要 反 复 轧 研 3~5 次, 才 能 达 到 小 于 15μm 的 细 度 要 求 图 5-3 三 辊 研 磨 机 图 5-4 双 臂 捏 合 机 3 捏 合 机 捏 合 机 主 要 由 一 个 料 槽 和 两 把 可 旋 转 的 搅 刀 构 成 捏 合 机 也 是 油 墨 行 业 比 较 常 用 的 分 散 设 备 之 一, 主 要 用 途 有 干 粉 捏 合 和 捏 合 挤 水 制 墨 过 去 颜 料 在 混 合 前 先 要 烘 干 粉 碎, 耗 费 不 少 能 量, 而 且 颜 料 到 处 飞 扬 现 在 对 于 亲 油 性 较 好 的 有 机 颜 料 常 采 用 比 较 先 进 的 挤 水 法 操 作 方 法 是 将 未 烘 干 的 颜 料 滤 饼 ( 湿 浆 ) 与 含 油 的 连 结 料 一 起 放 人 捏 合 机, 这 是 与 和 面 机 相 近 的 机 械 设 备, 但 外 壳 密 闭, 连 接 在 真 空 泵 上, 分 批 捏 合 挤 水, 水 汽 被 抽 出 后 冷 凝 除 去 挤 水 法 不 仅 节 省 能 源 改 善 操 作 条 件, 而 且 制 成 的 油 墨 透 明 度 细 度 与 着 色 力 都 有 所 提 高 对 于 亲 油 性 不 好 的 无 机 颜 料, 为 加 快 挤 水 过 程, 常 常 在 捏 合 时 加 入 少 量 表 面 活 性 剂 另 外, 颜 料 滤 饼 的 ph 值 对 颜 料 挤 水 的 难 易 具 有 一 定 的 作 用 大 部 分 的 胶 印 墨 都 可 以 采 用 挤 水 这 种 工 艺 来 加 工 捏 合 机 除 了 用 于 挤 水 法 外, 胶 印 墨 中 使 用 的 胶 质 油 也 可 以 在 捏 合 机 中 生 产, 但 外 面 的 夹 层 要 通 人 热 油, 以 提 高 捏 合 机 温 度 白 色 颜 料 和 炭 黑 如 果 采 用 捏 合 机 代 替 行 星 式 搅 拌 机, 能 够 达 到 较 好 的 分 散 效 果, 油 墨 83

87 厂 称 之 为 干 粉 捏 合 四. 油 墨 成 品 的 质 量 检 验 至 今, 在 世 界 范 围 内, 油 墨 成 品 的 检 验 方 法 仍 有 许 多 不 科 学, 不 实 际 性 所 谓 不 科 学, 就 是 说 有 许 多 内 容 还 要 凭 经 验 感 官 来 判 断 评 价 所 谓 不 实 际 性, 就 是 指 测 定 的 结 果 不 能 完 全 代 表 实 际 应 用 的 需 要 加 之 有 的 项 目 测 定 的 结 果 误 差 也 比 较 大, 所 以, 有 许 多 检 验 方 法 及 数 据 只 能 作 相 对 比 较, 也 就 是 说 只 具 有 相 对 性 由 于 积 累 的 经 验 不 多, 有 些 还 受 着 技 术 条 件 的 限 制, 所 以 这 里 主 要 讨 论 的 还 只 是 常 用 的 几 个 简 单 项 目 (1) 颜 色 我 们 知 道, 一 张 印 刷 品 给 人 最 明 显 的 感 觉 莫 过 于 它 的 色 彩, 即 它 的 鲜 艳 程 度 及 其 反 映 的 真 实 性 等, 也 就 是 说, 一 张 印 刷 品 除 了 图 案 的 结 构 外, 几 乎 大 多 要 由 颜 色 来 表 达 又 因 有 很 多 印 刷 厂, 每 月 都 印 固 定 的 某 一 种 产 品, 要 求 油 墨 的 颜 色 前 后 一 致, 否 则 就 会 导 致 印 刷 品 的 色 彩 不 一 致 等 等 所 以, 油 墨 的 颜 色 色 相 的 检 验 是 非 常 重 要 的 测 定 油 墨 颜 色 的 方 法 主 要 是 将 油 墨 涂 布 于 纸 张 上 后 再 进 行 判 断 比 较 的 往 纸 张 上 涂 布 的 方 法 则 有 (1) 刮 刀 刮 样 法,(2) 墨 辊 辊 涂 法,(3) 用 印 刷 适 应 性 试 验 仪 ( 或 小 型 印 刷 机 ) 印 刷 的 方 法 至 于 判 断 测 定 的 方 法 则 有 肉 眼 判 断 法 和 仪 器 ( 如 测 色 计 ) 测 定 法 两 种 所 谓 肉 眼 判 断 法 就 是 凭 人 的 眼 睛 对 标 ( 准 ) 样 和 试 ( 验 ) 样 进 行 平 行 观 察 比 较 的 方 法, 此 法 比 较 简 易, 但 不 可 能 得 到 数 字 上 的 表 示 用 仪 器 法 测 定 则 可 得 到 三 刺 激 值, 即 CI E 系 统 中 的 主 波 长 纯 度 和 亮 度 或 孟 塞 尔 系 统 中 之 色 相 彩 度 ( 饱 和 度 ) 和 明 度 等 数 值 并 可 以 色 差 数 据 来 表 示, 所 谓 色 差 就 是 指 两 个 颜 色 之 间 感 觉 上 的 差 别 以 数 字 形 式 表 示 的 一 种 方 法, 一 般 都 用 NBS 色 差 单 位 表 示 它 们 之 间 的 关 系 (2) 着 色 力 着 色 力 (Tinting Strength) 是 用 来 测 定 一 种 油 墨 试 样 与 标 准 样 之 间 的 浓 度 高 低 的 所 以, 在 一 定 的 情 况 下 看 来, 着 色 力 是 表 示 一 个 油 墨 的 强 度 ( 浓 度 饱 和 度, 密 度 ) 的 由 于 它 是 以 一 定 量 的 油 墨 再 加 入 一 定 倍 数 量 的 标 准 白 油 墨 冲 ( 撤 ) 淡 混 合 后 进 行 测 定 的, 故 也 叫 油 墨 的 冲 ( 撤 ) 淡 强 度 ( 或 冲 淡 浓 度 ) 着 色 力 检 验 在 美 国 经 常 称 漂 白 (Bleach)) 检 验, 欧 洲 则 大 多 叫 撤 淡 (Tint) 检 验 过 去, 市 场 上 油 墨 产 品 的 等 级 常 以 颜 料 含 量 的 多 寡 来 区 分 ( 即 颜 料 含 量 高 的 谓 之 高 级 油 墨 ), 实 际 上 就 是 个 经 济 问 题 而 在 实 际 应 用 中, 一 般 地 说, 平 版 油 墨 因 其 印 迹 比 较 薄, 故 油 墨 中 的 颜 料 含 量 要 求 高 一 些, 印 细 网 线 时, 也 要 求 油 墨 有 比 较 高 的 浓 度, 而 像 印 烟 盒 等 一 类 实 地 印 刷 晶 时, 油 墨 的 强 度 就 可 低 一 些 当 然, 着 色 力 只 能 说 明 一 个 油 墨 中 的 颜 料 含 量 多 少 或 其 浓 度 高 低, 它 与 印 刷 品 的 浓 度 不 一 定 成 正 比 关 系, 因 为 在 印 刷 加 工 中 还 有 油 墨 的 转 印 性 能 问 题 干 性 问 题 纸 张 的 吸 收 性 能 等 等 的 影 响 可 以 看 出, 着 色 力 的 强 弱, 无 疑 是 印 刷 消 费 者 所 关 心 的 一 个 问 题, 因 为 它 与 印 刷 成 本 有 关 油 墨 的 着 色 力 以 百 分 比 表 示, 其 指 标 一 般 规 定 为 % 测 定 中 一 般 以 标 样 作 为 100% 试 样 如 低 于 100 时, 则 说 明 试 样 的 着 色 力 低 于 标 样, 反 之, 则 高 于 标 样 (3) 粗 细 油 墨 的 粗 细 ( 细 度 Fineness) 也 是 一 个 很 重 要 的 质 量 指 标, 因 为 它 不 仅 与 应 用 性 能 有 关, 而 且 与 油 墨 的 流 变 性 能 以 及 经 济 效 益 也 有 关 联 油 墨 太 粗 会 引 起 不 少 印 刷 故 障, 例 如 在 平 印 印 刷 中 会 引 起 毁 版 堆 墨 ( 堆 版, 堆 橡 皮 布 ) 糊 版 等 溶 84

88 剂 型 油 墨 则 会 引 起 毁 版, 油 墨 本 身 易 于 沉 淀 等 等 一 般 地 说, 印 刷 网 线 比 较 细 的 印 刷 品 时, 对 油 墨 的 细 度 要 求 更 高 如 果 油 墨 的 分 散 度 不 理 想 时, 一 般 地 说 它 的 性 能 也 是 不 会 满 意 的 人 们 观 察 起 来 就 会 产 生 不 太 光 滑 流 畅 柔 和 并 呈 块 状 的 感 觉 它 的 流 变 性 能 也 不 会 理 想, 从 而 大 大 降 低 了 它 的 印 刷 性 能 由 于 分 散 不 好, 所 以 颜 料 的 强 度 也 不 能 得 到 充 分 发 挥, 使 油 墨 本 身 的 价 值 受 到 影 响 所 谓 油 墨 的 粗 细 就 是 指 混 合 在 连 结 料 中 的 颜 料 填 料 等 固 体 粉 状 物 质 被 分 散 的 程 度 测 定 油 墨 粗 细 的 方 法 很 多, 例 如 显 微 镜 法 稀 释 沉 淀 法 离 心 法 等 等, 但 由 于 这 些 方 法 操 作 起 来 比 较 繁 复, 时 间 也 比 较 长, 故 一 般 只 适 用 于 研 究 工 作 方 面 图 5-5 平 行 板 粘 度 计 图 5-6 水 性 油 墨 调 色 机 图 5-7 油 墨 干 燥 速 率 测 定 仪 (4) 流 动 度 一 定 量 的 油 墨 ( 如 0.1 毫 升 ) 在 一 定 的 重 力 ( 如 250 克 ) 压 力 下 油 墨 向 外 扩 ( 铺 ) 展 的 直 径 ( 以 毫 米 计 ), 我 们 称 之 为 流 动 度 流 动 度 可 以 简 单 地 认 为 是 测 定 油 墨 的 稀 稠 和 粘 度 的 一 个 指 标 它 对 控 制 生 产 和 指 导 应 用 是 有 一 定 的 参 考 意 义 的 流 动 度 的 测 定 实 际 上 是 与 平 行 板 粘 度 仪 测 定 原 理 基 本 相 似 的 (5) 透 明 度 油 墨 透 明 度 的 测 定 是 基 于 套 色 工 作 的 需 要, 假 如 在 最 后 印 刷 的 一 个 油 墨 ( 例 如 黄 墨 ) 的 透 明 度 不 理 想 时, 其 印 刷 效 果 就 不 会 太 满 意 了 透 明 度 的 对 立 指 标 就 是 遮 盖 力 遮 盖 力 越 好 则 说 明 透 明 度 越 差 所 以 透 明 度 也 可 通 过 遮 盖 力 的 测 定 来 完 成 透 明 度 的 测 定 方 法 也 很 多, 主 要 还 是 刮 样 对 比 法 (6) 粘 度 粘 度 是 测 定 油 墨 流 变 性 的 一 个 重 要 手 段, 也 是 油 墨 的 一 个 主 要 指 标 油 墨 的 许 多 流 变 性 能 与 应 用 性 能 几 乎 都 与 粘 度 有 联 系 油 墨 的 粘 度 测 定 可 借 助 各 种 专 门 仪 器 比 较 稠 ( 厚 ) 的 油 墨 可 采 用 锥 板 式 粘 度 仪 带 式 粘 度 仪 轴 运 动 式 粘 度 仪 平 行 板 粘 度 仪 等 测 定 之 比 较 稀 ( 薄 ) 的 油 墨 可 采 用 旋 转 式 粘 度 仪 小 孔 式 粘 度 仪 等 测 定 之 由 于 这 些 仪 器 都 有 自 己 既 定 的 使 用 方 法, 所 以 这 里 就 不 再 赘 述 了 只 是 提 醒 一 点, 那 就 是 温 度 与 粘 度 的 关 系 是 非 常 重 要 的, 温 度 的 微 小 变 化 都 可 能 引 起 粘 度 系 数 的 较 大 变 动 (7) 粘 性 一 般 地 说, 油 墨 的 粘 性 与 粘 度 是 成 正 比 关 系 的 油 墨 的 粘 性 取 决 于 油 墨 膜 的 分 裂 ( 离 ) 关 系 因 此, 在 85

89 一 定 的 速 度 下 测 定 一 种 油 墨 的 粘 性 是 非 常 重 要 的, 因 为 速 度 越 快 意 味 着 分 裂 力 越 大 可 以 看 出, 印 刷 速 度 与 油 墨 的 印 刷 性 能 是 密 切 相 关 的, 一 个 油 墨 在 低 速 时 可 能 非 常 顺 利, 而 在 高 速 时 就 可 能 问 题 百 出, 例 如 拔 纸 毛 ( 剥 纸 ), 飞 色, 上 墨 少 ( 套 印 性 能 差 ) 蹭 脏 等 等 最 早 测 定 油 墨 粘 性 的 方 法 就 是 所 谓 手 指 感 觉 法, 即 在 食 指 上 沾 上 一 些 油 墨, 然 后 将 大 拇 指 合 上, 再 使 两 个 指 头 分 开, 根 据 两 个 指 头 分 开 时 所 感 受 到 的 力 来 判 断 油 墨 的 粘 性 当 然, 这 种 方 法 需 要 有 丰 富 的 经 验, 也 无 法 用 数 字 表 达 人 们 在 长 期 的 实 践 中 发 明 了 测 定 油 墨 粘 性 的 油 墨 粘 性 仪 它 是 一 种 测 定 薄 层 油 墨 的 力 的 仪 器 从 而 摆 脱 了 粘 性 无 法 用 数 字 表 达 的 时 代 不 过 它 只 能 作 相 对 的 粘 性 数 字 表 达, 不 能 以 标 准 的 力 学 单 位 制 来 说 明, 这 是 美 中 不 足 之 处 (8) 光 泽 ( 亮 光 ) 印 刷 品 的 光 泽 是 人 们 长 期 以 来 所 追 求 的 一 个 内 容 ( 无 光 印 刷 晶 是 极 少 数 的 例 外 ) 有 许 多 印 刷 品 需 要 罩 光 涂 塑 压 膜 等 等, 其 目 的 就 是 为 了 提 高 印 刷 品 的 美 观 程 度 当 然, 在 印 刷 品 上 面 再 罩 上 一 层 物 质, 它 还 有 保 护 的 功 用 色 彩 暗 淡 无 光 而 不 鲜 艳 的 印 刷 品 一 经 在 其 上 面 加 上 一 层 透 明 的 物 质 后, 其 效 果 就 会 大 为 改 观 所 以 一 张 印 刷 品 的 效 果 是 与 其 光 泽 度 相 密 切 联 系 的 由 于 在 印 刷 品 上 罩 涂 一 层 油 膜 等 的 透 明 物 质 后 会 大 大 提 高 其 色 彩 鲜 艳 度 ( 主 要 是 由 于 光 学 原 理 ), 看 起 来 也 比 较 精 神, 因 而, 提 高 油 墨 本 身 的 内 在 光 泽 也 就 成 了 油 墨 制 造 者 的 目 标 物 体 的 光 泽 似 乎 是 个 极 普 通 的 概 念, 实 际 上 它 是 个 比 较 复 杂 的 现 象, 它 与 物 理 心 理 学 有 关 所 谓 油 墨 的 光 泽 实 际 上 指 的 是 油 墨 的 印 样 ( 不 可 用 刮 样 ) 受 光 照 射 时 向 一 个 方 向 反 射 的 能 力 大 小 对 光 泽 的 评 价 虽 然 可 以 眼 睛 观 察 进 行 平 行 比 较, 但 无 法 以 数 字 表 达 它 们 之 间 的 区 别 而 用 仪 器 则 可 以 做 到 这 点 目 前, 我 国 油 墨 行 业 大 多 采 用 反 射 光 泽 ( 度 ) 计 来 测 定 油 墨 的 光 泽 这 种 仪 器 装 有 一 个 固 定 的 光 源 以 既 定 的 入 射 角 射 向 油 墨 印 样 的 表 面, 然 后 用 光 电 原 理 测 量 从 印 样 表 面 正 反 射 出 来 的 光 量, 并 将 其 与 在 同 条 件 下 以 既 定 的 标 准 板 表 面 正 反 射 出 来 的 光 量 相 比 由 于 油 墨 印 样 表 面 正 反 射 出 来 的 光 量 与 标 准 板 表 面 正 反 射 出 来 的 光 量 之 比 经 常 用 百 分 比 来 表 示, 因 而, 油 墨 的 光 泽 也 是 个 百 分 数 值 (9) 干 ( 燥 ) 性 与 固 着 (Set) 油 墨 的 干 ( 燥 ) 性 是 一 个 很 重 要 的 指 标 不 能 设 想 一 个 油 墨 印 在 承 印 物 上 干 性 慢, 甚 至 不 干 所 造 成 的 后 果 如 果 一 个 油 墨 不 能 满 意 地 干 燥, 则 它 就 不 是 一 个 质 量 优 良 的 产 品 我 们 知 道, 印 刷 过 程 中 有 许 多 故 障 都 是 由 于 油 墨 干 性 不 良 所 造 成 的 例 如 印 刷 品 粘 脏 ( 背 面 蹭 脏 ), 就 是 由 于 油 墨 干 性 不 良 所 致, 因 而, 至 今 世 界 上 所 有 的 油 墨 制 造 者 几 乎 都 在 为 之 奋 斗 由 于 油 墨 的 干 燥 形 式 很 多, 故 测 定 的 方 法 也 各 异, 例 如 紫 外 线 干 燥 油 墨 需 要 通 过 紫 外 线 的 照 射, 热 固 型 油 墨 则 需 要 加 热 等 等 由 于 油 墨 干 性 的 测 定 方 法 比 较 多, 所 以 其 标 准 化 程 度 也 很 差 主 要 有 以 下 几 种 比 较 通 用 的 方 法, 可 以 根 据 需 要 而 选 用 之 (a) 干 性 仪 法 以 氧 化 结 膜 干 燥 为 主 的 油 墨 一 般 都 可 以 用 这 种 方 法 进 行 测 定 但 因 为 是 将 油 墨 刮 ( 或 印 ) 在 纸 张 上 进 行 测 定 的, 故 实 际 上 不 能 排 除 渗 透 干 燥 对 干 燥 时 间 的 影 响 86

90 干 性 仪 的 种 类 与 型 号 很 多, 但 其 目 的 与 效 果 都 是 相 仿 的, 我 国 目 前 采 用 的 大 多 是 滚 筒 式 干 性 仪 (b) 自 然 结 膜 法 这 种 方 法 也 基 本 上 适 用 于 以 氧 化 结 膜 干 燥 为 主 的 油 墨 其 原 理 就 是 在 一 定 的 温 度 和 湿 度 条 件 下, 使 一 定 厚 度 的 油 墨 表 面 变 成 固 态 皮 膜 所 需 的 最 少 时 间 即 为 油 墨 的 自 然 结 膜 干 燥 时 间 自 然 结 膜 法 也 可 使 用 仪 器 来 进 行 测 定 (c) 压 力 摩 擦 法 本 方 法 适 用 于 以 渗 透 干 燥 为 主 的 油 墨 作 干 性 检 验 轮 转 ( 新 闻 ) 油 墨, 胶 印 ( 印 书 ) 油 墨 等 都 可 以 用 这 种 方 法 进 行 测 定 (d) 加 热 干 燥 法 在 非 吸 收 性 承 印 物 上 将 油 墨 涂 成 薄 层, 模 拟 不 同 的 印 刷 条 件 ( 包 括 温 度 及 时 间 ), 放 在 电 热 恒 温 烘 箱 中 加 热 以 观 察 油 墨 的 干 燥 情 况 这 个 方 法 一 般 适 用 于 金 属 油 墨 玻 璃 油 墨 以 及 铝 箔 油 墨 等 产 品 的 干 燥 测 定 (e) 渗 透 干 燥 法 及 挥 发 干 燥 法 在 事 先 脱 浆 的 棉 质 白 布 上 放 上 一 滴 待 测 油 墨, 同 时 记 录 时 间, 至 棉 纤 维 将 油 墨 吸 干 所 需 的 时 间 即 为 此 被 测 油 墨 的 渗 透 干 性 如 果 用 滤 纸 替 代 棉 布, 则 就 可 测 定 溶 剂 型 油 墨 的 挥 发 干 性 (f) 压 印 固 着 法 在 油 墨 工 业 中, 固 着 (Set) 这 个 字 还 是 在 近 年 来 才 渐 渐 明 确 的 概 念, 它 的 定 义 就 是 指 当 流 态 的 油 墨 印 到 纸 张 上 后 固 定 附 着 而 不 能 再 流 动 转 印 的 意 思 固 着, 实 际 上 可 以 看 作 是 一 个 油 墨 的 初 期 干 燥 的 内 容, 即 油 墨 自 流 态 变 成 半 固 态 的 过 程 谓 之 固 着 (10) 耐 酸 碱 水 溶 剂 性 将 测 定 油 墨 的 耐 酸 碱 ( 包 括 洗 涤 剂 ) 水, 溶 剂 ( 主 要 是 乙 醇 ) 性 能 放 在 一 起 讨 论, 是 因 为 它 们 的 测 定 方 法 是 基 本 上 相 同 的 缘 故 在 一 定 的 意 义 上 说 来, 测 定 油 墨 的 耐 酸, 碱 等 性 质 就 是 测 定 油 墨 中 所 用 的 颜 料 对 这 些 化 学 品 的 耐 抗 性 能 当 然, 由 于 测 定 是 用 油 墨 在 纸 上 刮 样 ( 或 印 样 ) 并 在 干 燥 后 进 行 测 定 的, 所 以, 实 际 上 它 主 要 是 测 定 连 结 料 颜 料 化 以 后 形 成 的 薄 膜 对 这 些 化 学 品 的 耐 抗 性 能 测 定 油 墨 的 这 些 项 目 基 本 上 是 从 应 用 的 目 的 出 发 的, 例 如 平 版 油 墨 测 定 耐 酸 性, 就 是 因 为 在 平 印 印 刷 过 程 中 油 墨 要 经 过 酸 性 的 胶 印 药 水 的 考 验 测 定 油 墨 的 耐 碱 性 ( 包 括 洗 涤 剂 是 由 于 许 多 印 刷 品 要 接 触 碱 的 原 因, 例 如 有 些 浆 糊 是 带 碱 性 的, 不 耐 碱 的 印 刷 品, 用 这 种 浆 糊 粘 贴 时, 时 间 长 了 就 可 能 引 起 变 色 现 象 钞 票 或 邮 票 经 常 被 人 们 遗 忘 在 衣 服 口 袋 里 而 被 放 在 碱 性 的 溶 液 中 浸 泡 洗 涤 等 等 有 的 印 刷 品 则 要 包 装 肥 皂 苏 打 以 及 其 它 碱 性 物 质 等 耐 水 的 测 定 是 由 于 两 方 面 的 原 因, 一 是 平 印 油 墨 要 经 过 水 的 考 验 ( 并 不 是 指 油 墨 遇 水 乳 化 ), 二 是 油 墨 印 刷 品 遇 水 后 是 否 会 渗 色 耐 溶 剂 的 测 定 对 平 版 油 墨 和 凸 版 油 墨 来 说, 主 要 是 测 定 对 乙 醇 的 耐 抗 性, 这 是 因 为 有 不 少 平 版 油 墨 印 刷 品 和 凸 版 油 墨 印 刷 品 要 经 过 上 光 ( 早 期 的 罩 光 油 中 大 多 含 有 乙 醇 类 物 质 ) 之 故, 如 果 干 燥 了 的 油 墨 薄 膜 不 耐 乙 醇 时, 就 会 在 上 光 时 损 坏 印 刷 品 后 来 由 于 印 刷 品 涂 塑, 贴 塑 技 术 的 出 现, 所 以, 对 油 墨 也 提 出 了 耐 抗 其 它 溶 剂 的 要 求 当 然, 用 什 么 溶 剂 可 视 需 要 而 定 (11) 耐 光 性 测 定 油 墨 的 耐 光 性 是 因 为 有 许 多 印 刷 品 ( 如 宣 传 画 标 语 广 告 等 ) 是 长 期 曝 晒 在 日 光 下 的 如 果 所 用 的 油 墨 不 耐 光, 则 就 会 使 印 刷 品 发 生 变 色 褪 色, 严 重 时 甚 至 可 以 完 全 褪 掉 颜 色 至 于 不 直 接 接 触 日 光 的 印 刷 品 ( 各 种 包 装 印 刷 品, 书 籍 轻 工 用 品 等 ), 事 实 上 也 在 间 接 地 受 着 光 的 影 响 所 以 测 定 油 墨 的 耐 光 性 是 比 较 重 要 的 一 个 应 用 项 目 87

91 物 体 的 颜 色 是 光 赋 予 的, 但 是 光 同 时 对 颜 色 却 又 起 着 破 坏 作 用 油 墨 的 耐 光 与 否 主 要 取 决 于 颜 料 是 否 耐 光 一 般 地 说, 单 位 体 积 内 颜 料 的 含 量 越 高, 则 油 墨 的 耐 光 性 就 越 好 光 的 照 射 会 使 颜 料 发 生 化 学 变 化 和 物 理 变 化, 前 者 可 使 颜 料 发 生 ( 光 ) 化 学 反 应, 后 者 可 使 颜 料 发 生 物 理 ( 晶 态 ) 变 化, 这 些 因 素 均 会 使 颜 料 发 生 变 暗 变 淡 以 至 完 全 褪 掉 当 然, 连 结 料 的 质 量 也 可 能 多 多 少 少 地 影 响 颜 料 的 耐 光 性 简 单 地 说, 测 定 油 墨 的 耐 光 性 就 是 测 定 连 结 料 颜 料 化 后 ( 油 墨 ) 对 光 的 耐 抗 性 能 (12) 比 重 在 一 定 温 度 下 相 同 体 积 的 油 墨 与 水 的 重 量 之 比 谓 之 油 墨 的 比 重 关 于 比 重 的 定 义, 在 一 些 参 考 文 献 中 经 常 以 D( 或 d) 来 表 示 之 d425 符 号 则 表 示 该 物 质 在 25 时 的 密 度 与 4 时 水 的 密 度 之 比 ( 按 水 在 4 时 的 密 度 正 好 等 于 克 / 毫 升 ) 由 于 在 工 业 上 质 量 ( 即 密 度 ) 与 重 量 之 间 没 有 严 格 的 区 别, 所 以 简 单 地 说, 物 体 的 比 重 就 是 物 体 的 重 量 与 它 的 体 积 之 比 即 物 体 单 位 体 积 的 重 量, 其 单 位 是 克 / 厘 米 测 定 油 墨 的 比 重 一 般 有 两 个 目 的, 一 是 用 以 计 算 所 需 的 包 装 容 器 大 小, 一 是 用 以 估 算 能 印 多 少 印 件 ( 例 如 印 书 籍, 一 令 纸 约 需 0.15 公 斤 黑 墨, 印 彩 色 图 画, 则 一 令 纸 约 需 各 种 彩 色 油 墨 1 公 斤 ) 显 然, 在 墨 层 厚 度 相 同 时, 比 重 大 的 油 墨 印 数 就 比 较 少 一 般 地 说, 浆 状 油 墨 的 比 重 约 在 之 间 (13) 耐 蜡 性 由 于 印 刷 糖 果 面 包 等 食 品 包 装 的 印 刷 品 时, 印 刷 后 尚 需 经 过 热 熔 的 蜡 的 浸 渍 处 理, 以 保 持 食 品 的 质 量, 所 以 就 要 求 油 墨 有 在 热 熔 的 蜡 中 不 变 色 和 不 渗 色 的 性 能 虽 然 浸 渍 处 理 用 的 蜡 的 品 种 很 多, 伹 测 定 油 墨 的 耐 蜡 检 验 用 的 大 多 是 石 蜡 (14) 耐 热 性 有 些 油 墨 在 印 刷 后 需 要 加 热 干 燥, 例 如 金 属 ( 铁 皮, 软 管 ) 印 刷 油 墨, 玻 璃 印 刷 油 墨 等 等 因 之, 这 类 油 墨 的 耐 热 性 能 是 很 重 要 的 可 以 理 解, 油 墨 的 耐 热 性 能 主 要 取 决 于 颜 料 和 连 结 料 本 身, 也 就 是 说 颜 料 和 连 结 料 的 耐 热 性 好 坏 将 决 定 着 油 墨 的 耐 热 性 好 坏 关 于 连 结 料 的 耐 热 性 则 几 乎 是 指 在 它 受 热 以 后 颜 色 是 否 变 深, 或 由 浅 白 色 泛 变 成 棕 黄 色 的 情 况 而 言 的 当 然, 对 于 连 结 料 的 耐 热 性 测 定, 可 以 通 过 将 它 涂 在 白 色 的 金 属 片 上, 再 经 加 热 烘 烤 后, 观 察 其 颜 色 的 变 化 程 度 来 完 成 的 一 般 地 说, 除 了 像 白 色 等 一 些 浅 色 油 墨 的 耐 热 性 主 要 是 考 虑 连 结 料 的 内 容 外, 对 大 多 数 彩 色 油 墨 来 说, 其 耐 热 性 还 是 取 决 于 颜 料 (15) 耐 摩 擦 性 油 墨 皮 膜 的 耐 摩 擦 性 对 于 包 装 材 料 的 印 刷 是 极 为 重 要 的 因 为 包 装 好 的 商 品 往 往 要 经 历 贮 藏 运 输 和 销 售 等 许 多 环 节, 每 一 个 环 节 都 可 能 使 包 装 表 面 受 到 摩 擦, 耐 摩 擦 性 能 差 的 油 墨 就 会 因 此 而 破 坏 包 装 表 面 的 油 墨 印 迹 前 面 曾 提 到 了 增 加 印 刷 品 光 滑 性 的 助 剂 蜡 类, 它 是 可 以 增 加 油 墨 的 光 滑 性 从 而 提 高 其 耐 摩 擦 性 的 一 种 材 料 目 前 任 油 墨 中 应 用 的 数 量 约 在 2 8% 左 右 3 88

92 五. 油 墨 清 洗 剂 的 环 保 需 求 胶 版 印 刷 是 间 接 印 刷 印 刷 过 许 中, 印 版 空 白 部 分 先 被 水 润 湿, 然 后 经 过 墨 辊, 油 墨 着 图 文 部 分, 随 后 通 过 橡 皮 布 将 图 文 上 的 油 墨 转 印 于 承 印 物 目 前, 我 国 书 刊 大 部 分 ( 超 过 2/3) 采 用 胶 版 印 刷 ; 中 央 和 省 地 级 报 刊 已 经 全 部 淘 汰 铅 印, 实 现 胶 版 印 刷 ; 包 装 行 业 中, 进 口 了 500 多 台 胶 版 印 刷 机, 其 数 量 也 远 远 超 过 凹 版 印 刷 生 产 线 200 多 台 的 数 虽 在 整 个 印 刷 产 业 中, 胶 印 已 成 为 一 种 十 分 重 要 的 印 刷 方 式 在 胶 版 印 刷 过 程 中 ( 在 换 色 或 停 机 后 ) 常 常 需 要 对 墨 辊 和 橡 皮 布 上 的 油 墨 进 行 清 洗 很 好 地 清 除 油 墨, 首 先 应 该 厂 解 胶 版 印 刷 油 墨 的 成 分 一 般 来 说, 胶 版 印 刷 油 墨 的 主 要 成 分 为 : 固 体 树 脂 48%, 液 体 树 脂 6%, 胶 质 油 20%, 蜡 5%, 碳 酸 铝 2%, 颜 料 15% 清 除 过 程 实 际 上 是 使 用 合 适 的 溶 剂, 溶 解 树 脂 成 分, 从 而 达 到 清 除 的 目 的 印 刷 油 墨 中 的 树 脂 一 般 为 酚 醛 树 脂, 常 用 的 树 脂 有 松 香 改 性 酚 醛 树 脂, 也 有 醇 酸 树 脂 和 聚 氨 酯 醇 酸 树 脂 要 清 除 它 们, 就 要 找 到 能 够 溶 解 这 些 树 脂 的 溶 剂 根 据 相 似 相 溶 原 理 ( 即 极 性 基 因 的 溶 剂 溶 解 具 有 极 性 基 因 的 物 质, 非 极 性 的 溶 剂 溶 解 非 极 性 的 物 质 ) 和 溶 解 度 参 数 理 论 ( 对 于 非 极 性 分 子 体 系, 通 常 对 聚 合 物 的 溶 解 来 说, 溶 剂 与 溶 质 的 溶 解 参 数 尽 量 接 近, 可 有 利 于 溶 解 ), 可 以 找 到 一 种 溶 剂, 这 种 溶 剂 应 该 具 备 以 下 性 能 : a. 具 有 较 高 的 溶 解 能 力 b. 较 快 的 挥 发 速 度 C. 较 强 的 渗 透 性 d. 良 好 的 吸 附 润 湿 性 e. 对 人 体 无 害, 使 用 方 使 f. 对 橡 皮 布 和 墨 辊 基 本 无 腐 蚀 g. 成 本 低 酚 醛 树 脂 的 溶 解 度 参 数 在 8~11.5 之 间, 清 洗 剂 中 主 要 溶 剂 的 溶 解 度 参 数 也 应 在 此 范 围 酮 类 二 甲 苯 一 缩 二 乙 二 醇 戊 内 酯 等 的 溶 解 度 都 此 范 围, 因 而 对 以 选 择 其 小 一 个 或 两 个 作 溶 剂 经 试 验, 用 戊 内 酯 和 二 甲 苯 进 行 组 合 作 为 油 墨 和 感 光 胶 的 通 用 溶 剂, 其 溶 解 性 好, 所 以 选 择 它 俩 的 混 合 组 份 作 为 溶 剂 ; 还 可 以 选 取 烃 类 溶 剂, 如 n- 庚 烷 高 沸 点 煤 油 等 溶 剂 调 节 整 个 溶 液 的 挥 发 速 度 ; 由 于 二 元 低 级 卤 代 烃 类, 如 1,1,1- 三 氯 乙 烷 等 渗 透 性 很 强, 可 以 作 为 清 洗 剂 的 渗 透 剂 ; 加 入 阴 离 子 表 面 活 性 剂 能 提 高 溶 液 的 吸 附 润 湿 分 散 性 能 OP-10 是 一 种 非 离 子 型 表 面 活 性 剂, 具 有 易 于 分 散 和 良 好 的 亲 水 疏 油 能 力, 可 与 阴 离 子 型 表 面 活 性 剂 共 用, 作 油 / 水 型 乳 化 剂 渗 透 剂 由 于 它 在 冷 水 中 的 溶 解 度 比 热 水 中 大, 所 以 作 为 乳 化 剂 比 较 理 想 清 洗 剂 比 较 理 想 的 配 方 可 以 是 这 样 的 : 溶 剂 : 45%, 增 溶 剂 :30%, 渗 透 剂 5%, 稀 释 剂 :15%, 乳 化 剂 :5% 但 是 上 述 清 洗 剂 有 一 个 明 显 的 缺 点, 即 溶 剂 的 合 量 很 高, 在 印 刷 车 间 中 的 挥 发 很 严 重, 对 印 刷 环 境 和 工 人 的 健 康 有 严 重 的 影 响, 成 本 又 高 因 此, 很 多 印 刷 厂 干 脆 采 用 汽 油 做 为 清 洗 剂 这 样 做 合 不 合 适 呢? 很 明 显, 以 牺 牲 环 境 和 工 人 的 身 体 健 康 来 换 取 印 刷 成 本 的 下 降 肯 定 是 错 误 的 欧 美 国 家 于 90 年 代 前 后 通 过 环 境 保 护 法 律 (VOC 法 律 ), 根 据 该 法 规 定, 所 有 使 用 有 机 溶 剂 的 地 力 必 须 满 足 以 下 要 求 : 89

93 1. 在 作 业 车 间 外 不 应 有 有 机 溶 剂 的 气 味 2. 在 作 业 车 间 内 挥 发 性 物 质 的 浓 度 必 需 低 于 : 1) 挥 发 性 有 机 溶 剂 50 毫 / 立 方 米 2) 一 氧 化 碳 100 毫 克 / 立 方 米 3) 一 氧 化 氮 100 毫 克 / 立 方 米 面 对 VOC 法 律, 西 方 国 家 的 印 刷 厂 必 须 严 格 遵 守, 即 使 牺 牲 印 刷 质 量 和 提 高 成 本 也 在 所 不 惜 我 国 在 考 虑 印 刷 工 业 发 展 的 同 时, 也 必 须 从 环 保 角 度 来 看 问 题 : 在 印 刷 行 业 中, 应 该 严 格 控 制 有 害 气 体 的 排 放 及 有 害 液 体 和 固 体 的 使 用 及 其 废 弃 物 的 排 放 鉴 于 我 国 政 府 早 已 把 环 境 保 护 作 为 一 项 基 本 国 策, 要 实 现 经 济 建 设 与 环 境 保 护 协 调 发 展 以 及 国 民 经 济 的 可 持 续 发 展, 找 们 在 制 定 印 刷 工 业 发 展 规 划 时, 必 须 问 步 考 虑 环 境 保 护 这 一 问 题, 拟 订 切 实 可 行 的 有 力 措 施 我 国 印 刷 业 原 先 使 用 的 清 洗 剂, 有 些 溶 剂 本 身 就 有 毒, 并 且 所 有 溶 剂 中 碳 氢 化 合 物 的 排 放 均 对 大 气 造 成 污 染 同 此, 胶 版 印 刷 过 程 中 使 用 的 清 洗 剂 必 须 做 彻 底 的 改 革 为 限 制 污 染, 满 足 VOC 法 律, 在 国 外, 印 刷 厂 普 遍 采 用 油 包 水 乳 液 型 清 洗 剂 进 行 胶 辊 和 橡 皮 布 的 清 洗 工 作 油 包 水 乳 液 型 清 洗 剂 不 仅 可 以 完 全 消 除 溶 剂 型 清 洗 剂 中 某 些 有 害 物 质 对 印 刷 工 人 的 危 言, 杜 绝 有 机 溶 剂 对 大 气 的 污 染, 而 且 可 以 大 大 提 高 清 洗 剂 的 闪 点, 改 善 印 刷 车 间 的 消 防 安 全, 改 善 总 体 环 境 的 质 量 所 谓 油 包 水 乳 液 型 清 洗 剂 是 指 将 清 洗 剂 作 成 乳 液, 其 外 相 为 油 则 ( 油 或 者 溶 剂 ); 内 相 为 水 ; 其 界 面 用 表 面 活 性 剂 作 为 稳 定 剂 由 于 有 水 的 存 在, 外 相 的 油 或 溶 剂 的 挥 发 能 力 大 大 减 弱, 空 气 中 有 机 挥 发 物 的 含 量 大 大 减 少 并 且 水 的 存 在 使 溶 液 的 闪 点 大 大 提 ; 增 加 了 印 刷 车 间 的 消 防 安 全 性 研 究 油 包 水 乳 液 型 清 洗 剂 的 关 键 在 于, 找 到 合 适 的 溶 剂 和 表 面 活 性 剂, 以 解 决 清 洗 速 度, 对 橡 皮 布 和 胶 辊 的 保 护 以 及 乳 液 稳 定 性 的 问 题 这 需 要 经 过 大 量 反 复 的 实 验 尽 管 油 包 水 乳 液 型 清 洗 剂 还 有 一 些 令 人 不 满 意 之 处, 例 如 质 量 再 好 的 清 洗 剂, 其 干 燥 速 度 终 归 不 如 汽 油 快, 但 分 析 其 利 和 弊, 它 已 应 该 成 为 印 刷 车 间 的 首 选 清 洗 剂 目 前, 市 面 上 有 不 同 档 次 的 清 洗 剂, 高 档 清 洗 剂 应 该 具 备 清 洗 和 干 燥 速 度 均 比 较 快, 对 橡 皮 布 和 胶 辊 没 有 影 响, 其 所 用 的 溶 剂 满 足 绿 色 环 保 的 里 求 低 档 的 清 洗 剂 则 在 对 橡 皮 和 胶 辊 的 影 响 方 面 欠 缺 一 些, 或 者 清 洗 速 度 慢 一 些 项 目 一 通 用 型 喷 墨 打 印 用 墨 水 的 配 制 喷 墨 打 印 技 术 是 20 世 纪 70 年 代 末 80 年 代 初 开 发 成 功 的 一 种 非 接 触 式 的 数 字 印 刷 技 术 它 将 墨 水 通 过 墨 头 上 的 喷 嘴 喷 射 到 各 种 介 质 表 面 上, 实 现 了 非 接 触 高 速 度 低 噪 声 的 单 色 和 彩 色 的 文 字 和 图 像 印 刷 喷 墨 打 印 机 因 价 格 低 廉 性 能 稳 定 深 受 广 大 消 费 者 的 欢 迎, 近 几 年 其 销 售 量 不 断 上 升 一 实 验 目 的 (1) 掌 握 喷 墨 打 印 墨 水 的 配 制 方 法 (2) 了 解 喷 墨 打 印 墨 水 的 发 展 趋 势 二 实 验 原 理 墨 水 通 常 由 着 色 剂 溶 剂 表 面 活 性 剂 ph 调 节 剂 催 干 剂 及 其 他 添 加 剂 等 组 成 着 色 剂 : 用 于 表 达 印 品 的 光 学 密 度. 它 直 接 影 响 印 品 质 量 一 般 要 求 着 色 剂 有 适 宜 的 溶 解 度 良 好 90

94 的 色 彩 还 原 性 一 定 的 耐 光 性 和 一 定 的 耐 水 性 分 散 着 色 剂 的 溶 剂 : 主 要 是 去 离 子 水, 还 要 配 用 水 溶 性 有 机 溶 剂, 如 醇 多 元 醇 和 多 元 醇 醚 等 加 入 有 机 溶 剂 的 主 要 作 用 是 提 高 墨 水 的 稳 定 性, 调 节 其 表 面 张 力 和 黏 度, 使 墨 水 能 适 于 相 应 的 打 印 方 式 ; 在 起 泡 式 打 印 机 中, 有 机 溶 剂 能 使 墨 水 起 泡 稳 定, 以 打 印 出 良 好 的 影 像 : 打 印 时 可 促 使 墨 水 在 喷 嘴 处 形 成 薄 而 脆 的 膜, 防 止 喷 头 堵 塞 ; 同 时, 溶 剂 中 的 醇 类 物 质 可 使 印 字 速 干 等 因 此, 喷 墨 墨 水 中 溶 剂 的 成 分 及 所 占 的 比 例 对 墨 水 的 性 能 影 响 非 常 大 表 面 活 性 剂 用 于 调 节 墨 水 的 表 面 张 力, 墨 水 的 表 面 张 力 对 墨 滴 的 形 成 和 印 迹 质 量 有 较 大 影 响 墨 水 的 表 面 张 力 越 低, 其 与 纸 张 的 接 触 角 越 大, 墨 滴 在 纸 上 形 成 圆 点 直 径 越 小, 纸 张 与 墨 滴 的 接 触 角 大 于 140 时, 可 得 到 高 质 量 的 印 迹 但 表 面 张 力 过 低, 难 以 形 成 微 小 均 匀 的 墨 滴, 不 利 于 形 成 良 好 的 印 迹 本 实 验 中, 将 阳 离 子 表 面 活 性 剂 与 非 离 子 表 面 活 性 剂 配 合 使 用, 它 们 调 节 表 面 张 力 的 能 力 较 强, 喷 出 的 墨 滴 细 小, 可 在 纸 页 上 形 成 细 小 的 圆 点 阳 离 子 表 面 活 性 剂 应 用 于 墨 水 中, 有 利 于 提 高 印 品 墨 色 的 密 度 和 均 匀 性, 可 以 加 快 染 料 分 子 在 纸 张 纤 维 中 的 扩 散 过 程, 提 高 印 迹 的 干 燥 速 度 酸 性 环 境 对 墨 盒 金 属 喷 头 具 有 腐 蚀 作 用, 破 坏 其 打 印 功 能, 因 此 应 将 墨 水 的 ph 调 节 至 弱 碱 性 常 用 的 ph 调 节 剂 有 氨 水 三 甲 胺 硫 酸 盐 等, 它 们 可 以 单 独 使 用, 也 可 以 几 种 物 质 混 合 使 用 本 实 验 采 用 三 乙 醇 胺 调 节 ph, 用 量 为 墨 水 重 量 的 1%~3% 即 可 使 ph 调 节 至 8.5 左 右 为 满 足 墨 水 的 使 用 要 求 和 改 善 某 些 性 能 还 应 加 入 一 些 添 加 剂, 主 要 有 防 腐 剂 成 膜 剂 催 干 剂 和 紫 外 线 吸 收 剂 等 三 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 : 搅 拌 机, 水 浴 锅, 电 炉, 烧 杯, 三 口 瓶, 一 次 性 塑 料 杯 若 干 药 品 : 络 合 黑 B, 乙 醇, 丙 二 醇, 十 六 烷 基 三 甲 基 氯 化 铵, 乳 化 剂 OP-10, 对 苯 二 酚, 丙 烯 酸 乳 液, 水, 三 乙 醇 胺 四 实 验 内 容 (1) 实 验 配 方 ( 见 表 5-1) 表 5-1 通 用 型 喷 墨 打 印 机 用 墨 水 的 配 制 实 验 配 方 组 分 质 量 分 数 /% 组 分 质 量 分 数 /% 络 合 黑 B 7 对 苯 二 酚 0.3 乙 醇 17 聚 乙 二 醇 2 丙 二 醇 8 紫 外 线 吸 收 剂 1 十 六 烷 基 三 甲 基 氯 化 铵 0.8 水 余 量 乳 化 剂 OP-10 1 三 乙 醇 胺 调 节 ph8.5 (2) 实 验 步 骤 将 带 在 搅 拌 装 置 的 三 口 瓶 放 在 水 浴 锅 中, 加 入 去 离 子 水, 升 温 至 60, 加 入 染 料 待 其 完 全 溶 解 后, 依 次 加 入 计 量 的 醇 类 物 质 表 面 活 性 剂 对 苯 二 酚 等, 升 温 至 75, 保 温 搅 拌 2h, 加 入 三 乙 醇 胺 等 调 节 ph 弱 碱 性, 然 后 用 膜 过 滤, 即 得 产 品 (3) 实 验 结 果 记 录 ( 表 5-2) 91

95 表 5-2 通 用 型 喷 墨 打 印 机 用 墨 水 的 配 制 实 验 结 果 记 录 表 产 品 名 称 形 态 和 色 泽 ph 打 印 机 用 墨 水 五 注 意 事 项 (1) 至 少 选 用 一 种 低 挥 发 性 溶 剂 和 一 种 高 挥 发 性 溶 剂, 这 对 于 打 印 是 有 利 的, 有 些 溶 剂 如 多 元 醇 N- 甲 基 吡 咯 烷 酮 等 也 兼 有 保 湿 剂 和 催 干 剂 的 作 用 (2) 酸 性 环 境 对 墨 盒 金 属 喷 头 具 有 腐 蚀 作 用, 破 坏 其 打 印 功 能, 应 将 打 印 墨 水 调 节 至 弱 碱 性 习 题 与 思 考 题 1. 为 什 么 要 将 打 印 墨 水 调 节 至 弱 碱 性? 2. 打 印 墨 水 的 组 成 包 括 哪 些 物 质? 各 有 何 作 用? 3. 配 方 中 各 物 质 的 作 用 分 别 是 什 么? 4. 应 如 何 选 择 打 印 墨 水 的 溶 剂? 项 目 二 用 于 塑 料 包 材 的 特 种 油 墨 的 制 备 一 实 验 目 的 1. 掌 握 PE 用 喷 码 油 墨 的 配 方 原 理 及 配 制 方 法 2. 了 解 用 于 PET PVC 底 材 上 的 耐 高 温 油 墨 的 配 制 方 法 二 实 验 原 理 当 今 社 会 越 来 越 注 重 对 食 品 卫 生 等 法 规 的 规 范 在 这 些 法 规 中 明 确 规 定 食 品 药 品 化 妆 品 等 产 品 的 标 签 上 必 须 喷 注 生 产 日 期 批 号 和 保 质 期 以 保 护 消 费 者 的 利 益, 故 喷 码 机 用 油 墨 得 到 了 广 泛 应 用 然 而, 随 着 包 装 材 料 的 多 样 化, 材 料 对 油 墨 的 要 求 也 千 差 万 别 目 前, 国 外 根 据 不 同 需 求 研 制 出 了 一 些 具 有 针 对 性 的 产 品 国 内 研 制 的 喷 码 油 墨 大 多 只 具 有 单 一 方 面 的 优 良 特 性, 如 对 于 某 种 材 料 具 有 高 附 着 力, 或 耐 溶 剂 性 等, 而 将 这 两 种 特 性 结 合 起 来 的 产 品 以 及 对 聚 乙 烯 (PE) 这 样 低 表 面 能 难 于 粘 接 的 非 极 性 高 分 子 材 料 具 有 高 附 着 力 的 产 品 还 较 少 以 氯 醋 树 脂 和 丙 烯 酸 树 脂 为 主 体 树 脂, 从 提 高 产 品 附 着 力 和 耐 酒 精 性 能 出 发, 考 察 和 优 化 树 脂 和 溶 剂 类 型 配 比 等 实 验 条 件, 制 备 一 种 PE 用 高 性 能 喷 码 油 墨 工 业 上 常 采 用 两 步 法 制 备 此 类 油 墨, 按 事 先 计 算 好 的 比 例, 将 树 脂 溶 于 一 部 分 溶 剂 中, 制 成 树 脂 溶 液, 搅 拌 30 min; 再 将 染 料 溶 于 一 部 分 溶 剂 中, 制 成 染 料 色 浆, 搅 拌 30min; 将 以 上 两 溶 液 混 合, 用 篮 式 研 磨 机 在 1000 r/min 下 研 磨 3 h, 研 磨 后 细 度 <0.3μm 三 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 : 烧 杯, 一 次 性 塑 料 杯 若 干, 搅 拌 器 药 品 : 氯 醋 树 脂, 丁 酮, 松 香, 乙 酸 丁 酯, 乙 醇, 碳 黑, 溶 剂 黑 34 四 实 验 内 容 表 5-3 PE 用 喷 码 油 墨 配 方 组 分 质 量 分 数 /% 组 分 质 量 分 数 /% 氯 醋 树 脂 8 溶 剂 黑 34 5 丁 酮 87 92

96 制 法 : 首 先 将 氯 醋 树 脂 溶 解 于 丁 酮 中, 搅 拌 分 钟, 然 后 加 入 溶 剂 黑 34, 搅 拌 溶 解 均 匀, 即 可 表 5-4 耐 高 温 油 墨 配 方 组 分 质 量 分 数 /% 组 分 质 量 分 数 /% 松 香 30 碳 黑 或 溶 剂 黑 34 2 丁 酮 46 乙 酸 丁 酯 22 制 法 : 将 松 香 溶 解 于 丁 酮 和 乙 酸 丁 酯 的 混 合 溶 剂 中, 搅 拌 分 钟, 然 后 加 入 碳 黑, 搅 拌 溶 解 均 匀, 即 可 本 产 品 适 用 于 PET,PVC 底 材, 不 适 用 PE,PP 底 材 五 产 品 标 准 根 据 GB /T , 用 附 着 力 测 定 仪 测 定 产 品 附 着 力 用 转 子 粘 度 计 测 定 产 品 粘 度, 选 用 2# 转 子, 转 速 为 50 r/min 耐 酒 精 性 能 测 试 方 法 : 用 PE 棒 蘸 取 一 定 量 的 油 墨, 待 干 后 称 重 为 M(g), 将 其 放 入 酒 精 中 浸 泡 12h, 取 出, 待 干 后 再 次 称 重 为 N(g),PE 棒 的 质 量 为 P(g), 则 耐 酒 精 性 : α= [1-(M-N )/(M-P)] 100% α 越 高, 耐 酒 精 性 能 越 强 表 干 时 间 根 据 GB /T 测 定 项 目 三 鞋 油 的 配 制 一 实 验 目 的 1. 掌 握 鞋 油 的 配 方 原 理 及 配 制 方 法 2. 了 解 鞋 油 中 各 组 分 的 作 用 二 实 验 原 理 1. 性 状 及 功 效 黑 色 或 其 他 颜 色 的 乳 化 型 液 体 光 亮 度 好, 防 水 性 强 特 点 是 使 用 方 便 且 效 果 好, 是 近 年 来 发 展 较 快 的 一 种 鞋 油 其 功 效 是 保 护 和 光 亮 皮 鞋, 也 可 供 其 他 皮 革 制 品 使 用 2. 主 要 成 分 1 光 亮 剂, 主 要 是 各 种 蜡, 如 巴 西 棕 榈 蜡 卡 偌 巴 蜡 蒙 太 蜡 地 蜡 等 2 有 机 溶 剂, 如 松 节 油 等 3 染 料, 应 为 各 种 油 溶 性 染 料 4 其 他 助 剂, 如 润 滑 剂 防 腐 剂 香 料 等 5 乳 化 剂 6 去 离 子 水 三 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 : 搅 拌 机, 水 浴 锅, 电 炉, 烧 杯, 一 次 性 塑 料 杯 若 干 药 品 : 巴 西 棕 榈 蜡, 石 蜡, 合 成 酯 蜡, 氧 化 微 晶 蜡, 松 香 改 性 马 来 酸 树 脂, 多 乙 基 十 六 烷 醇,α- 氨 基 -2-93

97 甲 基 -1- 丙 醇, 油 溶 性 染 料,5%( 质 量 分 数 ) 酸 性 染 料, 消 泡 剂,PCP-Na, 甲 醛 ( 一 组 ) 卡 偌 巴 蜡 蒙 太 蜡 地 蜡 硬 脂 酸 松 节 油 油 溶 黑 ( 一 组 ) 四 实 验 内 容 表 5-5 液 体 鞋 油 配 方 组 分 质 量 分 数 /% 组 分 质 量 分 数 /% 巴 西 棕 榈 蜡 3.0 油 溶 性 染 料 0. 5 石 蜡 2.0 5%( 质 量 分 数 ) 酸 性 染 料 5.0 合 成 酯 蜡 3.0 消 泡 剂 0.1 氧 化 微 晶 蜡 3.0 PCP-Na 0.2 松 香 改 性 马 来 酸 树 脂 1.5 甲 醛 2.0 多 乙 基 十 六 烷 醇 2.5 去 离 子 水 加 至 100 α- 氨 基 -2- 甲 基 -1- 丙 醇 0.5 制 法 : 首 先 将 各 种 蜡 及 一 部 分 水 和 乳 化 剂 混 合 搅 拌 制 成 蜡 乳 液, 然 后 加 入 溶 剂 树 脂 染 料 及 其 他 助 剂 等 搅 拌 均 匀, 即 可 表 5-6 膏 状 鞋 油 配 方 组 分 质 量 分 数 /% 组 分 质 量 分 数 /% 卡 偌 巴 蜡 5.0 硬 脂 酸 2.0 蒙 太 蜡 5.0 松 节 油 75 地 蜡 12.0 油 溶 黑 1.0 制 法 : 将 卡 偌 巴 蜡 蒙 太 蜡 地 蜡 和 硬 脂 酸 按 比 例 加 入 烧 杯 中, 加 热 熔 融, 同 时, 将 松 节 油 和 油 溶 黑 加 入 另 一 个 烧 杯 中, 加 热, 最 后 将 两 者 混 合 搅 拌 均 匀, 冷 却, 即 为 产 品 五 产 品 标 准 产 品 标 准 参 见 QB 思 考 题 1. 液 体 鞋 油 与 膏 状 鞋 油 的 区 别 是 什 么? 2. 鞋 油 制 品 是 否 需 要 控 制 ph 值? 94

98 单 元 模 块 六 其 它 精 细 化 学 品 精 细 化 学 品 是 范 围 很 广 的 一 类 化 学 品, 除 了 前 面 介 绍 的 外, 还 包 括 无 机 精 细 化 学 品, 食 品 添 加 剂, 染 料 和 颜 料, 医 药 中 间 体, 材 料 助 剂, 功 能 性 高 分 子 材 料, 电 子 化 学 品, 纺 织 用 化 学 品 等 其 中, 中 间 体 是 指 半 成 品, 是 生 产 某 些 产 品 中 间 的 产 物, 比 如 要 生 产 一 种 产 品, 可 以 从 中 间 体 进 行 生 产, 节 约 成 本 目 前, 我 国 每 年 约 需 与 化 工 配 套 的 原 料 和 中 间 体 2000 多 种, 需 求 量 达 250 万 吨 以 上 项 目 一 织 物 阻 燃 剂 的 配 制 一 实 验 目 的 (1) 掌 握 阻 燃 剂 的 配 制 及 各 组 分 在 配 方 中 对 阻 燃 作 用 的 贡 献 (2) 能 根 据 现 有 配 方, 自 行 选 择 合 适 的 阻 燃 剂 配 方, 同 时 能 对 现 有 配 方 加 以 改 进 并 能 够 根 据 生 产 需 要, 选 择 合 适 配 方, 进 行 生 产, 得 到 合 格 阻 燃 剂 产 品 二 实 验 原 理 阻 燃 剂 在 燃 烧 温 度 下 形 成 了 一 层 不 燃 烧 的 保 护 膜 覆 盖 在 材 料 上, 隔 离 空 气 而 阻 燃, 同 时 阻 燃 剂 在 燃 烧 温 度 下 可 使 材 料 表 面 脱 水 炭 化, 形 成 一 层 多 孔 性 隔 热 焦 炭 层, 从 而 阻 止 热 的 传 导 而 起 阻 燃 作 用 不 同 的 阻 燃 剂 可 起 到 不 同 的 阻 燃 作 用, 它 们 能 使 燃 烧 的 五 个 阶 段 中 某 一 个 或 某 几 个 阶 段 的 速 度 加 以 抑 制, 最 好 能 让 燃 烧 在 萌 芽 状 态 就 制 止, 即 截 断 某 一 阶 段 来 源 或 中 断 链 锁 反 应, 停 止 游 离 基 的 产 生 三 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 : 水 浴 锅 托 盘 天 平,250mL 烧 杯 等 药 品 : 1 硅 酸 钠 又 名 偏 硅 酸 钠 水 玻 璃 泡 花 碱 工 业 用 硅 酸 钠 为 分 子 中 的 氧 化 钠 与 二 氧 化 硅 比 值 不 同 的 一 类 化 合 物 其 性 质 随 着 分 子 中 氧 化 钠 与 二 氧 化 硅 的 比 值 不 同 而 异 氧 化 钠 与 二 氧 化 硅 的 分 子 比 称 为 模 数 模 数 在 3 以 上 的 称 为 中 性 水 玻 璃, 模 数 3 以 下 的 称 为 碱 性 水 玻 璃 其 产 品 分 为 固 体 水 玻 璃 水 合 水 玻 璃 和 液 体 水 玻 璃 三 种 固 体 水 玻 璃 为 白 色 或 灰 白 色 结 晶 的 片 状 或 团 块 状 物, 可 溶 于 水, 不 溶 于 醇 液 体 水 玻 璃 为 无 色 或 略 带 浅 灰 色 的 透 明 或 半 透 明 粘 稠 液 体, 能 溶 于 水 液 体 水 玻 璃 粘 度 很 大, 并 有 很 强 的 粘 接 能 力 本 剂 中 用 作 防 火 助 剂 防 腐 剂 2 甲 醛 无 色 气 体 有 特 殊 的 刺 激 性 臭 味, 对 人 的 眼 鼻 等 有 刺 激 作 用 易 溶 于 水 的 乙 醇 水 溶 液 的 浓 度 最 高 可 达 55%, 通 常 为 40%, 称 为 甲 醛 水, 俗 称 福 尔 马 林, 是 有 刺 激 性 气 味 的 无 色 液 体 有 强 还 原 作 用, 特 别 是 在 碱 溶 液 中 用 作 农 药 和 消 毒 剂, 也 用 于 制 造 酚 醛 树 脂 脲 醛 树 脂 维 尼 纶 等 本 剂 中 用 作 防 腐 剂 防 火 助 剂 3 氢 氧 化 钠 俗 名 烧 碱 火 碱 苛 性 钠 纯 品 是 无 色 透 明 晶 体, 有 块 状 片 状 粒 状 和 棒 状 等 吸 湿 性 强, 易 溶 于 水, 同 时 放 热 溶 于 乙 醇 和 甘 油 呈 强 碱 性, 对 皮 肤 织 物 纸 张 等 有 强 腐 蚀 性 易 从 空 气 中 吸 收 二 氧 化 碳 而 逐 渐 变 成 碳 酸 钠, 必 须 贮 存 在 密 闭 容 器 中 本 剂 中 用 作 碱 性 剂 4 磷 酸 三 钠 又 名 磷 酸 钠 无 色 晶 体 在 空 气 中 易 风 化 溶 于 水, 在 水 溶 液 中 几 乎 全 部 分 解 为 磷 酸 二 氢 钠 和 氢 氧 化 钠 本 剂 中 用 作 阻 燃 剂 5 锌 钡 白 俗 名 立 德 粉 硫 化 锌 和 硫 酸 钡 的 混 合 白 色 颜 料 白 色 晶 体 粉 末 属 中 性, 能 耐 热 抗 碱 性, 遇 酸 易 分 解 产 生 硫 化 氢 气 体 本 剂 中 起 抗 热 阻 燃 作 用 95

99 四 实 验 内 容 (1) 配 方 织 物 阻 燃 剂 配 方 见 下 表 6-1 配 方 序 号 硅 酸 钠 /g 甲 醛 /ml 氢 氧 化 钠 /g 磷 酸 钠 /g 锌 钡 白 /g 蒸 馏 水 /g 1# O O O # 24 1 O # lo 180 4# (2) 取 250mL 烧 杯 按 配 方 要 求 称 取 上 述 各 原 料 后 搅 拌 混 合 均 匀, 将 织 物 浸 渍 其 中, 浸 透 20min 后 取 出 晾 干 即 可 水 溶 液 中 的 原 料 组 份 比 例 随 织 物 的 不 同 而 异, 一 般 可 配 成 20% 一 30% 的 水 溶 液 即 可 五 实 验 结 果 与 分 析 通 过 实 训 发 现, 分 别 在 四 个 样 品 中 浸 泡 过 的 织 物 的 燃 烧 速 度 1#> 3#>4#>2#, 这 一 结 果 表 明, 磷 酸 钠 在 配 方 中 起 到 主 要 的 阻 燃 作 用, 锌 钡 白 作 为 抗 热 阻 燃 剂, 在 配 方 中 也 不 可 以 缺 少 项 目 二 碳 酸 钙 粉 体 改 性 一 实 验 目 的 l 了 解 粉 体 改 性 的 原 因 及 其 方 法, 熟 知 粉 体 改 性 的 原 理 和 碳 酸 钙 粉 体 改 性 操 作 的 原 理 2 学 会 碳 酸 钙 粉 体 的 干 法 改 性 操 作 和 会 碳 酸 钙 粉 体 改 性 的 性 能 测 试, 根 据 需 要 进 行 粉 体 的 简 单 的 改 性 方 案 设 计 与 实 施 二 实 验 原 理 1 粉 体 改 性 的 原 因 作 用 及 其 改 性 方 法 超 细 粉 体 材 料 具 有 巨 大 的 比 表 面 积, 有 突 出 的 表 面 效 应, 易 团 聚, 发 散 极 为 困 难, 不 好 使 用 已 成 为 最 致 命 的 缺 点 因 此, 表 面 改 性 也 就 成 为 超 细 粉 体 材 料 研 究 和 开 发 中 的 一 个 重 要 的 不 可 回 避 的 课 题 另 外, 对 粉 体 材 料 进 行 处 理 后 还 会 明 显 地 改 变 某 些 性 能, 如 改 善 耐 久 性 耐 药 耐 光 耐 热 耐 候 性, 提 高 表 面 活 性, 以 及 使 表 面 产 生 新 的 物 理 化 学 和 机 械 性 能 等 粉 体 材 料 表 面 改 性 的 具 体 方 法 很 多, 一 般 可 分 为 无 机 改 性 和 有 机 改 性 两 类 ; 或 分 为 表 面 活 性 剂 改 性 偶 联 剂 改 性 无 机 盐 改 性 三 类 等 2 碳 酸 钙 粉 体 改 性 的 原 理 1 无 机 改 性 碳 酸 钙 粉 体 是 一 种 用 量 很 大 的 无 机 填 料, 为 了 提 高 其 耐 候 性, 可 以 采 用 偏 磷 酸 焦 磷 酸 或 聚 磷 酸 的 钠 盐 水 溶 液 处 理, 表 面 将 形 成 磷 酸 钙 薄 膜, 从 而 使 碳 酸 钙 粉 体 的 ph 降 低 1~5, 明 显 地 提 高 了 耐 候 性, 扩 大 了 应 用 范 围 如 果 碳 酸 钙 粉 体 用 硅 酸 酯 处 理, 则 会 在 表 面 形 成 二 氧 化 硅 包 膜 这 样 的 碳 酸 钙 粉 体 若 分 散 在 有 机 高 分 子 中, 借 助 于 硅 醇 基 的 作 用, 有 可 能 形 成 链 状 或 网 状 结 构, 从 而 起 到 增 粘 和 补 强 的 作 用 2 有 机 改 性 无 机 粉 体 填 料 在 高 聚 物 中 的 使 用 是 其 主 要 用 途 无 机 粉 体 表 面 性 质 的 亲 水 疏 油 性 和 在 高 聚 物 内 部 的 不 易 分 散 性, 不 仅 影 响 了 无 机 粉 体 的 应 用 范 围 和 使 用 量, 而 且 降 低 甚 至 失 去 其 补 强 效 果 为 96

100 了 改 变 这 种 现 象, 采 用 有 机 改 性 剂 处 理 是 较 为 理 想 有 效 的 途 径 与 无 机 改 性 剂 品 种 较 少 正 好 相 反, 有 机 改 性 剂 品 种 很 多 常 用 的 有 机 改 性 剂 可 以 分 为 两 大 类 : 表 面 活 性 剂 和 偶 联 剂 属 于 表 面 活 性 剂 的 品 种 有 脂 肪 酸 树 脂 酸 及 其 盐 类, 阴 离 子 表 面 活 性 剂, 木 质 素 等 使 用 量 一 般 为 粉 体 重 量 的 0.1%~10% 涂 覆 的 方 法 有 以 下 三 种 : 将 表 面 活 性 剂 粉 碎 或 磨 碎, 直 接 与 粉 体 进 行 简 单 的 物 理 混 合 ; 用 一 种 合 适 的 惰 性 溶 剂 ( 也 可 以 是 水 ), 先 对 表 面 活 性 剂 进 行 溶 解 或 分 散, 再 与 粉 体 混 合, 达 充 分 混 合 后, 再 将 溶 剂 蒸 发 掉 ; 湿 法 表 面 处 理, 又 分 为 碳 化 前 加 入 表 面 活 性 剂 和 碳 化 后 加 入 表 面 活 性 剂 两 种 操 作 钛 酸 酯 偶 联 剂 和 铝 酸 酯 偶 联 剂 目 前 应 用 于 对 碳 酸 钙 粉 体 的 表 面 改 性 处 理, 收 到 了 较 为 满 意 的 效 果 : 具 有 明 显 的 补 强 作 用, 能 提 高 复 合 体 系 的 流 动 性, 提 高 制 品 的 抗 冲 击 强 度 三 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 :200mL 三 口 烧 瓶, 球 形 冷 凝 管,200 温 度 计, 搅 拌 器 及 其 调 速 器 等 药 品 : 甲 苯, 高 锰 酸 钾, 亚 硫 酸 钠, 盐 酸 等 四 实 验 内 容 1 搭 建 碳 酸 钙 粉 体 改 性 实 训 装 置 : 装 有 回 流 冷 凝 器 温 度 计 及 搅 拌 器 的 三 口 反 应 烧 瓶 ; 2 向 三 口 反 应 烧 瓶 中 加 入 碳 酸 钙 粉 体 loog, 硬 脂 酸 钠 1.20g, 油 酸 钠 0.40g, 棕 榈 酸 钠 0.40g 3 加 热 至 80-90"C 回 流 25min 4 将 改 性 物 摊 开 冷 却 ; 5 分 别 称 取 改 性 物 与 未 改 性 物 各 20.0g, 分 别 浸 于 装 有 约 50mL 水 的 烧 杯 中, 浸 渍 20min 后, 用 滤 纸 将 粒 子 表 面 水 吸 掉, 称 重 为 W1g, 计 算 物 料 的 吸 水 率, 以 评 价 改 性 效 果 吸 水 率 η 的 计 算 公 式 为 : η=(w1-20)/20 100% 五 实 训 结 果 与 分 析 1 碳 酸 钙 粉 体 改 性 实 训 结 果 及 其 分 析 ; 2 实 训 过 程 中 的 一 些 现 象 及 其 分 析 : (1) 活 化 反 应 温 度 的 控 制 及 其 原 因 (2) 活 化 反 应 时 间 的 控 制 及 其 原 因 (3) 活 化 及 用 量 的 控 制 及 其 原 因 项 目 三 食 品 防 腐 剂 - 苯 甲 酸 的 合 成 一 实 验 目 标 1 了 解 食 品 防 腐 剂 的 作 用 原 理 及 其 种 类, 掌 握 食 品 防 腐 剂 - 苯 甲 酸 的 合 成 原 理, 掌 握 苯 甲 酸 合 成 操 作 中 各 步 的 操 作 原 理 2 掌 握 苯 甲 酸 合 成 中 的 氧 化 操 作 和 苯 甲 酸 合 成 中 常 用 的 后 处 理 工 序 操 作, 根 据 所 学 专 业 基 础 知 识 对 实 验 进 行 改 进 二 实 验 原 理 1. 防 腐 原 理 在 食 品 中 要 经 常 加 入 防 腐 剂, 防 腐 剂 是 为 了 防 止 食 品 在 贮 存 流 通 过 程 中 由 微 生 物 繁 殖 引 起 变 质 延 97

101 长 食 用 价 值, 而 在 食 品 中 使 用 的 添 加 剂 防 腐 剂 能 使 微 生 物 的 蛋 白 质 凝 固 或 变 性, 干 扰 其 生 存 和 繁 殖 ; 或 者 改 变 胞 浆 膜 的 渗 透 性, 使 微 生 物 体 内 的 酶 类 和 代 谢 产 物 逸 出, 从 而 导 致 其 失 活 ; 或 者 干 扰 微 生 物 的 酶 系, 破 坏 其 正 常 代 谢, 抑 制 酶 的 活 性, 从 而 达 到 防 腐 的 目 的 2. 防 腐 剂 要 求 与 品 种 食 品 防 腐 剂 应 符 合 卫 生 标 准, 与 食 品 不 发 生 化 学 反 应, 防 腐 效 果 好, 对 人 体 正 常 功 能 无 影 响, 使 用 方 便, 价 格 便 宜 常 用 的 有 机 防 腐 剂 包 括 苯 甲 酸 及 其 盐 山 梨 酸 及 其 盐 丙 酸 及 其 盐 对 羟 基 苯 甲 酸 酯 类 等 ; 常 用 的 无 机 防 腐 剂 包 括 硝 酸 盐 亚 硝 酸 盐 及 二 氧 化 硫 等 3. 苯 甲 酸 应 用 苯 甲 酸 的 杀 菌 抑 菌 能 力 随 介 质 酸 度 增 高 而 增 强, 在 碱 性 介 质 中 失 去 杀 菌 抑 菌 作 用 ; 食 品 工 业 中 主 要 用 于 酱 油 醋 果 汁 果 酱 葡 萄 酒 琼 脂 软 糖 汽 水 低 盐 酱 菜 面 酱 蜜 饯 山 查 糕 等, 一 般 最 大 用 量 不 超 过 2g/kg 此 外, 也 可 用 于 制 备 媒 染 剂 增 塑 剂 香 料 等 4. 苯 甲 酸 制 备 方 法 苯 甲 酸 的 制 备 方 法 主 要 有 :(1) 甲 苯 在 二 氧 化 锰 存 在 下 直 接 氧 化 ;(2) 邻 二 甲 酸 加 热 脱 羧 ;(3) 次 苄 基 三 氯 水 解 等, 工 业 主 要 采 用 甲 苯 在 二 氧 化 锰 存 在 下 直 接 氧 化 法 生 产 苯 甲 酸, 因 此 本 实 训 采 用 甲 苯 经 高 锰 酸 钾 氧 化 再 酸 化 而 成 化 学 反 应 方 程 式 如 下 : 三 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 :200mL 三 口 烧 瓶, 球 形 冷 凝 管,200 温 度 计, 搅 拌 器 及 其 调 速 器, 真 空 泵, 抽 滤 瓶 及 与 之 配 套 的 布 氏 漏 斗, 广 泛 ph 试 纸 等 药 品 : 甲 苯, 高 锰 酸 钾, 亚 硫 酸 钠, 盐 酸 四 实 验 内 容 1 搭 建 甲 苯 氧 化 反 应 实 训 装 置 : 装 有 回 流 冷 凝 器 温 度 计 及 搅 拌 器 的 三 口 反 应 烧 瓶 ; 2 向 三 口 反 应 烧 瓶 中 加 入 3.0mL(0.025mol) 甲 苯 和 looml 水, 加 热 至 沸 腾 3 分 批 加 入 8.5g(0.054mol) 高 锰 酸 钾, 继 续 加 热 回 流, 直 到 甲 苯 层 几 乎 消 失 回 流 液 不 再 出 现 油 珠 为 止 4 将 反 应 物 趁 热 过 滤, 滤 液 中 溶 有 苯 甲 酸 钾, 滤 液 若 仍 呈 紫 色, 过 剩 的 高 锰 酸 钾 中 可 加 入 少 量 亚 硫 酸 钠 使 紫 色 褪 去, 并 立 即 过 滤 ; 5 二 氧 化 锰 沉 淀 用 少 量 热 水 洗 涤 合 并 洗 液 和 滤 液, 冷 却 ; 6 向 溶 液 中 加 入 浓 盐 酸 使 溶 液 酸 化, 析 出 苯 甲 酸 7 过 滤, 并 用 少 量 冷 水 洗 涤, 如 固 体 物 有 颜 色, 可 在 水 中 进 行 重 结 晶 过 滤 : 8 将 固 体 放 入 烘 箱 干 燥 得 到 白 色 的 苯 甲 酸 98

102 五 实 验 结 果 与 分 析 (1) 为 什 么 分 批 加 入 高 锰 酸 钾? (2) 回 流 液 不 再 出 现 油 珠, 对 氧 化 反 应 而 言 意 味 着 什 么? (3) 为 什 么 反 应 后 要 趁 热 过 滤? (4) 如 何 在 水 中 重 结 晶? (5) 为 什 么 要 加 入 亚 硫 酸 钠 使 紫 色 褪 去? 项 目 四 阿 司 匹 林 (Aspirin) 的 合 成 一 实 验 目 的 1. 掌 握 酯 化 反 应 和 重 结 晶 的 原 理 及 基 本 操 作 2. 熟 悉 搅 拌 机 的 安 装 及 使 用 方 法 二 实 验 原 理 阿 司 匹 林 为 解 镇 痛 药, 用 于 治 疗 伤 风 感 冒 头 痛 发 烧 神 经 痛 关 节 痛 及 风 湿 病 等 近 年 来, 又 证 明 它 具 有 抑 制 血 小 板 凝 聚 的 作 用, 其 治 疗 范 围 又 进 一 步 扩 大 到 预 防 血 栓 形 成, 治 疗 心 血 管 疾 患 阿 司 匹 林 化 学 名 为 2- 乙 酰 氧 基 苯 甲 酸, 化 学 结 构 式 为 : OCOCH 3 COOH 阿 司 匹 林 为 白 色 针 状 或 板 状 结 晶,mp , 易 溶 乙 醇, 可 溶 于 氯 仿 乙 醚, 微 溶 于 水 合 成 路 线 如 下 : OH COOH OCOCH 3 (CH 3 CO) 2 O H 2 SO 4 COOH CH 3 COOH + + 三 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 :100mL 三 颈 瓶,100mL 圆 底 烧 瓶, 球 形 冷 凝 管,200 温 度 计, 搅 拌 器 及 其 调 速 器, 真 空 泵, 抽 滤 瓶 及 与 之 配 套 的 布 氏 漏 斗, 红 外 灯, 天 平,, 移 液 管, 水 浴 或 油 浴 锅, 广 泛 ph 试 纸 等 药 品 : 水 杨 酸, 醋 酐, 浓 硫 酸, 乙 醇, 活 性 碳, 硫 酸 铁 铵 指 示 液, 盐 酸, 冰 醋 酸 四 实 验 内 容 ( 一 ) 酯 化 在 装 有 搅 拌 棒 及 球 形 冷 凝 器 的 100mL 三 颈 瓶 中, 依 次 加 入 水 杨 酸 10g, 醋 酐 14mL, 浓 硫 酸 5 滴 开 动 搅 拌 机, 置 油 浴 加 热, 待 浴 温 升 至 70 时, 维 持 在 此 温 度 反 应 30min 停 止 搅 拌, 稍 冷, 将 反 应 液 倾 入 150 ml 冷 水 中, 继 续 搅 拌, 至 阿 司 匹 林 全 部 析 出 抽 滤, 用 少 量 稀 乙 醇 洗 涤, 压 干, 得 粗 品 ( 二 ) 精 制 将 所 得 粗 品 置 于 附 有 球 形 冷 凝 器 的 100mL 圆 底 烧 瓶 中, 加 入 30mL 乙 醇, 于 水 浴 上 加 热 至 阿 司 匹 林 全 部 溶 解, 稍 冷, 加 入 活 性 碳 回 流 脱 色 10 min, 趁 热 抽 滤 将 滤 液 慢 慢 倾 入 75 ml 热 水 中, 自 然 冷 却 至 室 温, 析 出 白 色 结 晶 待 结 晶 析 出 完 全 后, 抽 滤, 用 少 量 稀 乙 醇 洗 涤, 压 干, 置 红 外 灯 下 干 燥 ( 干 燥 时 温 度 不 超 过 60 为 宜 ), 测 熔 点, 计 算 收 率 ( 三 ) 水 杨 酸 限 量 检 查 99

103 取 阿 司 匹 林 0.1g, 加 1mL 乙 醇 溶 解 后, 加 冷 水 定 适 量, 制 成 50 ml 溶 液 立 即 加 入 1mL 新 配 制 的 稀 硫 酸 铁 铵 溶 液, 摇 匀 ;30 秒 内 显 色, 与 对 照 液 比 较, 不 得 更 深 (0.1%) 对 照 液 的 制 备 : 精 密 称 取 水 杨 酸 0.1g, 加 少 量 水 溶 解 后, 加 入 1mL 冰 醋 酸, 摇 匀 ; 加 冷 水 定 适 量, 制 成 1000mL 溶 液, 摇 匀 精 密 吸 取 1mL, 加 入 1mL 乙 醇,48mL 水, 及 1mL 新 配 制 的 稀 硫 酸 铁 铵 溶 液, 摇 匀 稀 硫 酸 铁 铵 溶 液 的 制 备 : 取 盐 酸 (1mol/L)1mL, 硫 酸 铁 铵 指 示 液 2mL, 加 冷 水 适 量, 制 成 1000mL 溶 液, 摇 匀 ( 四 ) 结 构 确 证 红 外 吸 收 光 谱 法 标 准 物 TLC 对 照 法 思 考 题 : 1. 向 反 应 液 中 加 入 少 量 浓 硫 酸 的 目 的 是 什 么? 是 否 可 以 不 加? 为 什 么? 2. 本 反 应 可 能 发 生 那 些 副 反 应? 产 生 哪 些 副 产 物? 3. 阿 司 匹 林 精 制 选 择 溶 媒 依 据 什 么 原 理? 为 何 滤 液 要 自 然 冷 却? 项 目 五 肉 桂 酸 的 制 备 一 实 验 目 的 1. 学 习 肉 桂 酸 的 制 备 原 理 和 方 法 2. 学 习 水 蒸 气 蒸 馏 的 原 理 及 其 应 用, 掌 握 水 蒸 气 蒸 馏 的 装 置 及 操 作 方 法 二 实 验 原 理 Perkin 反 应 制 备 肉 桂 酸 芳 香 醛 与 具 有 α-h 原 子 的 脂 肪 酸 酐 在 相 应 的 无 水 脂 肪 酸 钾 盐 或 钠 盐 的 催 化 下 共 热 发 生 缩 合 反 应, 生 成 芳 基 取 代 的 α,β- 不 饱 和 酸, 此 反 应 称 为 Perkin 反 应 反 应 式 如 下 : O CH 3 C KAc CHO + O CH=CHCOOH + CH 3 COOH 150~170 CH 3 C O Perkin 反 应 的 催 化 剂 通 常 是 相 应 酸 酐 的 羧 酸 钾 或 钠 盐, 有 时 也 可 用 碳 酸 钾 或 叔 胺 代 替 反 应 时, 可 能 是 酸 酐 受 醋 酸 钾 ( 钠 ) 的 作 用, 生 成 一 个 酸 酐 的 负 离 子, 负 离 子 和 醛 发 生 亲 核 加 成, 生 成 中 间 物 - 羟 基 酸 酐, 然 后 再 发 生 失 水 和 水 解 作 用 而 得 到 不 饱 和 酸 反 应 机 理 如 下 : O O + (CH 3 CO) 2 O + CH 3 COOK [ CH2 C O C CH 3 ] K + CH 3 COOH O O O O - O O C H + CH 2 C O C CH 3 C H CH 2 C O C CH 3 CH 3 COOH O HC CH C O O C CH 3 - H 2 O OH C O CH 2 C O O C CH 3 水 解 H HC CH COOH + CH COOH 3 100

104 三 实 验 仪 器 与 药 品 仪 器 :250 ml 三 口 烧 瓶, 空 气 冷 凝 管, 250mL 圆 底 烧 瓶,75 度 弯 管, 直 形 冷 凝 管, 支 管 接 引 管, 锥 形 瓶, 量 筒, 烧 杯, 布 氏 漏 斗, 吸 滤 瓶, 表 面 皿, 红 外 灯 药 品 : 苯 甲 醛 6mL(0.06mol), 乙 酸 酐 11mL(0.12mol), 无 水 醋 酸 钾 6g(0.06mol), 饱 和 碳 酸 钠 溶 液, 浓 盐 酸, 活 性 炭 主 要 试 剂 与 产 品 的 物 理 常 数 名 称 分 子 量 性 状 折 光 率 比 重 熔 点 沸 点 溶 解 度 : 克 /100mL 溶 剂 水 醇 醚 苯 甲 醛 无 色 液 体 乙 酸 酐 无 色 液 体 溶 不 溶 肉 桂 酸 无 色 结 晶 溶 五 实 验 内 容 制 备 肉 桂 酸 的 实 验 装 置 如 图 6-1 图 6-2 所 示 图 6-1 制 备 肉 桂 酸 的 反 应 装 置 图 图 6-2 水 蒸 气 蒸 馏 装 置 图 实 验 步 骤 : 1. 在 250 ml 三 口 烧 瓶 中 依 次 加 入 无 水 醋 酸 钾 6g, 苯 甲 醛 6mL, 乙 酸 酐 11mL, 沸 石 2 粒 2. 安 装 反 应 装 置 如 图 6-1, 三 口 烧 瓶 一 口 堵 塞, 一 口 插 入 温 度 计 进 液 相, 一 口 装 空 气 冷 凝 管 3. 用 电 夹 套 加 热, 控 制 温 度 在 150~170 回 流 1h 要 注 意 控 制 加 热 速 度, 防 止 物 料 从 空 气 冷 凝 管 顶 端 逸 出, 必 要 时 可 再 接 一 个 冷 凝 管 4. 将 反 应 液 冷 却 至 约 100 左 右, 加 入 40mL 热 水, 此 时 有 固 体 析 出 5. 向 三 口 烧 瓶 内 加 入 饱 和 碳 酸 钠 溶 液, 并 摇 动 三 口 烧 瓶, 用 ph 试 纸 检 验, 直 到 ph 值 为 8 左 右, 约 需 饱 和 碳 酸 钠 溶 液 30~40mL 6. 如 图 6-2 搭 好 水 蒸 气 蒸 馏 装 置, 蒸 出 未 反 应 的 苯 甲 醛, 蒸 到 馏 出 液 澄 清 无 油 珠 时 停 止 蒸 馏 ( 可 用 盛 水 的 烧 杯 去 接 引 管 下 接 几 滴 馏 出 液, 检 验 有 无 油 珠 ), 约 需 20min 7. 将 剩 余 液 转 入 400mL 烧 杯 中, 补 加 少 量 水 至 液 体 总 量 为 200~250mL, 再 加 1~2 匙 活 性 炭 8. 煮 沸 脱 色 5min 101

105 9. 趁 热 减 压 过 滤, 滤 液 转 入 干 净 的 烧 杯, 冷 却 到 室 温 10. 搅 拌 下 慢 慢 加 入 浓 盐 酸, 到 ph 试 纸 变 红, 大 约 需 要 20~40mL 11 冷 却 到 室 温 后, 减 压 过 滤, 滤 饼 用 5~10 ml 冷 水 洗 涤, 抽 干 12 滤 饼 转 入 表 面 皿, 红 外 灯 下 干 燥 产 品 称 量, 回 收, 计 算 产 率 六. 注 意 事 项 1. 久 置 的 苯 甲 醛 含 苯 甲 酸, 故 需 蒸 馏 提 纯 苯 甲 酸 含 量 较 多 时 可 用 下 法 除 去 : 先 用 10% 碳 酸 钠 溶 液 洗 至 无 CO2 放 出, 然 后 用 水 洗 涤, 再 用 无 水 硫 酸 镁 干 燥, 干 燥 时 加 入 1% 对 苯 二 酚 以 防 氧 化, 减 压 蒸 馏, 收 集 79 /25mmHg 或 69 /15mmHg, 或 62 /10mmHg 的 馏 分, 沸 程 2, 贮 存 时 可 加 入 0.5% 的 对 苯 二 酚 2. 无 水 醋 酸 钾 需 新 鲜 熔 融 将 含 水 醋 酸 钾 放 入 蒸 发 皿 内, 加 热 至 熔 融, 立 即 倒 在 金 属 板 上, 冷 后 研 碎, 置 于 干 燥 器 中 备 用 3. 反 应 混 合 物 在 加 热 过 程 中, 由 于 CO2 的 逸 出, 最 初 反 应 时 会 出 现 泡 沫 4. 反 应 混 合 物 在 150~170 下 长 时 间 加 热, 发 生 部 分 脱 羧 而 产 生 不 饱 和 烃 类 副 产 物, 并 进 而 生 成 树 脂 状 物, 若 反 应 温 度 过 高 (200 ), 这 种 现 象 更 明 显 5. 肉 桂 酸 有 顺 反 异 构 体, 通 常 以 反 式 存 在, 为 无 色 晶 体, 熔 点 如 果 产 品 不 纯, 可 在 水 或 3 1 稀 乙 醇 中 进 行 重 结 晶 思 考 题 1 具 有 何 种 结 构 的 醛 能 进 行 Perkin 反 应? 2 本 实 验 中 在 水 蒸 气 蒸 馏 前 为 什 么 用 饱 和 碳 酸 钠 溶 液 中 和 反 应 物? 3 为 什 么 不 能 用 氢 氧 化 钠 代 替 碳 酸 钠 溶 液 来 中 和 反 应 物? 4 水 蒸 气 蒸 馏 通 常 在 哪 三 种 情 况 下 使 用? 被 提 纯 物 质 必 须 具 备 哪 些 条 件? 5 肉 桂 酸 能 溶 于 热 水, 难 溶 于 冷 水, 试 问 如 何 提 纯 之? 定 出 操 作 步 骤, 并 说 明 每 一 步 的 作 用 6 苯 甲 醛 和 丙 酸 酐 在 无 水 的 丙 酸 钾 存 在 下 相 互 作 用 得 到 什 么 产 物? 写 出 反 应 式? KAc 答 : CHO + (CH 3 CH 2 CO) 2 O CH=CCOOH + CH 3 COOH CH 3 7 反 应 中, 如 果 使 用 与 酸 酐 不 同 的 羧 酸 盐, 会 得 到 两 种 不 同 的 芳 香 丙 烯 酸, 为 什 么? 答 : 酸 性 条 件 下, 羧 酸 盐 自 身 也 能 形 成 碳 负 离 子, 因 而 反 应 体 系 中 存 在 两 种 不 同 的 碳 负 离 子 项 目 六 玻 璃 擦 净 剂 的 配 制 一 实 验 目 标 (1) 掌 握 配 制 玻 璃 擦 净 剂 的 原 理, 掌 握 配 方 中 加 入 各 物 质 所 起 的 作 用 (2) 能 够 正 确 准 确 的 量 取 称 量 药 品 ; 能 够 通 过 改 变 配 方 中 各 物 质 相 对 含 量 或 加 入 新 的 组 分, 对 配 方 进 行 改 进 ; 二 实 验 原 理 本 剂 是 以 丙 醇 羧 甲 基 纤 维 素 钠 苯 酚 氨 水 等 为 原 料 配 制 而 成 的 本 剂 可 明 显 地 除 去 玻 璃 上 的 油 污 102

106 灰 尘, 而 且 不 会 留 下 痕 迹, 擦 洗 效 率 高, 一 般 车 用 玻 璃 擦 一 遍 即 可 达 到 洗 净 的 要 求 本 剂 用 途 广, 原 料 易 得, 制 作 简 单 本 剂 既 适 用 于 汽 车 火 车 等 车 窗 玻 璃 的 擦 洗, 也 适 用 于 建 筑 物 的 门 窗 玻 璃 镜 子 等 的 擦 洗 1 丙 醇 又 名 正 丙 醇 无 色 透 明 液 体 有 像 乙 醇 的 气 味 溶 于 水 乙 醇 和 乙 醚 本 剂 中 用 作 溶 剂 抗 冻 剂 清 洗 剂 2 羧 甲 基 纤 维 素 钠 简 称 CMC-Na 白 色 粉 末 有 效 物 50%, 是 羧 甲 基 纤 维 素 的 钠 盐 吸 湿 性 很 强 能 溶 于 水, 生 成 抗 盐 的 和 有 一 定 稳 定 性 的 粘 性 溶 液 本 剂 中 用 作 增 稠 剂 摩 擦 剂 3 苯 酚 俗 名 石 炭 酸 无 色 或 白 色 晶 体 有 特 殊 的 气 味 有 毒! 且 有 腐 蚀 性 使 用 时 注 意 安 全 并 严 格 遵 守 操 作 规 程 在 空 气 中 变 成 粉 红 色 在 室 温 下 稍 溶 于 水 在 65 以 上 时 能 与 水 混 溶 易 溶 于 乙 醇 乙 醚 氯 仿 甘 油 二 硫 化 碳 等 几 乎 不 溶 于 石 油 醚 本 剂 中 用 作 去 污 剂 消 毒 剂 4 氨 水 气 体 氨 的 水 溶 液 氨 水 易 挥 发 逸 出 有 强 烈 氨 的 刺 激 性 气 味 本 剂 中 用 作 中 和 剂 清 洗 助 剂 选 用 密 度 为 O.88g/cm 3 的 工 业 氨 水 三 实 验 仪 器 和 药 品 仪 器 : 烧 杯, 玻 璃 棒 药 品 : 丙 醇, 羧 甲 基 纤 维 素 钠, 苯 酚, 氨 水 四 实 验 内 容 配 方 ( 质 量 份 ) 洗 净 剂 ( 自 配 ) 0.75 丙 醇 20 羧 甲 基 纤 维 素 钠 苯 酚 3 氨 水 ( 密 度 O.88g/cm ) l 适 量 适 量 自 来 水 80 1 洗 净 剂 的 制 备 在 容 器 中 放 一 定 量 的 苯 酚, 慢 慢 地 加 入 氨 水, 搅 拌 混 匀 后 测 定 溶 液 地 PH 值, 待 其 PH 值 控 制 在 9 左 右 时, 便 停 止 加 氨 水, 使 混 合 液 呈 弱 碱 性 测 定 洗 净 剂 的 PH 值, 可 使 用 精 密 PH 试 纸 2 玻 璃 擦 净 剂 制 备 把 羧 甲 基 纤 维 素 钠 溶 解 于 水 中, 搅 拌 使 其 全 溶 后, 加 入 丙 醇 和 洗 净 剂, 并 继 续 搅 拌 混 匀 即 可 使 用 时, 可 用 洁 净 的 布 或 刷 子 蘸 取 少 量 本 剂 擦 洗, 也 可 喷 洗 或 冲 洗 五 实 验 结 果 与 分 析 可 以 用 产 品 擦 玻 璃, 检 验 产 品 性 能 实 验 中, 可 以 让 部 分 学 生 减 少 配 方 中 的 某 个 组 分, 不 同 产 品 进 行 对 比 103

107 参 考 文 献 1. 张 友 兰. 有 机 精 细 化 学 品 合 成 及 应 用 实 验 [M]. 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社, 龚 盛 昭. 精 细 化 工 实 验 与 实 训 [M]. 北 京 : 科 学 出 版 社, 冷 士 良. 精 细 化 工 实 验 技 术 [M]. 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社, 蔡 干 等. 有 机 精 细 化 学 品 实 验 [M]. 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社, 李 丽 娟. 化 工 实 验 及 开 发 技 术 [M]. 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社,