实验16 聚乙烯醇的缩醛化
一、实验目的
（1）了解高分子官能团反应的意义及大分子反应的限度。
（2）加深对聚合物化学反应原理的理解。
（3）掌握聚乙烯醇缩醛化的实验技术。
二、实验原理
聚乙烯醇（PVA）由于具有水溶性而用途受到限制，利用“缩醛化”可以减少其水溶性。聚乙烯醇可以纺制纤维，经甲醛进行缩醛反应得到聚乙烯醇缩甲醛纤维，即维纶。聚乙烯醇与丁醛缩合制得的聚乙烯醇缩丁醛，是制造安全玻璃夹层的原料，也是良好的黏合剂。
聚乙烯醇的缩醛反应采用酸为催化剂，催化剂可以是盐酸或甲酸。聚乙烯醇缩醛化反应的通式如下：
总有部分羟基不能起缩醛化反应。—R为—H（缩甲醛），—R为—CH2CH2CH3（缩丁醛）。
本实验以甲醛为反应剂，以盐酸为催化剂，对聚乙烯醇进行缩醛反应生成聚乙烯醇缩甲醛；以正丁醛为反应剂，以甲酸为催化剂，对聚乙烯醇进行缩醛反应生成聚乙烯醇缩丁醛。
三、实验材料和仪器
1.主要实验材料
聚乙烯醇、甲酸（85%）、盐酸（12.5mol/L）、甲醛水溶液（40%）、丁醛、氢氧化钠溶液（8%）、蒸馏水。
2.主要实验仪器
三口烧瓶、回流冷凝管、水浴、蒸气蒸馏装置、滴液漏斗、培养皿。
四、实验步骤
1.聚乙烯醇缩甲醛的制备
（1）在倒入装有回流冷凝管的250mL三口烧瓶中加入蒸馏水50mL、聚乙烯醇7g，搅拌下在100℃加热使聚合物溶解。
（2）将聚乙烯醇溶液降温至90℃，加入4.6mL甲醛水溶液（40%），搅拌15min后加入0.5mL 2.5mol/L盐酸，使溶液pH为1～3，90℃下搅拌约0.5h，体系逐渐变稠。当有气泡或絮状物产生时，迅速加入8%NaOH溶液1.5mL，再加30～40mL蒸馏水，调节pH至8～9，冷却降温，得透明黏稠液，即聚乙烯醇缩甲醛溶液。
2.聚乙烯醇缩丁醛的制备
（1）在装有回流冷凝管的250mL三口烧瓶中加入聚乙烯醇8.8g（0.2mol），再按聚乙烯醇：水=1：27（质量比）的比例加入水（238mL），并加入8.8g85%甲酸溶液。用水浴加热使聚乙烯醇全部溶解。
（2）将水浴温度控制在40～60℃，在聚乙烯醇溶液中加入7.8g丁醛（0.108mol），开动搅拌，约20min后即有白色产物出现。反应0.5h后结束反应。取出产物，依次用冷水、热水洗涤，产物放真空烘箱中干燥（60℃），得白色聚乙烯醇缩丁醛。
五、实验结果分析与讨论
（1）计算制得的聚乙烯醇缩丁醛的缩醛度。
（2）计算聚乙烯醇缩丁醛的产率。
（3）在聚乙烯醇缩合反应过程中，为什么要严格控制温度？
（王雅珍）