1、 精细化工实验湖南农业大学理学院应用化学系主讲教师：黄高山教授一、课程的性质与任务n精细化工实验是应化专业本科学生在学习了一定的有机化学、化工原理、精细化工工艺学等基础理论后必修的一门实验课程。n通过本课程的学习，培养学生运用所学的理论，分析和解决实际问题的能力，在理论与实践结合的过程中，巩固和加深对所学理论课程的理解。二、实验的目的与基本要求n通过专业实验的训练，培养学生从事实验研究的初步能力，即对实验现象有较敏锐的观察能力，运用各种实验手段正确获取实验数据的能力，分析和归纳实验数据的能力，由实验数据和实验现象实事求是地得出结论，并提出自己见解的能力。让学生初步掌握一些有关化工专业的实验研究
2、方法和实验技术，力求在实验中接触一些新的测试技术和手段，掌握一般的精细化学品制备技术，为将来从事精细化学品的研究、开发和生产打下坚实的实验基础。三、实验考核方式及办法n1.考核方式n考查。n2实验成绩评分办法n（1）实验成绩占课程总成绩的30%；n（2）实验成绩由实验课的平时成绩即学生在每次实验中的到课率、操作规范、实验报告等内容记分，不单独进行考查。四、实验项目一览表n序号 实验项目名称 实验类型实验要求 学时 1十二烷基二甲基氧化胺的合成 验证性 必做 4 2物质粘度的测定 验证性 必做 4 3纸张上光油配制及紫外光固化实验 综合性 必做 4 4酸值的测定验证性 必做 4 5雪花膏的配制
3、验证性 必做 4 6无氰碱性镀锌添加剂DE的合成 验证性 必做 4实验一 十二烷基二甲基氧化胺的合成 n一、目的要求n掌握氧化胺类两性表面活性剂的合成及应用二、实验原理n二、实验原理n1.主要性质和用途n十二烷基二甲基氧化胺是叔胺氧化生成的氧化胺，分子含中的NO基团，可与水形成氢键，该基团构成了氧化胺类表面活性剂的亲水基。在溶液中，当PH7时，十二烷基二甲基氧化胺是非离子表面活性剂，当PH3时，它是以阳离子形成存在的。n C12H25N O+H+C12H25NOHn CH3 CH3n +nC12H25NO+H+C12H25 NOHn n CH3 CH3 n氧化胺与各类表面活性剂有良好的配伍性。
4、它是低毒、低刺激性、易生物降解的产品，具有良好的发泡性、稳泡性和增稠性能，常用于香波、溶剂、餐具洗涤剂等配制中。n2.合成原理n工业生产上目前都采用双氧水氧化叔胺的工艺路线，反应过程中，双氧水过量，反应后用亚硫酸钠将其除去。反应方程式为：n CH3 nC12H25N +H2O2 C12H25NO+H2O n CH3n反应温度通常控制在6080，产品为无色或微黄色透明体，质量分数1%水溶液的PH=68，游离胺质量分数不高于1.5%。CH3CH3三、仪器与试剂n集热式恒温磁力搅拌器，四口烧瓶（250ml），球形冷凝管，温度计（0100），滴淀漏斗（60ml）。n十二烷基二甲基胺，双氧水，异丙醇，柠
5、檬酸，亚硫酸钠。四、实验内容n在装有搅拌器，回流冷凝管，温度计和滴液漏斗的250ml四（三）口烧瓶中加入42.6g十二烷基二甲基胺和0.6g柠檬酸，滴液漏斗中加入27.2g质量分数30%的双氧水，开动搅拌，升温到60，于40min内将双氧水均匀滴入反应体系。然后将反应物升温到80，回流反应约3h。反应过程中，体系粘度会不断增加，当搅拌状况不好时，将24g水和20g异丙醇的混合物加入搅拌均匀。反应物降温到40时，加入4g亚硫酸钠，搅拌均匀后出料盛入广口瓶中备用。清洗实验玻璃仪器，整理好实验台面。五、注意事项n1.质量分数30%双氧水对皮肤有腐蚀性，切勿溅到手上。n2.双氧水滴速不宜过快，以免产生
6、积累，使反应不平稳，造成逸料。六、实验报告n实验报告内容n实验目的n学生姓名 实验地点 实验时间 实验环境n1实验题目n2.实验原理n3.实验仪器与试剂n4.实验内容（操作步骤）n5.实验结果n6.注意事项n7.思考题七、思考题n为什么加入水和异丙醇的混合物 有利于搅拌？实验二 物质粘度的测定n一、目的要求n掌握粘性液态物质粘度的测定方法二、实验原理n表面活性剂、胶粘计、涂料等产品的一个重要物性检验指标就是粘度。n本实验拟使用NDJ79型旋转式粘度计测定十二烷基二甲基氧化胺的粘度值。仪器的驱动是靠一个微型的同步电动机，它以750r.min1的恒速旋转，几乎不受载荷和电源电压变化的影响。电动机的
7、壳体采用悬挂式来安装，它通过转轴和挂钩带动转筒旋转。当转筒在被测液体中旋转受到粘滞阻力作用时，产生反作用而使电动机壳体偏转，电动机壳体与两根具有正反力矩的金属游丝相连，壳体的转动使游丝产生扭矩，当游丝的力矩与粘滞阻力矩达到平衡时，与电动机壳体相连接的指针便在刻度盘上指示出某一数值，此数值与转筒所受粘滞阻力成正比，于是刻度读数乘上转筒因子就表示动力粘度的量值。三、仪器与试剂旋转式粘度计简图旋转式粘度计简图NDJ79型旋转式粘度计 11柱座；柱座；22电源插座；电源插座；33电源开关；电源开关；44安放测定器的托架；安放测定器的托架；55悬吊转筒的挂悬吊转筒的挂钩；钩；66读数指针；读数指针；77
8、同步电动机；同步电动机；88指指针调零螺丝；针调零螺丝；99具有反射镜的刻度盘；具有反射镜的刻度盘；1010测定器；测定器；1111温度计；温度计；1212、1313、1414因子分别为因子分别为1 1、1010和和100100的转筒。的转筒。四、实验内容n1.将粘度计电源插头接上220伏50赫兹交流电源；n2.调整零点。开启电源开关，使电动机在空载时旋转，待稳定后用调零螺丝将指针调到刻度为零点，关闭开关。n3.将被测液体小心地注入测定器，直到液面达到锥形面下部边缘为止，约需液体15ml左右。将转筒浸入液体直到完全浸没为止，连上专用温度计，接通恒温水源，将测定器放在粘度计托架上，并将转筒悬挂于
9、挂钩上。n4.开启电源开关，起动电动机，转筒从开始晃动到对准中心。为加速对准中心，可将测定器在托架上向前后左右微量移动。n5.当指针稳定后即可读数，将所用转筒的因子乘以刻度读数即得PaS表示的粘度。如果读数小于10格，应当调换直径大一号的转筒。n6.记下读数后，关闭电源开关，将测定器内孔和转筒洗净擦干。五、注意事项n1.开启电源开关后，电动机就应起动旋转，如负荷过大或其他原因迟迟不能起动，就应关闭电源开关，查找原因后再开，以免烧毁电动机和变压器。n2.电动机不得长时间连续运转，以免损坏。n3.使用前和使用后都应将转筒及测定器洗净擦干，以保证测量精度。六、实验报告n实验报告内容n实验目的n学生姓
10、名 实验地点 实验时间 实验环境n1实验题目n2.实验原理n3.实验仪器与试剂n4.实验内容（操作步骤）n5.实验结果n6.注意事项n7.思考题七、思考题n表面活性剂的作用原理是什么？实验三纸张上光油配制及紫外光固化实验n一、目的要求n了解和掌握紫外光固化涂料纸张上光油配制及固化工艺实验二、实验原理n紫外光固化涂料在20世纪60年代由德国拜耳公司率先开发并用于竹木地板上，随后在世界范围内得到广泛研究和开发，现已成功地在竹木地板、家具、电子光盘、光纤、汽车、家用电器，彩色包装等许多领域得到应用。由于其为高固含量涂料，具有环保、快速固化、节能等优点，于20世纪80年代起在我国得到长足发展。紫外光固
11、化涂料由含不饱和键的齐聚物，不饱和单体，光引发剂和其他助剂组成，在UV光照下引起自由基链式反应使涂料快速固化。UV纸张上光油是紫外光固化涂料在纸上的应用。三、主要仪器和试剂n紫外光固化试验仪，加热用电炉，架盘天平，秒表，100ml烧杯带玻棒，小型毛刷，光滑铜板纸等。nEA（环氧丙烯酸树脂），TMPTA（三羟甲基丙烷三丙烯酸酯），DPGDA（二乙二醇二丙烯酸酯），TPGDA（三丙二醇二丙烯酸酯），BP（二苯甲酮），UV1173（2羟基2甲基1苯基1丙酮），光敏增感剂（P113115），无水乙醇等。四、实验内容n上光油配方（质量百分数）：EA 40%DEGDA 20%TMPTA 15%nTPGDA
12、 10%BP 5%UV1173 2%n增感剂 8%流平剂 少许n按顺序按比例加入上述组份（共配20g），在4050恒温水浴中加热溶解后，马上取出冷却至室温。用小毛刷蘸少许涂料均匀涂抹于纸张上置于紫外光下照射，用秒表控制时间在2秒左右取出，以感觉不沾手为固化完全，如固化不充分可再增加时间。记录固化时间。可重复做23次。实验完后，涂料收集在一起，用无水乙醇将毛刷和烧杯清洗干净。五、注意事项n1.如所配涂料太粘稠不好涂刷，可加入约10%无水乙醇溶解稀释。n2.切忌手、皮肤在紫外光下照射。n3.手上如沾有上光油，用无水乙醇洗后再用肥皂清洗干净。六、实验报告n实验报告内容n实验目的n学生姓名 实验地点
13、实验时间 实验环境n1实验题目n2.实验原理n3.实验仪器与试剂n4.实验内容（操作步骤）n5.实验结果n6.注意事项n7.思考题七、思考题n怎样确定光紫外光固化完全？实验四 酸值的测定n一、目的要求n掌握用NaOH标准溶液滴定法测有机物的酸值方法二、实验原理n在有机物或有机合成实验中经常要测定酸值，籍此可以测定如植物油中的酸价以判别油脂是否腐败变质，酯化反应进行程度等等。本实验采用NaOH标准溶液滴定有机物中的酸值，结果以 mg KOH/g表示。三、主要仪器和试剂n 仪器：锥形瓶：100毫升或250毫升，滴定管（碱式）50毫升，滴定台架，试剂瓶，分析天平、架盘天平等。n试剂：邻苯二甲酸氢钾（
14、AR），氢氧化钠标准溶液（0.1mol/L），精制中性乙醇溶液（95%），酚酞指示剂（1%乙醇溶液），被测物：EA树脂。四、实验内容n1.先按基础化学实验方法用邻苯二甲酸氢钾标定氢氧化钠标准溶液浓度。准确称取邻苯二甲酸氢钾两份，每份重0.40.6g，分别放入250ml锥形瓶中，各加30ml无CO2蒸馏水加热溶解，加2滴酚酞指示剂，用待标定的NaOH滴定至终点，记录NaOH体积（ml），按下式计算NaOH准确浓度。nCNaOH=（MKHP=204.2）n2.然后称取待测试样约5克（精确度0.0002克）置于100毫升（250ml）锥形瓶中，加入20毫升中性精制乙醇溶解，如溶解慢可适度加热（用水浴
15、），再加3滴酚酞指示液，用氢氧化钠标准溶液（0.1mol/L）滴定至粉红色出现，维持10秒不褪色，即为终点，读取所耗NaOH毫升数。n酸值按下式计算 酸值=（mgKOH/g）n式中：V消耗NaOH标准溶液体积，ml；nCNaOH标准溶液浓度，mol/Ln m样品质量，g；n56.11KOH相对分子质量五、注意事项n1.如样品溶解度小，可于水浴上摇动加热。n2.除指示剂外，每种物质均需精确量取或称取。六、实验报告n实验报告内容n实验目的n学生姓名 实验地点 实验时间 实验环境n1实验题目n2.实验原理n3.实验仪器与试剂n4.实验内容（操作步骤）n5.实验结果n6.注意事项n7.思考题七、思考题
16、n实验过程中为什么要用无CO2蒸馏水？实验五雪花膏的配制n一、目的要求n了解雪花膏配制原理和各组份的作用，掌握雪花膏的配制方法二、实验原理和护肤机理n 雪花膏通常是以硬脂酸皂为乳化剂的水包油型乳化体系。水相中含有多元醇等水溶性物质，油相中含有脂肪酸，高级脂肪醇，多元醇脂肪酸酯等作非水溶性物质，当雪花膏被涂于皮肤上，吸水性的多元醇与油性组分共同形成一个控制表皮水分过快蒸发的保护膜，它隔离了皮肤与空气的接触，避免皮肤在干燥环境中由于表皮水分过快蒸发导致的皮肤干燥。在配方中也可以加入一些可被皮肤吸收的营养性物质。n雪花膏的基础配方为：硬脂酸皂（质量分数3.07.5%），硬脂酸（1020%），多元醇（
17、520%），水（6080%）。三、主要仪器和试剂n仪器：烧杯（250ml），电动搅拌器，温度计，架盘天平，电炉，水浴锅n药品：硬脂酸，单甘酯，白油，甘油、KOH，防腐剂凯松，香精等四、实验内容n1.配方：硬脂酸 12.5%单甘酯1%，甘油8%，白油1%，KOH 0.4%，防腐剂凯松0.05%，香精0.4%，水至100%。n2.配制：n将水相（KOH，甘油溶入水中）加热至8590n将油相（硬脂酸，单甘酯，白油）加热至8085n将倒入中，搅拌（30min），边搅拌边自然冷却n在4050时，加入香精，凯松，搅匀溶解即可。五、注意事项n1.实验配制雪花膏50克即可，此时可用玻璃棒代替搅拌机人工搅拌。n
18、2.降温至55以下，继续搅拌使油相分数更细。n3.降温过程中，粘度逐渐增大，搅拌带入膏体的气泡不易逸出，此时搅拌可放慢些。n4.使用工业一级硬脂酸，可使产品色泽及储存稳定性提高。六、实验报告n实验报告内容n实验目的n学生姓名 实验地点 实验时间 实验环境n1实验题目n2.实验原理n3.实验仪器与试剂n4.实验内容（操作步骤）n5.实验结果n6.注意事项n7.思考题七、思考题n雪花膏的配制原理是什么？实验六无氰碱性镀锌添加剂DE的合成n一、目的要求n掌握无氰碱性镀锌添加剂DE的合成工艺。二、实验原理CH2CHOCH2ClNHCH3CH3+NCH3CH3CH2CHCH2N+OHClCH3CH3NC
19、H3CH3CH2CHCH2CH2CHCH2ClOHCH3N+OHCH3nCH3NCH3CH2CHCH2OHCl开环加成：季铵化反应：二甲胺过量的情况下，可能有副反应：CH2CHCH2OCl+CH3NHCH32NCH3CH3CH2CHOHCH2NCH3CH3+ClH三、主要仪器和试剂n仪器：恒温磁力搅拌器，四口烧瓶（250ml），球形冷凝管，温度计（0100），滴液漏斗（100ml）。n药品：二甲胺(40%)，环氧氯丙烷四、实验内容n二甲胺极易挥发，反应是强烈的放热反应，因此反应在带有磁力搅拌及回流冷凝的三（四）口瓶进行。先向三口瓶中加入56g二甲胺，在水浴锅中冷却，打开回流冷凝管的冷却水，在搅拌的情况下，用滴液漏斗滴加51g环氧氯丙烷，加入口要插入液面下，使混合良好，并控制滴加速度，加强冷却，滴加前1/3的量时，物料温度控制在2535 C。滴加完后，物料恒温控制在8595 C，保温反应1小时。终点反应液pH值=78。五、注意事项n环氧氯丙烷对皮肤有腐蚀性，切勿溅到手上 六、实验报告n实验报告内容n实验目的n学生姓名 实验地点 实验时间 实验环境n1实验题目n2.实验原理n3.实验仪器与试剂n4.实验内容（操作步骤）n5.实验结果n6.注意事项n7.思考题七、思考题n无氰碱性镀锌添加剂DE的合成工艺是什么？
