尼龙66的合成实验报告.docx

尼龙 66 的合成实验报告班级：应 131-1 组别：第七组 组员：尼龙66的合成一、实验目的1、学习由环己醇（醇氧化物）制备环己酮（酮氧化物）原理、方法、实验操作2、学习由环己酮制备己二酸的原理、方法、实验操作3、学习尼龙66的制造工艺，应用，发展前途4、熟练准确的掌握有机实验的基本操作二、实验原理（一）尼龙66的性质尼龙66名为聚己二酸己二胺,为半透明或不透明的乳白色的热塑性结晶形聚合物，相对密度1.14,熔融温度255°C ,热分解温度大于370°C ,连续使用温度大于 105°C，因分子主键中含有强极性的酰胺基，而酰胺基间的氢键使分子间的结合力 较强，易使结构发生结晶化，具有较高的刚性、韧性（良好的力学性能）和优良的 耐磨性、自润滑性、染色性、耐油性及耐化学药品性和自熄性 ,其力学强度较高, 耐热性优良,耐寒性好 ,使用温度围宽［1］因此，尼龙66为热塑性树脂中发展最早、 产量最大的品种,其性能优良，也是化学纤维的优良聚合材料，应用围最广，因此产 量逐年增长 ,已位居五大工程塑料之首二）主要有关物质介绍1.环己酮环己酮（cyclohexanone），有机化合物，是六个碳的环酮，室温下为无色油状 液体，有类似薄荷油和丙酮的气味，久置颜色变黄。

微溶于水，可与大多数有机溶 剂混溶不纯物为浅黄色，随着存放时间生成杂质而显色，呈水白色到灰黄色，具 有强烈的刺鼻臭味易燃，与高热、明火有引起燃烧的危险，与氧化剂接触猛烈反 应，与空气混合爆炸极与开链饱和酮相同环己酮在工业上被用作溶剂以及一些氧 化反应的触发剂，也用于制取己二酸、环己酮树脂、己酰胺以及尼龙 2.己二酸己二酸（Adipicacid）又称肥酸，是一种白色的结晶体，有骨头烧焦的气味微 溶于水，易溶于酒精、乙醚等大多数有机溶剂当己二酸中的氧气含量高于14%时， 易产生静电引起着火己二酸是脂肪族二元酸中最有应用价值的二元酸，能发生成 盐反应、酯化反应、酰胺化反应等，并能与二元胺或二元醇缩聚成高分子聚合物， 其对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道有刺激作用己二酸是工业上具有重要意义的二 元羧酸，在化工生产、有机合成工业、医药、润滑剂制造等方面都有重要作用，也 是医药、酵母提纯、杀虫剂、香料等的原料，产量居所有二元羧酸中的第二位中 国对己二酸的需求量极大，国生产不能满足市场需求，因而每年都从国外大量进口三）尼龙66合成的反应原理尼龙 66的生产是通过羧基与氨基发生缩合反应生成酰胺基、同时生成小分子水 的一个放热反应过程,工业上一般采取两步法:首先己二胺和己二酸反应生成尼龙 66盐,然后尼龙66盐进行缩聚反应生成聚合物［2］，主要反应方程式如下：环己酮的合成己二酸的合成：0KMnO4 HOOC - CH2 - CH2 - CH2 - COOHOH'SOCl3尼龙66的合成：川uaco(CH2)A coa t \co(ch2\ conh (ch) nh」三、试剂及仪器试剂：浓硫酸、环己醇、重铬酸钠(NaCrO・2HO)、草酸、食盐、无水硫酸2 2 7 2 镁、沸石；高锰酸钾，氢氧化钠10% ，浓硫酸，亚硫酸钠(其中投料比为 环己酮: 高锰酸钾:氢氧化钠10%：浓硫酸=lg:3g:0.25ml:2.5ml)、活性炭；氧化亚砜、环己 烷、10%Na0H、5%己二胺溶液。

仪器：天平、电热套、水蒸气蒸馏装置、抽滤装置、分液漏斗、玻璃棒、圆底 烧瓶、烧杯、滤纸、酒精灯、表面皿、量筒、锥形瓶、铜丝钩、胶头滴管、pH试纸、 蒸发皿、玻璃棒蒸馏实验装置图如下:分液四、实验步骤及实验现象（一）环己酮的合成1•在250m l圆底烧瓶，放置56 ml水，慢慢加入9.3 ml浓硫酸，充分混合后，小 心加入9.8ml环己醇（0.133 mol）溶液冷至30°C以下过程现象：环己醇加入后，为乳白色浊液2. 在烧杯中将11.5g重铬酸钠溶解于6 ml水中将此溶液分数批加入圆底烧瓶中, 并不断振荡使充分混合氯化反应开始后，混合物迅速变热，并使橙红色的重铬酸 盐变成墨绿色的低价铬盐控制反应温度在60〜65C之间，（可用冷水浴或流水下 适当冷却）待前一批重铬酸盐的橙红色完全消失后，再加下一批加完后继续振 摇，直至温度有自动下降趋势再保温10min°10min后震荡烧瓶并观察其泡沫，若泡 沫呈微黄色或不为墨绿色时，加入少量草酸（约1g）使反应液完全变成墨绿色，以 破坏过量的重铬酸盐过程现象：溶液由橙色变为暗橙色，再变为墨绿色，当全部加入重铬酸盐且冷 却后，溶液为墨绿色，震荡后溶液边缘泡沫不为纯墨绿色稍偏暖色调，加入草酸 后，溶液变墨绿色，暗色调。

3. 在反应瓶加入60毫升水，再加几粒沸石，装成蒸馏装置，将环己酮与水一起 蒸馏出来（环己酮与水能形成恒沸点为95C的恒沸混合物）直至流出液不再混浊 后再多蒸10〜15ml （总收集约50ml），馏出液中加入约10g食盐（盐析）饱和馏出液, 转移至分液漏斗中在分液漏斗中静置后分出有机层，用无水硫酸镁干燥干燥后过 滤，进行蒸馏收集154〜156C的馏分（衡沸点1C围）环己酮产量5.6〜6.3g（产 率62%〜67%）纯粹环己酮沸点为155.65C，折光率n201.4507）过程现象：第一次蒸馏：加热8分钟后溶液微沸，温度开始升高后液体沸腾， 温度急剧上升温度平衡在95度左右然后有液滴流出，流出液滴呈油状第二次蒸馏：温度上升缓慢，温度平衡在 145 度左右开始蒸出馏分，未达到理 论沸点的原因是，蒸馏物质未到烧瓶的三分之一，不到其饱和蒸汽压水蒸气蒸馏 原理：任何与水不互溶，不反应的有机物质（常压蒸馏分离有困难的）都有一定的 饱和蒸汽压，所以总压力为所蒸馏物质的分压之和，因此通过蒸馏水带出所需的有 机物）（二）己二酸的合成1. 在 250ml 烧杯中，将计算量的高锰酸钾溶于 8 倍水中，加入自制环己酮，在 温水浴上将反应混合物温度升至30°C后，加入计算量（0.75ml） 10%氢氧化钠溶液， 摇荡或搅拌反应混合物，控制温度在45C（必要时水浴温热），并在此温度下用水 浴维持反应 1 小时。

过程现象：溶液呈褐色2•擦干烧杯外的水，直接放到电热套里加热，沸腾后保持5min，使反应完全3. 用玻璃棒蘸取一滴反应液于滤纸上，若在黑色二氧化锰周围仍出现紫色环， 可加入少量亚硫酸钠以除去过量的高锰酸钾，4. 重复操作3，直到不显紫环为止5. 吸滤反应混合物，用热水充分洗涤棕黑色沉淀6. 在蒸发皿中浓缩至环己酮体积的约7-8倍7•趁热小心用滴管加入浓硫酸，使pH为1〜2，若不足需补加8•冷却至室温使结晶完全，抽滤得己二酸白色晶体，熔点为152〜153C过程现象：第一次抽滤，母液为暖色，再次抽滤后溶液变澄清9.将产物防于蒸发皿上干燥至衡重三）尼龙66的合成1. 向配有回流冷凝管及酸气吸收专职的50ml烧瓶中加入1.5g干燥的己二酸和 3.6g氧化亚砜，将混合物在50〜60C水浴上加热3小时左右，待己二酸完全溶解，并 不再有气体放出后，改回流装置为蒸馏装置，减压蒸出过量的氧化亚砜，剩余物为 淡黄色的己二酰氯，加入36g环己烷，摇动溶解2. 向150ml烧杯加入40ml5%己二胺（1,6-己二胺）水溶液，加入2ml20%Na0H溶液， 小心地将40ml5%己二酰氯的环己烷溶液沿着略微倾斜的烧杯壁倾入溶液中，将会形 成两层，且在液-液界面处立即形成聚合物膜，用一只铜丝钩缓缓地清楚攀住烧杯四 壁的聚合物丝，然后钩住这团物质的中心，慢慢地提升铜丝，使聚酰胺得以不断生 成，并可拉出好几尺长的一股线，用水将这股线洗涤几次，放置纸上晾干。

3. 用一段铜丝将两相系统的剩余部分剧烈搅拌，再形成一些聚合物，浸出液体， 倒入废物桶用水充分洗涤聚合物，并放置干燥，合并以上得到的尼龙线称重本实验只进行尼龙66前体的合成五、实验注意事项（一）环己酮的合成1. 环己酮的制备中，硫酸氧化环己醇是一个放热反应，必须严格控制反应温度 温度过高，反应过快、激烈，不易控制且生成物环己酮会部分断裂生成己二酸，温 度过低，氧化反应速度慢，反应时间太长，而且可能积累更多未反应的铬酸，当铬 酸达到一定浓度时，氧化反应会进行得非常剧烈，有失控的危险2. 铬酸钠溶液需分批加入且应不断搅拌，反应物橙色消失后即氧化剂反应消耗 后，再进行加入，控制氧化剂加入的速度为避免氧化剂蓄积以至蓄积到一定量时发 生剧烈反应，温度升高过快；同时，勿使氧化反应进行得过于猛烈，否则产生环己 酮将进一步遭受氧化而发生碳链断裂3. 加入草酸的原因时为了除去过量氧化剂，防止再蒸馏操作时，温度升高而发 生氧化反应，造成碳链断裂而损失4. 环己酮的合成时，水的馏出量不宜过多，否则即使使用盐析，仍不可避免有 少量环己酮溶于水中而损失掉，若馏分太多，应重新蒸馏在进行蒸馏操作时， 都不可蒸干，至少保证烧瓶为湿润的，否则残留固体会喷射、跳蹦，甚至会使烧瓶 炸裂。

5 .在蒸馏前应除掉硫酸镁，因为无水硫酸镁与水的结合为可逆反应，而下一步 操作为水蒸气蒸馏补充：一般实验中无水硫酸镁用量为每10ml溶液用0.5~lg）6.分离环己酮除了用水蒸气蒸馏法外，还可以利用萃取的方法进行分离，即加 入一定量的水，使无机盐全溶于水后，再加入有机溶剂萃取，最后进行水洗、干燥、 蒸馏即可7•第一次蒸馏，进行普通蒸馏操作即可，因为其产品沸点为95°C 了，而后需用 水蒸气蒸馏法，因为其收集的馏分为155C左右，超过140C的的产品进行分馏时一 般均用水蒸气蒸馏法，为避免直型冷凝管水冷却导致玻璃温差大而炸裂使用前 应干燥蒸馏设备）8.最后一次蒸馏时的接收瓶不应用广口瓶，由于本次试验蒸馏后的物质后续还 要用，为避免转移过程中造成的损失，因此可用小烧杯接收二）己二酸的合成1. 根据环己酮产品的量，计算高锰酸钾、氢氧化钠、浓硫酸的量2. 关于氧化剂的选择本实验使用的是碱性高锰酸钾，原则上也可以使用浓硫 酸、酸性或中性高锰酸钾，但浓硫酸的氧化性太强会使己二酸进一步氧化，使其质 量下降，同时，锰盐难回收；关于高锰酸钾的选择，高锰酸钾可被还原成二氧化锰， 且碱性条件下氧化有机物速度快，锰盐也易回收利用。

3. 沸腾后保持5min是为了使二氧化锰凝聚成大分子，其后比较容易分离4. 除去过量的高锰酸钾使用少量的亚硫酸钠原则上也可使用浓硫酸，因为高 锰酸钾及其还原产物二氧化锰都为强氧化剂，且都很难用水除掉，而不用浓硫酸的 原因是，浓硫酸与二氧化锰反应需加热，而此条件下己二酸溶解度增大，不利于其 结晶析出及分离，因而二氧化锰会杂于己二酸中；而用亚硫酸钠则无需加热，且生成物为无色的硫酸锰溶液5•抽滤时需加少量热水，充分洗涤棕黑色沉淀，但不需加太多水，10ml左右即 可，否则后进行蒸发浓缩会耗费太多时间6. 最后抽滤时最好不用母液清洗，但需用清水洗涤充分洗涤以除去产品中在蒸 发过程中也无法去除的物质（如残留的酸）以提高产品质量抽滤时，布氏漏斗 坡面应朝向连接胶管的孔，防止液体流出过慢时沿壁被吸到孔里7. 在电热套上干燥己二酸产品时，温度要从低到高依次增加，防止局部过热六、实验数据处理高锰酸钾氢氧化钠浓硫酸亚硫酸钠己二酸13.10g （理论计算13.05g）1.00ml （理论计算1.0875ml）10.9ml （理论计 算 10.875ml）0.0g2.40g2.己二酸的合成上一步馏出的产品为115.20-110.85=4.35g,根据投料比计算其他试剂的加入量（一）原始数据记录1.环己酮的。