酸碱滴定法是目前测定胺类固化剂胺值的通用方法。胺类固化剂(伯胺、仲胺、叔胺)都是电子给予体,是碱性化合物,在两性或酸性溶剂中呈碱性反应。因此可利用其碱性,用酸标准溶液进行滴定来测定其含量,通常采用以下2种方法。
二、总胺值的测定方法(酸碱滴定法)
1、盐酸-乙醇(或异丙醇等)滴定法
此方法适用于碱性较大的脂肪胺,其原理为:
RNH2+HCl→RNH3+Cl-
R2NH+HCl→R2NH2+Cl-
R3N+HCl→R3NH+Cl-
2、高氯酸-乙酸滴定法
对于芳香胺、改性胺等碱性较弱的胺,在醇溶液中滴定时,终点变色不敏锐,滴定误差较大。采用高氯酸-乙酸滴定法则可获得更精确的结果,其原理为:
RNH2+HClO4→RNH3+ClO4-
R2NH+HClO4→R2NH2+ClO4-
R3N+HClO4→R3NH+ClO4-
从上述酸碱滴定原理可知,所测出的是胺类同化剂中所含伯胺、仲胺和叔胺的总胺值。它没有反应出所含的伯氨基、仲氨基和叔氨基的相对含量,因此无法依据此胺值求出胺中的活泼氢当量。显然,若能分别测出混胺中的伯氨基、仲氨基和叔氨基的含量,就能求出混胺的活泼氢当量及其理论用量。此外还可根据伯胺值的变化来控制改性反应的终点,而能保证改性胺质量的稳定性。
用于定量测定伯胺的方法中,主要是基于伯氨基与羰基的反应或胺与亚硝酸的反应。它主要包括伯氨基与羰基的反应或胺与亚硝酸的反应。
三、伯氨基含量的测定方法
用于定量测定伯胺的方法中,主要是基于伯氨基与羰基的反应或胺与亚硝酸的反应。
1、与羰基反应的测定方法
伯胺与醛或酮反应生成西弗碱和水,而仲胺和叔胺不发生此反应。测定生成的水量或所消耗的醛或酮的量,即可求出伯氨基的含量。
RNH2+R'CHO→RN=CHR’+H2O
伯胺醛西弗碱(醛缩胺)水
再用甲醇钠的吡啶标准溶液滴定过量的水杨醛,求出伯氨基耗用的水杨醛量,进而算出伯氨基的含量。也可将试样溶解于乙酸和二唔烷混和溶剂后,用2-乙基己醛的二恶烷标准溶液直接滴定。
2、亚硝酸法(范斯莱克法)
伯胺(主要是脂肪胺)与亚硝酸反应释出氮,而仲胺和叔胺与亚硝酸反应不释出氮。测定生成的N的体积,即可求出伯氨基含量。
RHN2+HNO2→ROH+H2O+N2↑
R2NH+HNO2→R2N-N=O+H2O
R3N+HNO2→R3N·HNO2
四、叔氨基的测定方法
在有伯胺、仲胺存在下测定叔胺含量时,可先使伯胺及仲胺与乙酸酐反应,生成乙酰化产物,以排除伯胺及仲胺的影响。
胺类环氧固化剂胺值测定(三)
乙酰化产物不显碱性,不能被酸中和。而叔胺不能产生乙酰化反应,但它可以与乙酸反应:
R3N+CH3COOH→R3NH+CH3COO-
该产物可用高氯酸-乙酸标准溶液滴定,过量的乙酸酐无干扰,有时可使终点更为敏锐。
R3NH+CH3COO-+HClO4→R3NH+ClO4-+CH3COOH
伯胺与醛反应生成的西弗碱不与CS2反应,叔胺也不与CS2反应。因此可先使混胺与醛反应后,再用CS2与之(仲胺)反应生成氨荒酸,然后用碱(如0.5mol/L的NaOH)标准溶液滴定,此时伯胺不起干扰。由测定仲胺所牛成的氨荒酸含量,即可算出仲氨基的含量。
五、仲氨基的测定方法
1、2-乙基己醛-二硫化碳法
伯胺及仲胺与CS2反应牛成氨荒酸
2、从酸碱滴定法测出的总胺值中减去伯氨基和叔氨基含量,也可得到仲氨基含量。
3、先测出仲氨基和叔氨基的合量,再减去叔氨基含量即得仲氨基含量。仲氨基和叔氨基合量的测定,可先使醛与混胺中的伯氨基反应,然后再用盐酸或高氯酸标准溶液滴定,即可测出仲氨基和叔氨基的合量。
4、先测出伯氨基和仲氨基的合量,再减去伯氨基含量,即可得到仲氨基的含量。伯氨基和仲氨基合量可用乙酸酐-吡啶乙酰化法测得,其中叔胺不起反应。
胺类环氧固化剂胺值测定(四)
测定水解后释放出的乙酸量,或水解所需的水量,即可算出伯氨基和仲氨基的合量。
活泼氢当量及混胺固化剂用量(理论值)的计算,是环氧固化剂胺值测定的重要内容。
六、活泼氢当量及混胺固化剂用量(理论值)的计算
1、定义及换算关系
1)混胺的胺值
混胺的总胺值-1g混胺中所含伯氨基、仲氨基和叔氨基的物质的量的总和,单位为mol/g。相当于中和1g混胺所需标准酸的物质的量,单位为mol/g。了方便计算,不推荐采用通常用的胺值单位(KOH)mg/g)。
混胺的伯胺值Va(-NH2)-1g混胺中所含伯氨基的物质的量,单位为mol/g。
胺类环氧固化剂胺值测定
混胺固化剂用量的计算按等物质的量的原则计算,主要包括1g混胺中伯氨基耗用环氧树脂的量、00g环氧树脂需用混胺量。
2、混胺固化剂用量的计算
按等物质的量的原则计算
1g混胺中伯氨基耗用环氧树脂的量
100g环氧树脂需用混胺量为
七、结论
1、建议采用伯胺值、仲胺值和叔胺值来表征混胺的氨基含量。
(1)可依此计算出混胺固化剂的理论片用量,为配比设计提供理论依据。
(2)可依此准确地控制混胺合成的终点,保证混胺生产质量的稳定。
2、推荐用下列方法测定伯胺值、仲胺值和叔胺值,但需进一步研究。
(1)用乙酸酐-高氯酸法测定叔胺值。
(2)用水杨醛-高氯酸法测定仲胺和叔胺的合量,减去叔胺值,即町求出仲胺值。
(3)用水杨醛-甲醇钠法测定伯胺值。
胺类环氧固化剂胺值测定方法的探讨
2009-04-20 13:17:33 作者:中国环氧网/中国环氧树脂行业在线 来源:www.epoxy-e.cn 文字:【大】【中】【小】
孙曼灵,郑高锋
(西北工业大学理学院应用化学系,陕西西安710072)
摘要:介绍了伯胺值、仲胺值和叔胺值的测定方法,以及改性胺固化剂理论用量的计算公式。 关键词:胺值;胺值测定方法;改性胺
中图分类号:TQ323.5 文献标识码:A 文章编号:1002-7432(2006)02-0030-04 0引言
胺类固化剂是在环氧树脂中应用最多的同化剂。由于未经改性的胺类固化剂存在许多缺点,如有的挥发性及毒性大;有的与环氧树脂相容性差;有的固化速度偏快;有的是固体,使用不便;有的易吸潮及CO2,使固化物表皮发白;有的脆性偏大等,已远远不能满足发展的需要。因此,国内外不断研制出大量各具特