1、尼龍66的合成 尼龍66的合成實驗報告 班級：應131-1 組別：第七組組員： 尼龍66的合成一、實驗目的1、學習由環己醇(醇氧化物)制備環己酮(酮氧化物)原理、方法、實驗操作。2、學習由環己酮制備己二酸的原理、方法、實驗操作。3、學習尼龍66的制造工藝，應用，發展前途。4、熟練準確的掌握有機實驗的基本操作。二、實驗原理（一）尼龍66的性質尼龍66名為聚己二酸己二胺,為半透明或不透明的乳白色的熱塑性結晶形聚合物,相對密度1.14,熔融溫度255 ,熱分解溫度大于370 ,連續使用溫度大于105 ，因分子主鍵中含有強極性的酰胺基，而酰胺基間的氫鍵使分子間的結合力較強，易使結構發生結晶化，具有較高

2、的剛性、韌性（良好的力學性能）和優良的耐磨性、自潤滑性、染色性、耐油性及耐化學藥品性和自熄性 ,其力學強度較高,耐熱性優良,耐寒性好 ,使用溫度范圍寬1。因此，尼龍66為熱塑性樹脂中發展最早、產量最大的品種,其性能優良，也是化學纖維的優良聚合材料，應用范圍最廣，因此產量逐年增長 ,已位居五大工程塑料之首。（二）主要有關物質介紹1.環己酮 環己酮（cyclohexanone），有機化合物，是六個碳的環酮，室溫下為無色油狀液體，有類似薄荷油和丙酮的氣味，久置顏色變黃。微溶于水，可與大多數有機溶劑混溶。不純物為淺黃色，隨著存放時間生成雜質而顯色，呈水白色到灰黃色，具有強烈的刺鼻臭味。易燃，與高熱、明

3、火有引起燃燒的危險，與氧化劑接觸猛烈反應，與空氣混合爆炸極與開鏈飽和酮相同。環己酮在工業上被用作溶劑以及一些氧化反應的觸發劑，也用于制取己二酸、環己酮樹脂、己內酰胺以及尼龍。2.己二酸 己二酸（Adipicacid）又稱肥酸，是一種白色的結晶體，有骨頭燒焦的氣味。微溶于水，易溶于酒精、乙醚等大多數有機溶劑。當己二酸中的氧氣含量高于14%時，易產生靜電引起著火。己二酸是脂肪族二元酸中最有應用價值的二元酸，能發生成鹽反應、酯化反應、酰胺化反應等，并能與二元胺或二元醇縮聚成高分子聚合物，其對眼睛、皮膚、粘膜和上呼吸道有刺激作用。己二酸是工業上具有重要意義的二元羧酸，在化工生產、有機合成工業、醫藥、潤

4、滑劑制造等方面都有重要作用，也是醫藥、酵母提純、殺蟲劑、香料等的原料，產量居所有二元羧酸中的第二位。中國對己二酸的需求量極大，國內生產不能滿足市場需求，因而每年都從國外大量進口。（三）尼龍66合成的反應原理尼龍 66的生產是通過羧基與氨基發生縮合反應生成酰胺基、同時生成小分子水的一個放熱反應過程,工業上一般采取兩步法:首先己二胺和己二酸反應生成尼龍 66鹽,然后尼龍66鹽進行縮聚反應生成聚合物2，主要反應方程式如下：環己酮的合成： 己二酸的合成： 尼龍66的合成： 三、試劑及儀器試劑：濃硫酸、環己醇、重鉻酸鈉（Na2Cr2O7·2H2O）、草酸、食鹽、無水硫酸鎂、沸石；高錳酸鉀，氫氧

5、化鈉10% ，濃硫酸，亞硫酸鈉（其中投料比為 環己酮:高錳酸鉀:氫氧化鈉10%:濃硫酸=1g:3g:0.25ml:2.5ml）、活性炭；氧化亞砜、環己烷、10%NaOH、5%己二胺溶液。儀器：天平、電熱套、水蒸氣蒸餾裝置、抽濾裝置、分液漏斗、玻璃棒、圓底燒瓶、燒杯、濾紙、酒精燈、表面皿、量筒、錐形瓶、銅絲鉤、膠頭滴管、pH試紙、蒸發皿、玻璃棒。蒸餾實驗裝置圖如下:萃取步驟及裝置圖四、實驗步驟及實驗現象（一）環己酮的合成1.在250ml圓底燒瓶內，放置56 ml水，慢慢加入9.3 ml濃硫酸，充分混合后，小心加入9.8ml環己醇（0.133 mol）。溶液冷至30以下。過程現象：環己醇加入后，為

6、乳白色濁液。2.在燒杯中將11.5g重鉻酸鈉溶解于6 ml水中。將此溶液分數批加入圓底燒瓶中，并不斷振蕩使充分混合。氯化反應開始后，混合物迅速變熱，并使橙紅色的重鉻酸鹽變成墨綠色的低價鉻鹽。控制反應溫度在6065之間，（可用冷水浴或流水下適當冷卻）。待前一批重鉻酸鹽的橙紅色完全消失后，再加下一批。加完后繼續振搖，直至溫度有自動下降趨勢再保溫10min。10min后震蕩燒瓶并觀察其泡沫，若泡沫呈微黃色或不為墨綠色時，加入少量草酸（約1g）使反應液完全變成墨綠色，以破壞過量的重鉻酸鹽。過程現象：溶液由橙色變為暗橙色，再變為墨綠色，當全部加入重鉻酸鹽且冷卻后，溶液為墨綠色，震蕩后溶液邊緣泡沫不為純墨

7、綠色稍偏暖色調，加入草酸后，溶液變墨綠色，暗色調。3.在反應瓶內加入60毫升水，再加幾粒沸石，裝成蒸餾裝置，將環己酮與水一起蒸餾出來（環己酮與水能形成恒沸點為95的恒沸混合物）。直至流出液不再混濁后再多蒸1015ml（總收集約50ml），餾出液中加入約10g食鹽（鹽析）飽和餾出液，轉移至分液漏斗中在分液漏斗中靜置后分出有機層，用無水硫酸鎂干燥。干燥后過濾，進行蒸餾收集154156的餾分（衡沸點1范圍）。（環己酮產量5.66.3g（產率62%67%）。純粹環己酮沸點為155.65，折光率n201.4507）過程現象：第一次蒸餾：加熱8分鐘后溶液微沸，溫度開始升高。后液體沸騰，溫度急劇上升。溫度平

8、衡在95度左右。然后有液滴流出，流出液滴呈油狀。第二次蒸餾：溫度上升緩慢，溫度平衡在145度左右開始蒸出餾分，未達到理論沸點的原因是，蒸餾物質未到燒瓶的三分之一，不到其飽和蒸汽壓。（水蒸氣蒸餾原理：任何與水不互溶，不反應的有機物質（常壓蒸餾分離有困難的）都有一定的飽和蒸汽壓，所以總壓力為所蒸餾物質的分壓之和，因此通過蒸餾水帶出所需的有機物） （二）己二酸的合成1.在250ml燒杯中，將計算量的高錳酸鉀溶于8倍水中，加入自制環己酮，在溫水浴上將反應混合物溫度升至30后，加入計算量（0.75ml）10%氫氧化鈉溶液，搖蕩或攪拌反應混合物，控制溫度在45（必要時水浴溫熱），并在此溫度下用水浴維持反應

9、1小時。過程現象：溶液呈褐色。2.擦干燒杯外的水，直接放到電熱套里加熱，沸騰后保持5min，使反應完全。3.用玻璃棒蘸取一滴反應液于濾紙上，若在黑色二氧化錳周圍仍出現紫色環，可加入少量亞硫酸鈉以除去過量的高錳酸鉀，4.重復操作3，直到不顯紫環為止。5.吸濾反應混合物，用熱水充分洗滌棕黑色沉淀。6.在蒸發皿中濃縮至環己酮體積的約7-8倍。7.趁熱小心用滴管加入濃硫酸，使pH為12，若不足需補加。8.冷卻至室溫使結晶完全，抽濾得己二酸白色晶體，熔點為152153。過程現象：第一次抽濾，母液為暖色，再次抽濾后溶液變澄清。9.將產物防于蒸發皿上干燥至衡重。（三）尼龍66的合成1.向配有回流冷凝管及酸氣

10、吸收專職的50ml燒瓶中加入1.5g干燥的己二酸和3.6g氧化亞砜，將混合物在5060水浴上加熱3小時左右，待己二酸完全溶解，并不再有氣體放出后，改回流裝置為蒸餾裝置，減壓蒸出過量的氧化亞砜，剩余物為淡黃色的己二酰氯，加入36g環己烷，搖動溶解。2.向150ml燒杯內加入40ml5%己二胺（1,6-己二胺）水溶液，加入2ml20%NaOH溶液，小心地將40ml5%己二酰氯的環己烷溶液沿著略微傾斜的燒杯壁傾入溶液中，將會形成兩層，且在液-液界面處立即形成聚合物膜，用一只銅絲鉤緩緩地清楚攀住燒杯四壁的聚合物絲，然后鉤住這團物質的中心，慢慢地提升銅絲，使聚酰胺得以不斷生成，并可拉出好幾尺長的一股線，

11、用水將這股線洗滌幾次，放置紙上晾干。3.用一段銅絲將兩相系統的剩余部分劇烈攪拌，再形成一些聚合物，浸出液體，倒入廢物桶。用水充分洗滌聚合物，并放置干燥，合并以上得到的尼龍線稱重。本實驗只進行尼龍66前體的合成。五、實驗注意事項（一）環己酮的合成1. 環己酮的制備中，硫酸氧化環己醇是一個放熱反應，必須嚴格控制反應溫度。溫度過高，反應過快、激烈，不易控制且生成物環己酮會部分斷裂生成己二酸，溫度過低，氧化反應速度慢，反應時間太長，而且可能積累更多未反應的鉻酸，當鉻酸達到一定濃度時，氧化反應會進行得非常劇烈，有失控的危險。2.鉻酸鈉溶液需分批加入且應不斷攪拌，反應物橙色消失后即氧化劑反應消耗后，再進行

12、加入，控制氧化劑加入的速度為避免氧化劑蓄積以至蓄積到一定量時發生劇烈反應，溫度升高過快；同時，勿使氧化反應進行得過于猛烈，否則產生環己酮將進一步遭受氧化而發生碳鏈斷裂。3. 加入草酸的原因時為了除去過量氧化劑，防止再蒸餾操作時，溫度升高而發生氧化反應，造成碳鏈斷裂而損失。4.環己酮的合成時，水的餾出量不宜過多，否則即使使用鹽析，仍不可避免有少量環己酮溶于水中而損失掉，若餾分太多，應重新蒸餾。（在進行蒸餾操作時，都不可蒸干，至少保證燒瓶為濕潤的，否則殘留固體會噴射、跳蹦，甚至會使燒瓶炸裂。）5 .在蒸餾前應除掉硫酸鎂，因為無水硫酸鎂與水的結合為可逆反應，而下一步操作為水蒸氣蒸餾。（補充：一般實驗

13、中無水硫酸鎂用量為每10ml溶液用0.51g）6.分離環己酮除了用水蒸氣蒸餾法外，還可以利用萃取的方法進行分離，即加入一定量的水，使無機鹽全溶于水后，再加入有機溶劑萃取，最后進行水洗、干燥、蒸餾即可。7.第一次蒸餾，進行普通蒸餾操作即可，因為其產品沸點為95了，而后需用水蒸氣蒸餾法，因為其收集的餾分為155左右，超過140的的產品進行分餾時一般均用水蒸氣蒸餾法，為避免直型冷凝管水冷卻導致玻璃溫差大而炸裂。（使用前應干燥蒸餾設備）8.最后一次蒸餾時的接收瓶不應用廣口瓶，由于本次試驗蒸餾后的物質后續還要用，為避免轉移過程中造成的損失，因此可用小燒杯接收。（二）己二酸的合成1.根據環己酮產品的量，計

14、算高錳酸鉀、氫氧化鈉、濃硫酸的量。2.關于氧化劑的選擇。本實驗使用的是堿性高錳酸鉀，原則上也可以使用濃硫酸、酸性或中性高錳酸鉀，但濃硫酸的氧化性太強會使己二酸進一步氧化，使其質量下降，同時，錳鹽難回收；關于高錳酸鉀的選擇，高錳酸鉀可被還原成二氧化錳，且堿性條件下氧化有機物速度快，錳鹽也易回收利用。3.沸騰后保持5min是為了使二氧化錳凝聚成大分子，其后比較容易分離。4.除去過量的高錳酸鉀使用少量的亞硫酸鈉。原則上也可使用濃硫酸，因為高錳酸鉀及其還原產物二氧化錳都為強氧化劑，且都很難用水除掉，而不用濃硫酸的原因是，濃硫酸與二氧化錳反應需加熱，而此條件下己二酸溶解度增大，不利于其結晶析出及分離，因

15、而二氧化錳會雜于己二酸中；而用亞硫酸鈉則無需加熱，且生成物為無色的硫酸錳溶液。5.抽濾時需加少量熱水，充分洗滌棕黑色沉淀，但不需加太多水，10ml左右即可，否則后進行蒸發濃縮會耗費太多時間。6.最后抽濾時最好不用母液清洗，但需用清水洗滌充分洗滌以除去產品中在蒸發過程中也無法去除的物質（如殘留的酸）以提高產品質量。（抽濾時，布氏漏斗坡面應朝向連接膠管的孔，防止液體流出過慢時沿壁被吸到孔里。）7. 在電熱套上干燥己二酸產品時，溫度要從低到高依次增加，防止局部過熱。六、實驗數據處理（一）原始數據記錄1.環己酮的合成濃硫酸環己醇重鉻酸鈉草酸無水硫酸鎂燒杯（空）燒杯（含產品）9.3ml9.8ml11.6

16、0g0.05g0.5g110.85g115.20g2.己二酸的合成上一步餾出的產品為115.20-110.85=4.35g，根據投料比計算其他試劑的加入量高錳酸鉀氫氧化鈉濃硫酸亞硫酸鈉己二酸13.10g（理論計算13.05g）1.00ml（理論計算1.0875ml）10.9ml（理論計算10.875ml）0.0g2.40g（二）數據處理1.環己酮的產率已知：環己醇的相對分子質量為100.16g/mol、密度（20）為0.96g/cm3、環己酮相對分子質量為98.14g/mol； 環己醇的物質的量為（根據反應方程式環己醇：環己酮=1:1）：n環己醇=n環己酮（理論）=(0.96g/ml*9.8m

17、l)/100.16g/mol=0.094mol 環己酮的理論質量為：m環己酮（理論）=n環己酮（理論）*M環己酮=0.094mol*98.14g/mol=9.23g 環己酮的產率為：產率=4.35/9.23*100% =47.13%2.己二酸的產率已知：己二酸的相對分子質量為146.14g/mol，質量為2.40g 己二酸理論的物質的量為：n己二酸（理論）=n環己酮（實際）=m環己酮（實際）/M環己酮=4.35g/98.14g/mol=0.044mol 己二酸理論質量為：m己二酸（理論）=n己二酸（理論）*M己二酸=0.044mol*146.14g/mol=6.43g 己二酸的產率為：產率=2

18、.40/6.43*100%=37.33%3.總產率由環己醇到己二酸的產率：總產率=環己酮產率*己二酸產率*100%=47.13%*37.33%=17.59%環己酮產率己二酸產率總產率47.13%37.33%17.59%4.各反應物的消耗定額W環己醇的質量:m環己醇=0.96g/ml*9.8ml=9.41g濃硫酸的質量：m濃硫酸=（9.3+10.9）ml*1.84g/ml=37.17g己二酸環己醇重鉻酸鈉高錳酸鉀濃硫酸2.4g9.41g11.60g13.10g37.17g將己二酸的質量擴大到一噸，可得消耗定額(kg/t)環己醇重鉻酸鈉高錳酸鉀濃硫酸3920.834833.335458.33154

19、87.50七、誤差及實驗結果分析（一）實驗誤差分析1.在分批加入鉻酸鈉溶液時沒有充分攪拌，使氧化劑反應完全，導致氧化劑蓄積，最后一次加入完全時發生劇烈反應，溫度升高過快，且沒有很快的將溫度維持在6065之間，氧化反應進行得過于猛烈，部分環己酮將進一步遭受氧化而發生碳鏈斷裂，導致產物有損失。 2.抽濾、萃取、蒸餾等操作會導致產品損失，加食鹽進行鹽析、用無水硫酸鎂干燥產品時會對產品產生吸附，在轉移的過程中，也有少量產品損失。；3.在加入濃硫酸過程中液體濺出，造成產率偏低。4.各物質在稱量或量取過程中存在誤差。5.最后蒸干時，有少量的固體熔融，使得產品的量減少，且純度降低。（二）實驗結果分析最后所得產品顏色比理論產品顏色稍暗，分析原因如下：1.在第一次加入濃硫酸過程中有液體濺出，而后按照比例計算量繼續加入剩余的濃硫酸，所以可能造成濃硫酸的過量，對產品造成了碳化，使產品顏色發暗。2.在最后一次的抽濾中，沒有用清水洗滌充分洗滌以除去產品中在蒸發過程中也無法去除的物質（如殘留的酸）。3.在產品干燥過程中，電熱套加熱速度過快，使底部的產品出現