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甲醛的性质及用途
文章来源:程瑞化学 日期:2012-6-20 浏览次数:6309
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    一、甲醛的性质 
    1、物理性质 
    (1)甲醛物理性质 
    在通常条件下,甲醛是一种具有窒息作用的无色气体,有强烈刺激性气味,特别对眼睛和粘膜有刺激作用,易溶解于水。甲醛气体是可燃性气体。着火温度为430℃,与空气混合能形成爆炸混合物,爆炸极限为7.0~73.0%(vol.)。 
    甲醛气体在~19.5℃时能液化形成液体甲醛,它在较低的温度下能与非极性溶剂(如甲苯、醚、氯仿,醋酸乙酯等)以任何比例相混溶,其溶解度大小随温度的增高而减少。液态甲醛还微溶于石油醚。气态甲醛和液态甲醛在温度低于80℃时都易聚合。甲醛气体可由多聚甲醛或分子量较低的聚氧甲烯单体的气化而制得,其纯度可达90~100%(vol.),为防止聚合最好贮存温度为100~150℃。 
表1—1  甲醛主要物性数据 
性质    单位    数据 
气体相对密度(空气为1)        1.067 
液体密度(–20℃)    g/cm3    815300 
沸点(101.3 KPa)    ℃    –19.5 
熔点    ℃    –118.0 
临界温度    ℃    137.2~141.2 
临界压力    MPa    6.784~6.637 
临界密度    g/cm3    266000 
粘度(–20℃)    mPa.S    0.242 
着火温度    ℃    430 
空气中爆炸极限    mol%    7.0~73 
    (2)甲醛水溶液物理性质 
    甲醛易溶于水,溶解过程系放热反应,热量大小不取决于溶液的浓度。甲醛水溶液系无色透明液体,有强烈刺激气味,沸点基本上不随其溶液浓度的改变而变化。在标准或当地大气压下,含甲醛55%(wt.)以下的甲醛水溶液其沸点在99℃~100℃之间。25%(wt.)甲醛水溶液的沸点为99.1℃,而35%(wt.)甲醛水溶液的沸点为99.9℃。 
    2、化学性质 
    甲醛分子结构中存在羰基氧原子和α—氢原子,化学性质很活泼,它能与许多化合物进行反应,生成许多重要的工业化学品和化工中间体,这里仅介绍其中最重要的一些化学反应。 
    (1)加成反应 
    甲醛与亚硫酸钠加成反应生成甲醛基酸式硫酸钠盐HOCH2OS02Na,然后用锌粉在醋酸蒸馏中还原生成甲醛次硫酸钠盐,在工业上被广泛用作纺织品拨染印花药剂。 
    CH20  +  N2aS03  +  H20→HOCH20S02Na  +  NaOH  
    由于在上述反应中甲醛能生成等摩尔的NaOH,因此常作为定量分析甲醛含量的分析方法。 
    (2)缩合反应 
    甲醛自身能缓慢进行缩合反应,生成低级的羟基醛、羟基酮和其他羟基化合物,但在碱存在下能加快反应的进行。甲醛能与各种化合物进行缩合反应,著称Tolleus反应,在碱性条件下反应则生成羟甲烯基衍生物(—CH20H),在酸性条件下或以气相进行缩合反应则生成甲烯基衍生物(=CHz)。工业上,一个重要的反应是甲醛与苯酚缩合生产酚醛树脂。 
    (3)聚合反应 
    甲醛的特殊性质是自身容易聚合,但干燥的气体甲醛是相当稳定的,仅在温度低于100℃时才会缓慢聚合。刚生产出来的甲醛水溶液静置时会自动生成低分子聚合物,形成聚氧甲烯基醇的混合物,同时部份出现沉淀。甲醛水溶液在密闭的容器里置于室温下会迅速聚合并放出热量(63kJ/mol或15.05kcal/mol)。气态甲醛在室温下,甲醛水溶液在浓缩操作过程中均能自聚,生成白色粉状线性结构的聚合体。 
    (4)分解反应 
    甲醛具有意想不到的稳定性,在低于300℃时无催化剂作用其分解速度非常缓慢。在400℃甲醛的分解速度约为每分钟0.44%(分解压力为101.3kPa),分解的主要产物是CO和H2。在工业条件下观察到的甲醛分解成CO和H2的现象,应该归结于反应器壁效应或催化剂的作用而产生的,绝非是甲醛气相热分解而产生的。 
    (5)氧化还原反应 
    许多金属(如Pt,Cr,Cu等)能使甲醛还原成甲醇、甲酸甲酯、甲烷,或使甲醛深度氧化成甲酸、C02和H20。氢溴酸也有催化作用。 
    二、甲醛的用途 
    甲醛是重要的基本化工原料,由于它的化学性质很活泼,所以它能与许多物质进行反应,生成众多的有用的化学品,如合成树脂、合成农药及缓效肥料、合成医药、合成香料、合成炸药、合成螯合剂、合成助剂、以及合成重要的有机中间体等。在大宗用途方面,过去,工业甲醛绝大部份用于生产脲醛树脂和酚醛树脂,现在,甲醛用途消费构成已发生变化,用于生产聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲醛(POM)、工程塑料以及二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的甲醛用量在不断增加,尤其是PBT和POM在电子工业和汽车工业中的用量增长较快。 
    此外,工业甲醛在工农业生产中也有较广泛的直接用途: 
    1、合成树脂 
    2、合成农药及缓效肥料 
    3、合成香料 
    4、合成材料的加工助剂 
    5、纺织助剂 
    6、纸张处理剂 
    7、皮革处理剂 
    8、医药用品 
    9、湿法冶金助剂 
    10、石油工业助剂 
    11、螯合剂 
    12、炸药
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