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甲醛的性質及用途
文章來源:程瑞化學 日期:2012-6-20 瀏覽次數:5971
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    一、甲醛的性質 
    1、物理性質 
    (1)甲醛物理性質 
    在通常條件下,甲醛是一種具有窒息作用的無色氣體,有強烈刺激性氣味,特別對眼睛和粘膜有刺激作用,易溶解于水。甲醛氣體是可燃性氣體。著火溫度為430℃,與空氣混合能形成爆炸混合物,爆炸極限為7.0~73.0%(vol.)。 
    甲醛氣體在~19.5℃時能液化形成液體甲醛,它在較低的溫度下能與非極性溶劑(如甲苯、醚、氯仿,醋酸乙酯等)以任何比例相混溶,其溶解度大小隨溫度的增高而減少。液態甲醛還微溶于石油醚。氣態甲醛和液態甲醛在溫度低于80℃時都易聚合。甲醛氣體可由多聚甲醛或分子量較低的聚氧甲烯單體的氣化而制得,其純度可達90~100%(vol.),為防止聚合最好貯存溫度為100~150℃。 
表1—1  甲醛主要物性數據 
性質    單位    數據 
氣體相對密度(空氣為1)        1.067 
液體密度(–20℃)    g/cm3    815300 
沸點(101.3 KPa)    ℃    –19.5 
熔點    ℃    –118.0 
臨界溫度    ℃    137.2~141.2 
臨界壓力    MPa    6.784~6.637 
臨界密度    g/cm3    266000 
粘度(–20℃)    mPa.S    0.242 
著火溫度    ℃    430 
空氣中爆炸極限    mol%    7.0~73 
    (2)甲醛水溶液物理性質 
    甲醛易溶于水,溶解過程系放熱反應,熱量大小不取決于溶液的濃度。甲醛水溶液系無色透明液體,有強烈刺激氣味,沸點基本上不隨其溶液濃度的改變而變化。在標準或當地大氣壓下,含甲醛55%(wt.)以下的甲醛水溶液其沸點在99℃~100℃之間。25%(wt.)甲醛水溶液的沸點為99.1℃,而35%(wt.)甲醛水溶液的沸點為99.9℃。 
    2、化學性質 
    甲醛分子結構中存在羰基氧原子和α—氫原子,化學性質很活潑,它能與許多化合物進行反應,生成許多重要的工業化學品和化工中間體,這里僅介紹其中最重要的一些化學反應。 
    (1)加成反應 
    甲醛與亞硫酸鈉加成反應生成甲醛基酸式硫酸鈉鹽HOCH2OS02Na,然后用鋅粉在醋酸蒸餾中還原生成甲醛次硫酸鈉鹽,在工業上被廣泛用作紡織品撥染印花藥劑。 
    CH20  +  N2aS03  +  H20→HOCH20S02Na  +  NaOH  
    由于在上述反應中甲醛能生成等摩爾的NaOH,因此常作為定量分析甲醛含量的分析方法。 
    (2)縮合反應 
    甲醛自身能緩慢進行縮合反應,生成低級的羥基醛、羥基酮和其他羥基化合物,但在堿存在下能加快反應的進行。甲醛能與各種化合物進行縮合反應,著稱Tolleus反應,在堿性條件下反應則生成羥甲烯基衍生物(—CH20H),在酸性條件下或以氣相進行縮合反應則生成甲烯基衍生物(=CHz)。工業上,一個重要的反應是甲醛與苯酚縮合生產酚醛樹脂。 
    (3)聚合反應 
    甲醛的特殊性質是自身容易聚合,但干燥的氣體甲醛是相當穩定的,僅在溫度低于100℃時才會緩慢聚合。剛生產出來的甲醛水溶液靜置時會自動生成低分子聚合物,形成聚氧甲烯基醇的混合物,同時部份出現沉淀。甲醛水溶液在密閉的容器里置于室溫下會迅速聚合并放出熱量(63kJ/mol或15.05kcal/mol)。氣態甲醛在室溫下,甲醛水溶液在濃縮操作過程中均能自聚,生成白色粉狀線性結構的聚合體。 
    (4)分解反應 
    甲醛具有意想不到的穩定性,在低于300℃時無催化劑作用其分解速度非常緩慢。在400℃甲醛的分解速度約為每分鐘0.44%(分解壓力為101.3kPa),分解的主要產物是CO和H2。在工業條件下觀察到的甲醛分解成CO和H2的現象,應該歸結于反應器壁效應或催化劑的作用而產生的,絕非是甲醛氣相熱分解而產生的。 
    (5)氧化還原反應 
    許多金屬(如Pt,Cr,Cu等)能使甲醛還原成甲醇、甲酸甲酯、甲烷,或使甲醛深度氧化成甲酸、C02和H20。氫溴酸也有催化作用。 
    二、甲醛的用途 
    甲醛是重要的基本化工原料,由于它的化學性質很活潑,所以它能與許多物質進行反應,生成眾多的有用的化學品,如合成樹脂、合成農藥及緩效肥料、合成醫藥、合成香料、合成炸藥、合成螯合劑、合成助劑、以及合成重要的有機中間體等。在大宗用途方面,過去,工業甲醛絕大部份用于生產脲醛樹脂和酚醛樹脂,現在,甲醛用途消費構成已發生變化,用于生產聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲醛(POM)、工程塑料以及二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)的甲醛用量在不斷增加,尤其是PBT和POM在電子工業和汽車工業中的用量增長較快。 
    此外,工業甲醛在工農業生產中也有較廣泛的直接用途: 
    1、合成樹脂 
    2、合成農藥及緩效肥料 
    3、合成香料 
    4、合成材料的加工助劑 
    5、紡織助劑 
    6、紙張處理劑 
    7、皮革處理劑 
    8、醫藥用品 
    9、濕法冶金助劑 
    10、石油工業助劑 
    11、螯合劑 
    12、炸藥
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