【文章內(nèi)容簡介】 軟，呈膏狀，有液體滲出；有 些 燃燒時冒黑煙，有異味， 對環(huán)境無 污染 ；有 些 燃燒時會迸出黑 色顆粒，造成粉塵污染；有 些 不耐燃燒；有 些 燃燒后殘渣較多等 [4]。 所以 要 生產(chǎn) 研究 燃燒 值 高，穩(wěn)定性好，無污染的固體酒精。 固體酒精是以酒精為基本成分，并含有皂質(zhì)、膠凝物質(zhì)等的固態(tài)燃料。固體酒精并不是固體狀態(tài)的酒精 (酒精的熔點很低 是 ℃ ，常溫下不可能是固體 )，而是將工業(yè)酒精 (乙醇 )中加入凝固劑，使 酒精 成為固體型態(tài) [5]。 固體酒精的制備工藝已有研究，制備方法也很多，區(qū)別在于使用的固化劑主要有醋酸鈣、硝化纖維、乙基羧基乙基纖維素、高級脂肪酸等，但成本都比較高 [610]。 1 固體酒精國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 固體酒 精是介于固體和液體的一種物質(zhì)形態(tài)，凝膠體系由膠凝劑所形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和固定于其中的大量溶劑構(gòu)成。固體酒精的物質(zhì)形態(tài)可以隨溫度變化，由凝膠態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z態(tài)，是一種物理凝膠，具有溫度響應(yīng)特性，研究其凝膠過程對于有機凝膠的熱可逆性、有 機溶劑的化學(xué)敏感性及具有分子識別特性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有特殊意義，使 它 能夠在諸如催化、傳感技術(shù)、藥物傳遞以及手性分離等領(lǐng)域 中 具有極大的潛在應(yīng)用價值 [11]。國內(nèi)制備固體酒精方法的主要區(qū)別是所選固化劑的不同 , 所用的固化劑主要有司盤 40 膠、醋酸鈣、硝化纖維、羥丙基纖維素乙基醚、硝化棉、硬脂酸 和高分子聚合物等 [12]。目前對固體酒精的研究絕大部分集中在應(yīng)用性研究，而對于如溶膠情況、凝膠過程及機理等方面，國內(nèi)基本天水師范學(xué)院學(xué)士畢 業(yè)論文 3 上還是空白 [5]。 固體酒精成品性能的優(yōu)劣主要表現(xiàn)在它的顏色、硬度、燃燒時的流淌度及燃燒后的殘渣等方面，并且反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、硬脂酸、氫氧化鈉、添加劑對固體酒精性能的都有影響。 本實驗中固體酒精熔化的溫度是關(guān)系到固體酒精燃燒時是否流淌、燃燒時間長短、儲存穩(wěn)定性等的重要指標(biāo)。 所得 固體酒精為凝膠體，是非晶態(tài)物質(zhì)，沒有恒定的熔程 [4]。在固體酒精制備過程中，加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┛刂乒腆w酒精的熔程，是 關(guān)系到固體酒精質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。 2 實驗 試劑及儀器 主要試劑： 95%工業(yè)酒精 ， 硬脂酸 ， 氫氧化鈉 ， 聚乙烯吡咯烷酮和硫酸鋁 ，硝酸銅等均為工業(yè)級。 主要儀器：恒溫水浴鍋，三頸燒瓶，回流冷凝管，電動攪拌器等，熔點測定儀。 實驗原理 固體酒精，即 把 酒精從液體變成固體，是一個物理變化過程， 它的 主要成分仍是酒精，化學(xué)性質(zhì)不變。其原理為：用一種可凝固的物質(zhì)來承載酒精 ,包容其中 , 使其具有一定形狀和硬度 [13]。硬脂酸與氫氧化鈉混合后將發(fā)生下列反應(yīng) : C17H35COOH + NaOH = C17H35COONa + H2O 反應(yīng)生成的硬脂酸鈉是一個長碳鏈的極性分子， 在 室溫下 不易溶 于 酒精 ?？梢?均勻分散在酒精中形成溶膠，這時具有溶膠的典型性質(zhì) —— 丁鐸爾效應(yīng) [4]。冷卻后則形成凝膠體系 ,酒精分子被束縛于相互連接的大分子之間 , 呈不流動狀態(tài)使酒精凝固 [14]。當(dāng)溫度降低時，膠粒的動能減少，本 來 分散的溶膠不穩(wěn)定，大量的 膠粒析出，膠粒 之 間 靠分子間的范德華引力相互連接起來形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，酒精分子處于網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的孔隙中， 把酒精 束縛 在 相互連接的硬脂酸鈉三維空間網(wǎng)狀骨架間隙中，呈不流動狀態(tài)而凝固， 就這樣 形成了固體酒精，這時膠體呈凝 膠狀態(tài)。當(dāng)溫度升高時，膠粒的動能增大，分子的運動速度加快，膠粒 之間 的聯(lián)系立刻消失，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 也 不存在，膠粒呈自由活動狀態(tài)， 致使它 又變成了液態(tài)的溶膠 [1517]。 為了提高固體酒精 的 熔 程 ，加入了一些高分子聚合物，以此增加這種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的密實程度。本實驗加入了聚乙烯吡咯烷酮和硫酸鋁； 聚乙烯吡咯烷酮的分子結(jié)構(gòu) 見下圖 1： 天水師范學(xué)院學(xué)士畢 業(yè)論文 4 N OHH n 圖 1 聚乙烯吡咯烷酮的分子結(jié)構(gòu) the molecular structure of PVP 實驗方法 把 100g 95%的工業(yè)酒精 和 硬脂酸加入裝有攪拌器、冷凝管的三口瓶中，將 水溫慢慢升溫保持微沸約 5min，并攪拌使硬脂酸完全溶解 ； 然后慢慢加入聚乙烯吡咯烷酮和硫酸鋁 ， 接著 緩慢滴加氫氧化鈉，保持恒溫在65℃ 85℃ ，再加入 適量的 硝酸銅 ， 繼續(xù)攪拌保持微沸 20min， 使反應(yīng)完全， 回流 成為無色透明溶液 ，移去水浴 ； 倒入放在熱水中的模具，使其緩慢降溫冷卻，倒出模具 可得到表面光亮、細(xì)膩、蠟狀藍(lán)色透明的凝膠狀固體酒精 [4]。 燃燒 試 驗 用小刀切取質(zhì)量為 g的 自制 方形固體酒精塊，放在蒸發(fā)皿中點燃， 與其他固體酒精做燃燒試驗比較。 觀察燃燒現(xiàn)象使其完全燃燒，等到自然熄滅時 記錄下燃燒時間， 冷卻后使用蒸發(fā)皿稱量， 稱其剩余殘渣的質(zhì)量。見下表 1： 表 1 燃燒試驗表 bustion test table 序號 狀態(tài) 燃燒現(xiàn)象 燃燒時間 /( ) 殘渣量 /g 1 蠟狀固體，硬韌度 適當(dāng)，質(zhì)地細(xì)膩 不流淌火焰平穩(wěn) 109 2 蠟狀固體，顆粒細(xì)膩 不流淌 108 3 淺綠色蠟狀固體 不流淌，淺綠色火焰 107 4 淺紅色蠟狀固體， 質(zhì)地細(xì)膩 不流淌，火焰平穩(wěn) 106 5 淺藍(lán)色蠟狀固體， 表面平滑，細(xì)膩 不流淌，淺藍(lán)色，火焰平穩(wěn) 112 通過燃燒試驗 比較 發(fā)現(xiàn) ， 自制 固體酒精可持續(xù) 燃燒 ，性能良好。 并發(fā)現(xiàn)固體酒精在燃燒過程中表面形成一層膜 ， 酒精蒸汽不斷地沖破膜噴射出來 。天水師范學(xué)院學(xué)士畢 業(yè)論文 5 從 該 現(xiàn)象受到啟發(fā) ， 采用復(fù)合穩(wěn)定劑適當(dāng)增加膜的強度可以使 其 燃燒時液體酒精不流淌出來 [18]。 3 影響因