【2017年整理】聚丙烯酰胺的合成与水解.pdf

大学 化学原理 实验报告 实验日期： 成绩： 班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者： 一 . 实验目的 1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应 2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应 二 . 实验原理 聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成： 由于反应过程中无新的低分子物质产生，所以高分子的化学组成与起始单体相同，因此这一合成反应属于加聚反应 随 着加聚反应的进行 ， 分链增长 当分子量增长到一定程度时 ， 即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构，使溶液的粘度明显增加 聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解，生成部分水解聚丙烯酰胺： 随着 水 解反应的进行，有氨放出并产生带负电的链节由于带负电的链节相互排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象，因而对水的稠化能力增加 聚丙烯酰胺在钻井和采油中有许多用途 三 . 仪器与药品 1．仪器 恒温水浴，沸水浴，烧杯，量筒，搅拌棒，台秤。

2．药品 丙烯酰胺（化学纯）过硫酸铵（分析纯），氢氧化钠（分析纯） 四 . 实验步骤 1．丙烯酰胺的加聚反应 （ 1）用台秤称取烧杯和搅拌棒的质量（后面计算用到这一质量）然后在烧杯中加 入 2g 丙烯酰胺和 18mL 水，配成 10％的丙烯酰胺溶液 （ 2）在恒温水浴中，将 10％丙烯酰胺加热到 60℃ ，然后加入 15 滴 10％过硫酸铵溶 液，引发丙烯酰胺加聚 （ 3）在加聚过程中，慢慢搅拌，注意观察溶液粘度的变化 （ 4）半小时后，停止加热，产物为聚丙烯酰胺 2. 聚丙烯酰胺的的水解 （ 1）称量制得的聚丙烯酰胺，计算要补充加多少水，可配成 5％聚丙烯酰胺的溶液 （ 2）在聚丙烯酰胺中加入所需补加的水，用搅拌棒搅拌，观察高分子的溶解情况 （ 3）称取 20g 5％聚丙烯酰胺溶液（剩下的留作比较用）加入 2mL 10％氢氧化钠， 放入沸水浴中，升温至 90℃ 以上进行水解 （ 4）在水解过程中，慢慢搅拌，观擦粘度变化，并检查氨气的放出（用湿的广泛 pH 试纸） （ 5）半小时后，将烧杯从沸水浴中取出，产物为部分水解聚丙烯酰胺。

（ 6）称取产物质量，补加蒸发损失的水量，制得 5％的部分水解聚丙烯酰胺比较 水解前后 5％溶液的粘度 （ 7）将制得的聚丙烯酰胺倒入回收瓶中 五 . 数据处理 解释实验中观察到的各种现象 表 1 原始数据记录表 烧杯 +棒重（ g） 50.65 54.23 药物重（ g） 2.00 合成加水 m 聚丙烯酰胺 =75.92-50.65=25.27g m/(m+m 水 )=5%, m 水 =38g m 加水 =38-(25.27-2)=15.73g 水解后加水 m 部分水解聚丙烯酰胺 =61.09-54.23=6.86g m 水 =20.04-6.86=13.18g 实验现象 （ 1）丙烯酰胺的加聚反应 搅拌过程中，液体不断变粘，最 后变成胶状液体 （ 2）聚丙烯酰胺溶解，粘度变小，但仍为胶状液体 （ 3）水解 水解过程中，放出的气体使湿润的 pH试纸变蓝， pH=9；溶液变粘 结果： 5%部分水解聚丙烯酰胺的粘度大于 5%聚丙烯酰胺的粘度 现象解释：加热时，小分子的丙烯酰胺逐渐聚合成高分子聚丙烯酰胺，因此溶液就由低分子溶液变成高分子溶液， 随着聚合物分子链的增长， 高分子在溶液中相互纠缠，因此粘度增加；而加热水解时，产生的部分水解聚丙烯酰胺可以解离出带负电的链节，由于链节间的静电斥力， 它们相互排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有伸直的构象， 可使蜷 曲的的高分子变得松散起来，因此部分水解聚丙烯酰胺比聚丙烯酰胺更易溶解并 对水的稠化能力增强。

六 . 思考题 1．过硫酸铵用量对合成聚丙烯酰胺的分子量有何影响？ 答：过硫酸铵用量越大，生成的聚丙烯酰胺分子量越大 2．为什么聚丙烯酰胺合成时，要将温度升到 60℃ ？ 答：如果水温低于六十摄氏度，即使生成聚丙烯酰胺，也不会溶解把水温升到六十摄氏度，可使生成的聚丙烯酰胺溶解，同时可以加快反应速率 3．试分析影响部分聚丙烯酰胺分子量的因素有哪些？ 答：即影响聚丙烯酰胺的水解量因素： NaOH溶液的体积、反应时的温度、反 应进行的时间等等。