聚丙烯酰胺的合成与水解 - 图文

中国石油大学化学原理Ⅱ实验报告

实验六 聚丙烯酰胺的合成与水解

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，分子链增长。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.仪器和药品

1．仪器

恒温水浴，烧杯，量筒，搅拌棒，台秤。

2.药品

丙烯酰胺（化学纯），10%过硫酸铵，氢氧化钠

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）

（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.结果处理

聚丙烯酰胺的合成与水解数据表 烧杯+棒重（g） 一47.74 二56.98 药物重（g） 合成加水计算（一） 2.00g 2/5%=40g,测得聚丙烯酰胺19.56g 得 m水=40-19.56=20.44g 水解后补水计算（二） 测得部分聚丙烯酰胺17.88g得m水=20.00-17.88=2.12g 实验观察现象、结果 1. 聚丙烯酰胺加聚反应，在水浴加热过程中随搅拌过程液体粘度逐渐增大。 2. 加水后液体变稀，溶液粘度下降。 3. 聚丙烯酰胺水解过程中粘度变小，用湿的广泛PH试纸测量时试纸变成深绿色，同时在搅拌过程中伴有刺激气味，说明有氨气放出。 4.比较：部分水解聚丙烯酰胺的粘度大于聚丙烯酰胺的粘度。 现象解释：

（1）溶液的粘度增加是因为丙烯酰胺在水中发生加聚反应，反应生成高分子聚合物聚丙烯酰胺， 且随着反应的进行，分子量逐渐增大，高分子链桥接在一起使得粘度迅速升高。 （2）加水后，溶液变稀，粘度降低。

（3）因为随着水解反应的进行，产生带负电的链节，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，因而聚在一起的高分子开始松散开，导致粘度再次增大。 （4）聚丙烯酰胺水解释放氨气，所以pH试纸变为蓝色。

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，合成的聚丙烯酰胺分子量就越大，这样会导致实验不太准确。

2．为什么聚丙烯酰胺合成时，要将温度升到 60℃？

答:升高温度能加快反应速率，另外因为此温度对聚丙烯酰胺的合成速率和效果比较适宜，本实验要求观察聚丙烯酰胺的溶解反应，若温度过低，肯能观察不到溶解现象，实际实验升温到八十摄氏度，实际是为了减小反应时间同时保证能看到溶解现象。

3．试分析影响部分聚丙烯酰胺分子量的因素有哪些？

答: 影响部分聚丙烯酰胺分子量的因素有：NaOH的用量，反应温度，反应时间，同时硫酸铵用量对合成聚丙烯酰胺的分子量也有影响等。

总结

本实验用到水浴锅加热首先要保证安全，防止烫伤，另外在水浴加热过程中要不断搅拌加快反应速率，还有在实验之前一定要先测量两个干烧杯和玻璃棒质量，因为实验中求加水量要用到，另外再操作实验过程中一定要认真仔细，严格按实验要求去做，感谢老师耐心指导.