聚丙烯酰胺的合成与分解

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，沸水浴，烧杯，量筒，搅拌棒，电子天平。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9 0以上进行水解。（4）在水解过程中，慢慢搅拌，观察粘度变化，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、数据处理聚丙烯酰胺的合成与水解原始数据表烧杯+棒重（g）58.78药物重（g）2.00合成加水计算（一）=5% 解得：=20.44水解后补水计算（二）加热前 w1=74.42g加热后 w2=72.21g补水质量w=2.21g实验观察现象、结果加聚过程中液体粘度增加；合成加水搅拌后，稍微变稀；水解过程中液体粘度增加，并放出碱性气体，pH=9；补水冷却后，与水解前相比，粘度明显增大。解释聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成，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。加水后聚丙烯酰胺的浓度变稀，粘稠度下降。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，有氨气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倾向，因而粘度增加。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：过硫酸铵用量大，聚合程度高，所得溶液的粘度更大；过硫酸铵用量小，聚合程度低，存在大量丙烯酰胺单体，所得溶液粘度较小。2为什么聚丙烯酰胺合成时，要将温度升到60？答：聚丙烯酰胺合成时，温度过高，引发剂的分解速度加快，自由基活性较大，反应容易失去控制；温度过低，反应过慢且难以生成大分子链聚合物。因此，将温度升到 60，为反应最适温度，有助于生成大分子链聚合物。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主要有温度、溶液pH值、溶液浓度，反应时间、搅拌等。七、实验总结经过本次“聚丙烯酰胺的合成与水解”实验，我熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应；以及聚丙烯酰胺在碱溶