聚丙烯酰胺的合成與分解

1、聚丙烯酰胺的合成與水解一、實驗目的1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反應。2.熟悉聚丙烯酰胺在堿溶液中的水解反應。二、實驗原理聚丙烯酰胺可在過硫酸銨的引發(fā)下由丙烯酰胺合成：由于反應過程中無新的低分子物質(zhì)產(chǎn)生，所以高分子的化學組成與起始單體相同，因此這一合成反應屬于加聚反應。隨著加聚反應的進行，分子鏈增長。當分子量增長到一定程度時，即可通過分子間的相互糾纏形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使溶液的粘度明顯增加。聚丙烯酰胺可以在堿溶液中水解，生成部分水解聚丙烯酰胺：隨著水解反應的進行，有氨放出并產(chǎn)生帶負電的鏈節(jié)。由于帶負電的鏈節(jié)相互排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有較伸直的構(gòu)象，因而對水的稠化能力增加。聚丙烯酰胺在鉆井

2、和采油中有許多用途。三、儀器和藥品1.儀器恒溫水浴，沸水浴，燒杯，量筒，攪拌棒，電子天平。2.藥品丙烯酰胺（化學純），過硫酸銨（分析純），氫氧化鈉（分析純）。四、實驗步驟1丙烯酰胺的加聚反應（1）用臺秤稱取燒杯和攪拌棒的質(zhì)量（后面計算用到這一質(zhì)量）。然后在燒杯中加 入 2g 丙烯酰胺和18mL 水，配成 10的丙烯酰胺溶液。（2）在恒溫水浴中，將 10丙烯酰胺加熱到60，然后加入 15 滴 10過硫酸銨溶液，引發(fā)丙烯酰胺加聚。（3）在加聚過程中，慢慢攪拌，注意觀察溶液粘度的變化。（4）半小時后，停止加熱，產(chǎn)物為聚丙烯酰胺。2.聚丙烯酰胺的水解（1）稱量制得的聚丙烯酰胺，計算要補充加多少水，可配

3、成 5聚丙烯酰胺的溶液。（2）在聚丙烯酰胺中加入所需補加的水，用攪拌棒攪拌，觀察高分子的溶解情況。（3）稱取20g 5聚丙烯酰胺溶液（剩下的留作比較用）加入 2mL 10氫氧化鈉，放入沸水浴中，升溫至9 0以上進行水解。（4）在水解過程中，慢慢攪拌，觀察粘度變化，并檢查氨氣的放出（用濕的廣泛pH試紙）。（5）半小時后，將燒杯從沸水浴中取出，產(chǎn)物為部分水解聚丙烯酰胺。（6）稱取產(chǎn)物質(zhì)量，補加蒸發(fā)損失的水量，制得 5的部分水解聚丙烯酰胺。比較水解前后 5溶液的粘度。（7）將制得的聚丙烯酰胺倒入回收瓶中。五、數(shù)據(jù)處理聚丙烯酰胺的合成與水解原始數(shù)據(jù)表燒杯+棒重（g）58.78藥物重（g）2.00合成加

4、水計算（一）=5% 解得：=20.44水解后補水計算（二）加熱前 w1=74.42g加熱后 w2=72.21g補水質(zhì)量w=2.21g實驗觀察現(xiàn)象、結(jié)果加聚過程中液體粘度增加；合成加水攪拌后，稍微變?。凰膺^程中液體粘度增加，并放出堿性氣體，pH=9；補水冷卻后，與水解前相比，粘度明顯增大。解釋聚丙烯酰胺可在過硫酸銨的引發(fā)下由丙烯酰胺合成，隨著加聚反應的進行，分子鏈增長。當分子量增長到一定程度時，即可通過分子間的相互糾纏形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使溶液的粘度明顯增加。加水后聚丙烯酰胺的濃度變稀，粘稠度下降。聚丙烯酰胺可以在堿溶液中水解，生成部分水解聚丙烯酰胺，有氨氣放出并產(chǎn)生帶負電的鏈節(jié)。由于帶負電的鏈節(jié)相

5、互排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有較伸直的傾向，因而粘度增加。六.思考題1過硫酸銨用量對合成聚丙烯酰胺的分子量有何影響？答：過硫酸銨用量大，聚合程度高，所得溶液的粘度更大；過硫酸銨用量小，聚合程度低，存在大量丙烯酰胺單體，所得溶液粘度較小。2為什么聚丙烯酰胺合成時，要將溫度升到60？答：聚丙烯酰胺合成時，溫度過高，引發(fā)劑的分解速度加快，自由基活性較大，反應容易失去控制；溫度過低，反應過慢且難以生成大分子鏈聚合物。因此，將溫度升到 60，為反應最適溫度，有助于生成大分子鏈聚合物。3試分析影響部分聚丙烯酰胺分子量的因素有哪些？答：影響部分聚丙烯酰胺分子量的因素主要有溫度、溶液pH值、溶液濃度，反應時間、攪拌等。七、實驗總結(jié)經(jīng)過本次“聚丙烯酰胺的合成與水解”實驗，我熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反應；以及聚丙烯酰胺在堿溶