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
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液中的水解反应。

实验中需要细心谨慎，有耐心。

再搅拌时，速度不要太快，以免在水浴中将烧杯碰倒。

动手操作能力是慢慢锻炼出来的，相信在以后的实验中也会不断总结，逐渐提高。