中国石油大学华东油田化学聚丙烯酰胺的合成与水解实验报告

《中国石油大学华东油田化学聚丙烯酰胺的合成与水解实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、中国石油大学化学原理二实验报告实验日期：2014/11/07成绩：班级：石工（理科）1202学号:12090413姓名:李佳教师:同组者:韩秀虹、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钱的引发卜•由丙烯酰胺合成:nCH2CHICONH50〜60°CpH6〜7FCH—CH^conh2由于反应过程中无新的低分了物质产生，所以高分了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

2、的粘度明显增加。聚丙烯酰胺可以在碱溶液屮水解，生成部分水解聚丙烯酰胺：80-100*0-4CH—CH]-^+yNaOH»conh2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彖，因而对水的稠化能力增加。聚丙烯酰胺在钻井和采油屮冇许多用途。三、实验仪器与药品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），过硫酸鞍（分析纯），氢氧化钠（分析纯）。四、实验操作步骤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。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

3、浴中,将10%丙烯酰胺加热到80°C,然后加入15滴10%过硫酸钗溶液，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）10分钟后，停止加热，产物为聚丙烯酰胺。2.聚内烯酰胺的的水解（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，观察高分了的溶解情况。（3）称取20g5%聚丙烯酰胺溶液（剩下的留作比较）加入2ml10%氢氧化钠，放入沸水浴中，升温至90°C以上进行水解。（4）在水解过程屮，慢慢搅拌，观察粘度变化，并检查氨气的放出（用湿的广泛pll试纸）。（5）半小时后，将烧杯从沸水浴

4、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%的部分水解聚内烯酰胺。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屮。五、实验数据处理解释实验中观察到的各种现象。表1聚丙烯酰胺的合成与水解数据表烧杯+棒重（g）59.15药物重（g）2.00合成加水计算（一）2.00/5%二40g59.15+40-78.35=20.8g水解后补水计算（二）20+55.94-74.63=1.31g实验观察现象、结果1.加聚过程小，溶液粘度逐渐升高，溶液无色透明，随着搅拌，溶液逐渐变得粘稠。2.待15min后，玻璃棒搅拌可以挑起液丝，呈条带状，液体变得粘稠。3.

5、加水稀释后，溶液粘度降低，用玻璃棒搅拌有一定粘度，但不能将液体挑起。4.加入NaOH水解时，启刺激性臭味，气体能使蒸馆水润湿的ph试纸变蓝。用玻璃棒搅拌液体变得粘稠，但与3相比并不明显。5.水解前与水解后的溶液置于同温水浴中，发现水解示粘度稍高于水解前。实验现象解释:现彖1、2：由于过硫酸钱引发小分子的丙烯酰胺发生加聚反应，生成高分了聚丙烯酰胺，分了链增长，溶液由低分了溶液变成高分了溶液。因此，随着加聚反应的进行，聚合物分子链的增长。当分子量增长到一定程度时，分子间冇些互相缠绕形成网络结构，使溶液粘度明显增加。现彖3：聚丙烯酰胺是水溶性高分子聚合物，可以溶于水，使分子舒展，纠缠程度下降，导致

6、溶液的粘度降低。现象4、5：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。放出的NH3气体能使得湿润pH试纸变蓝。由丁•带负电的链节相互排斥，使部分水解聚丙烯酰胺冇较仲直的构象，因而对水的稠化能力增加。理论上加入NaOIIJu会看到溶液明显变粘稠，但我们并未观察到该现象，只是感觉溶液略微变粘，与水解后产物差别不明显。可能是由于丙烯酰胺样品潮解再加上NaOH溶液放置时间过长浓度变稀导致实验现象不明显。六、思考题1.过硫酸鞍用量对合成聚丙烯酰胺的分子量冇何影响？答：过硫酸鞍在反应屮作为引发剂，过硫酸根可以分解为硫酸根自由基，抢得内烯的一个电

7、子后变成硫酸根，使丙烯变成丙烯自由基，发动聚合反应过硫酸馁催化丙烯酰胺分子的加聚。过硫酸銭用量增大，聚丙烯酰胺分了量增大。若用量过多会导致溶液过于粘稠，即使加水稀释后，粘度也不会发生较大的变化，使得加入NaOH增稠的对比效果不明显；若用量过少，导致加聚反现象比较不明显，即使加水稀释后也无法观察到溶液的稀释现象。2.为什么聚丙烯酰胺合成时，要将温度升到60°C?答：60°C为促进聚丙烯酰胺合成的适宜温度。在此温