实验四 丙烯酰胺水溶液聚合
丙烯酰胺水溶液聚合实验报告
丙烯酰胺水溶液聚合实验报告摘要：本实验通过在水溶液中进行丙烯酰胺聚合反应，探究了丙烯酰胺的水溶液聚合特性。
实验结果表明，丙烯酰胺能够在水溶液中发生聚合反应，形成聚丙烯酰胺。
引言：聚丙烯酰胺是一种重要的高分子材料，在水处理、油田开发、纺织品加工等领域具有广泛应用。
其水溶液聚合方法简单、成本低廉，因此备受研究者关注。
本实验旨在通过对丙烯酰胺水溶液聚合反应的研究，深入了解该反应的特性。
实验方法：1. 实验材料准备a. 丙烯酰胺b. 水c. 过硫酸铵d. 氯化亚铁e. 硝酸银f. 醋酸g. 玻璃仪器：烧杯、移液管、搅拌棒等2. 实验步骤a. 将一定质量的丙烯酰胺溶解于适量的水中，得到丙烯酰胺水溶液。
b. 在丙烯酰胺水溶液中加入过硫酸铵作为引发剂，控制温度，并搅拌均匀。
c. 观察水溶液的颜色变化和粘度变化。
d. 取适量的聚合液滴于硝酸银溶液中，观察是否产生沉淀反应。
e. 用醋酸对聚合液进行中和处理，观察是否产生沉淀反应。
实验结果：1. 丙烯酰胺水溶液经过聚合反应后，呈现出浑浊的乳白色液体。
2. 随着聚合时间的增加，丙烯酰胺水溶液的粘度逐渐增大。
3. 将聚合液滴于硝酸银溶液中，观察到产生了白色沉淀，证明聚合液中存在氯离子。
4. 用醋酸对聚合液进行中和处理，观察到产生了白色沉淀，证明聚合液中存在银离子。
讨论：根据实验结果可以得出以下结论：1. 丙烯酰胺能够在水溶液中发生聚合反应，形成聚丙烯酰胺。
2. 过硫酸铵在水溶液中起到引发剂的作用，引发丙烯酰胺的聚合反应。
3. 聚合液中存在氯离子和银离子，可能是由于丙烯酰胺的原料或引发剂中含有这些离子而导致。
结论：通过本实验我们成功地在丙烯酰胺水溶液中实现了聚合反应，并观察到了聚丙烯酰胺的形成。
该实验结果对于深入研究丙烯酰胺的水溶液聚合特性具有重要意义，并为丙烯酰胺的应用提供了实验基础。
致谢：感谢实验中给予我指导和帮助的老师和同学们的支持。
实验二：丙烯酰胺溶液聚合
丙烯酰胺溶液聚合
一、目的要求
认识并了解溶液聚合及其反应原理；掌握丙烯酰胺溶液
聚合的方法。 二、基本原理 溶液聚合是将单体，引发剂溶于溶剂，然后进行聚合的 方法。根据所生成的高分子物质溶解情况，可以分为均相溶 液聚合和非均相溶液聚合（也叫沉淀聚合）。自由基聚合、
离子型聚合和缩聚反应聚合采用溶液聚合的方法。
五、思考题 试述溶液聚合的特点。
2
4
பைடு நூலகம்_ . SO4
O
H NH2 O3SO CH2 C .
+
H2C
CH C
O C NH2
链增长：
O3SO CH2
H C .
O
+ n H2C
H
CH C
NH2
O C NH2 O3SO CH2 CH
CH2 C n O C NH2 O C NH2
.
链终止：
2O3SO
CH2
. CH2 C n O C NH2 O C NH2 CH CH C O NH2 CH n 2 CH CH CH2 CH CH2 C O NH2 n OSO3
O3SO
CH2
C O C O NH2 NH2
在均相反应结束后，可通过加入适当的沉淀剂使聚合物与溶剂 分离，再用过滤等方法，得到固体聚合物。 聚丙烯酰胺是一种优良的絮凝剂，水溶性好，广泛应用于石油 开采，选矿、化学工业及污水处理等方面。 在均相反应结束后，可通过加入适当的沉淀剂使聚合物与溶剂 分离，再用过滤等方法，得到固体聚合物。 聚丙烯酰胺是一种优良的絮凝剂，水溶性好，广泛应用于石油 开采，选矿、化学工业及污水处理等方面。
三、仪器与药品 仪器：三口瓶250ml、球形冷凝管、温度计100℃、烧杯100ml、 量筒100ml、搅拌装置、控温装置。 药品：丙稀酰胺（分析纯）10g、蒸馏水100ml、(NH4)2S2O8 （分析纯）0.06g。 四、实验步骤 1．组装好各种实验仪器。
实验4_丙烯酰胺的水溶液聚合
实验4_丙烯酰胺的水溶液聚合
丙烯酰胺是一种功能性单元，用于合成各种多功能的材料。
其在生物材料，药物载体，新能源，高分子材料和能源存储材料等方面有着广泛应用。
丙烯酰胺的水溶液聚合是一种在水中发生聚合反应的反应方式。
它是将两个或多个丙
烯酰胺单体分子结合起来，形成多聚物的绿色合成方法。
原位分子聚合反应可以在水溶液
中进行，也可以在乙醇中进行，用途比较广泛。
实验4：丙烯酰胺的水溶液聚合实验，主要用于揭示丙烯酰胺的水溶液中聚合反应的
机理。
该实验首先准备了酸性的己二酸酐溶液，再将丙烯酰胺单体加入溶液中，调整pH值
7.0至8.0，恒定温度。
当反应完成时，检测两个加料量比，采用氢原子吸收测定其聚合率。
通过试验，发现丙烯酰胺的水溶液聚合反应的聚合率和加料量比、pH值和反应温度的变化等因素有关。
当溶液温度增加时，聚合反应的反应程度会加快，但高温比较高时反应终止；当pH
值下降时，聚合反应的速率也会增加，而大量的氢离子可以促进物质的聚合；另外，加料
量比也是影响反应速率的原因，若加料量比偏小，聚合反应会比较缓慢，而加料量比偏大时，反应会有加速作用。
通过该实验，可知丙烯酰胺水溶液聚合反应的反应过程是十分复杂的，而且受温度、pH值及加料量比的影响很大。
理解其聚合机理，有利于改进丙烯酰胺工艺，提高生产产品的质量，提高生产效率。
丙烯酰胺水溶液聚合
丙烯酰胺水溶液聚合
1. 什么是聚丙烯酰胺水溶液聚合？
聚丙烯酰胺水溶液聚合是一种利用聚丙烯酰胺（又被称为聚胺酯）和水作为基体进行聚合反应的技术。
它可以制备出高分子量的高分子材料，用于制造高质量的各种仪器、工具和家具等。
2. 聚丙烯酰胺水溶液聚合的特点
1. 电子产品、机械件的表面保护
由于聚丙烯酰胺水溶液能够制备出高分子材料，可用于电子产品、机械件所需的表面抛光处理，从而提升其外观和耐磨性，从而起到保护作用。
2. 建筑材料的制备
聚丙烯酰胺水溶液可以制备出耐磨抗老化的建筑材料，可以在耐候、高温和高湿环境中长时间使用，并且具有优异的热阻、电绝缘性能，可大大延长建筑寿命。
3. 包装材料的制备
聚丙烯酰胺水溶液的主要成分具有良好的耐溶剂性和耐水力学性能，更适合应用于制备各类包装材料，如膜、纸、塑料件等，以便进行食品、化工等各类品牌产品的包装。
1. 使用前必须清洁工作台及工具，防止有污染物污染聚合液，防止产生二次污染。
2. 必须采用高品质的原料，使用质量保证级t工业聚丙烯酰胺及其赋能剂，这
样能够保证聚合水溶液的质量。
3. 聚合过程必须有专人操作，并且应定期监测反应温度和湿度。
4. 聚丙烯酰胺水溶液具有很高的可燃性，聚合过程必须注意防火安全，及时处理失控反应，以防发生火灾事故。
实验二：丙烯酰胺溶液聚合
O3SO
CH2
C O C O NH2 NH2
在均相反应结束后，可通过加入适当的沉淀剂使聚合物与溶剂 分离，再用过滤等方法，得到固体聚合物。 聚丙烯酰胺是一种优良的絮凝剂，水溶性好，广泛应用于石油 开采，选矿、化学工业及污水处理等方面。 在均相反应结束后，可通过加入适当的沉淀剂使聚合物与溶剂 分离，再用过滤等方法，得到固体聚合物。 聚丙烯酰胺是一种优良的絮凝剂，水溶性好，广泛应用于石油 开采，选矿、化学工业及污水处理等方面。
丙烯酰胺溶液聚合
一、目的要求
认识并了解溶液聚合及其反应原理；掌握丙烯酰胺溶液
聚合的方法。 二、基本原理 溶液聚合是将单体，引发剂溶于溶剂，然后进行聚合的 方法。根据所生成的高分子物质溶解情况，可以分为均相溶 液聚合和非均相溶液聚合（也叫沉淀聚合）。自由基聚合、
离子型聚合和缩聚反应聚合采用溶液聚合的方法。
2
4
_ . SO4
O
H NH2 O3SO CH2 C .
+
H2C
CH C
O C NH2
链增长：
O3SO CH2
H C .
O
+ n H2C
H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CH C
NH2
O C NH2 O3SO CH2 CH
CH2 C n O C NH2 O C NH2
.
链终止：
2O3SO
CH2
. CH2 C n O C NH2 O C NH2 CH CH C O NH2 CH n 2 CH CH CH2 CH CH2 C O NH2 n OSO3
五、思考题 试述溶液聚合的特点。
三、仪器与药品 仪器：三口瓶250ml、球形冷凝管、温度计100℃、烧杯100ml、 量筒100ml、搅拌装置、控温装置。 药品：丙稀酰胺（分析纯）10g、蒸馏水100ml、(NH4)2S2O8 （分析纯）0.06g。 四、实验步骤 1．组装好各种实验仪器。
丙烯酰胺实验报告
一、实验目的1. 了解丙烯酰胺聚合反应的基本原理。
2. 掌握丙烯酰胺聚合实验的操作步骤。
3. 通过实验观察丙烯酰胺聚合反应的现象，并分析影响聚合反应的因素。
二、实验原理丙烯酰胺（Acr）是一种水溶性单体，在催化剂的作用下，通过自由基聚合反应形成聚合物。
丙烯酰胺聚合反应的原理如下：Acr + O2 → Acr-O·（自由基）Acr-O· + Acr → Acr-O-Acr（链增长）Acr-O-Acr + Acr → Acr-O-Acr-Acr（链增长）...Acr-O-Acr-Acr... + Acr-O· → [Acr-O-Acr-Acr...]-O·（聚合）三、实验仪器与试剂1. 仪器：反应瓶、搅拌器、恒温水浴锅、分光光度计、电子天平、移液器、量筒、滴定管等。
2. 试剂：丙烯酰胺（Acr）、甲叉双丙烯酰胺（Bis）、过硫酸铵（AP）、N,N,N',N'-四甲基乙二胺（TEMED）、蒸馏水、丙酮等。
四、实验步骤1. 准备反应溶液：按照实验要求，准确称取一定量的丙烯酰胺、甲叉双丙烯酰胺、过硫酸铵和N,N,N',N'-四甲基乙二胺，用蒸馏水溶解，配制成一定浓度的反应溶液。
2. 聚合反应：将反应溶液转移到反应瓶中，置于恒温水浴锅中，在一定温度下进行聚合反应。
3. 观察反应现象：在反应过程中，注意观察溶液的颜色变化、黏度变化等。
4. 聚合物分离：反应结束后，将反应溶液转移到离心管中，离心分离聚合物。
5. 聚合物溶解：将聚合物用丙酮溶解，配制成一定浓度的聚合物溶液。
6. 测定聚合物浓度：利用分光光度计测定聚合物溶液的吸光度，根据标准曲线计算聚合物浓度。
五、结果与讨论1. 反应现象：在聚合反应过程中，溶液的颜色逐渐变深，黏度逐渐增大，说明聚合反应顺利进行。
2. 影响因素分析：（1）温度：温度对聚合反应速率有显著影响。
温度越高，反应速率越快，但过高温度会导致聚合物分子量降低。
丙烯酰胺水溶液聚合
一、丙烯酰胺水溶液聚合一、实验目的1．掌握溶液聚合的方法和原理。
2．学习如何选择溶液。
3．掌握聚合物的处理方法。
二、实验原理将单体溶于溶剂中而进行聚合的方法叫做溶液聚合。
生成聚合物有的溶解有的不溶，前一种情况称为均相聚合，后者则称为沉淀聚合。
自由基聚合，离子型聚合和缩聚均可用溶液聚合的方法。
在沉淀聚合中，由于聚合物处在非良溶剂中，聚合物链处于卷曲状态，端基被包裹，聚合一开始就出现自动加速现象，不存在稳态阶段。
随着转化率的提高，包裹程度加深，自动加速效应也相应增强，沉淀聚合的动力学行为与均相聚合有明显不同。
均相聚合时，依双基终止机理，聚合速率与引发剂浓度的平方根成正比。
而沉淀聚合一开始就是非稳态，随包裹程度的加深，其只能单基终止，故聚合速率将与引发剂的浓度的一次方成正比。
在均相溶液聚合中，由于聚合物是处在良溶剂环境中，聚合物处于比较伸展状态，包裹程度浅链扩散容易，活性端基容易相互靠近而发生双基终止。
只有在高转化率时，才开始出现自动加速现象，若单体浓度不高，则有可能消除自动加速效应，使反应遵循正常的自由基聚合动力学规律。
因而溶液聚合是实验室中研究聚合机理及聚合动力学等常用的方法之一。
进行溶液聚合时，由于溶剂并非完全是惰性的，其对反应会产生各种影响，选择溶剂时应考虑以下几个问题：（1）对引发剂分解的影响：偶氮类引发剂（偶氮二异丁腈）的分解速率受溶剂的影响很小，但溶剂对有机过氧化物引发剂有较大的诱导分解作用。
这种作用按下列顺序依次增大：芳烃、烷烃、醇类、醚类、胺类，诱导分解的结果使引发剂的引发效率降低。
（2）溶剂的链转移作用：自由基是一个非常活泼的反应中心，它不仅能引发单体分子，而且还能与溶剂反应，夺取溶剂分子的一个原子，如氢或氯，以满足它的不饱和原子价。
溶剂分子提供这种原子的能力越强，链转移作用就越强。
链转移的结果使聚合物分子量降低。
若反应生成自由基活性降低，则聚合速度也将减小。
（3）对聚合物的溶解性能，溶剂溶解聚合物的性能控制着活性链的形态（卷曲或舒展）及其粘度，它们决定了链终止速度与分子量的分布。
丙 烯 酰 胺 的 水 溶 液 聚 合
丙烯酰胺的水溶液聚合一、实验目的：1、掌握溶液聚合的方法及原理；2、学习如何正确的选择溶剂。
二、实验原理：与本体聚合相比，溶液聚合体系具有粘度低、搅拌和传热比较容易，不易产生局部过热、聚合反应容易控制等优点，但由于溶剂的引入，溶剂的回收和提纯使聚合过程复杂化；只有在直接使用聚合物溶液的场合，如涂料、胶粘剂、浸渍剂、合成纤维纺丝液等，使用溶液聚合才最有利。
进行溶液聚合时，由于溶液并非完全是惰性的，对反应要产生各种影响，选择溶剂时要注意其对引发剂分解的影响、链转移作用、对聚合物的溶解性能的影响，丙烯酰胺为水溶性单体，其聚合物也溶于水，在本实验采用水为溶剂进行溶液聚合，与有机物作溶剂的溶液聚合相比，只有廉价、无毒、链转移常数小、对单体和聚合物的溶解性能好的优点，聚丙烯酰胺是一种优良的絮凝剂、水溶性好，广泛应用于石油开采、选矿、化学工业及污水处理等方面。
过硫酸铵是一种白色晶体，常作强氧化剂使用，也可以作单体聚合引发剂。
它几乎不吸潮，由于能达很高的纯度而具有特别好的稳定性，便于储存。
另外，它还具有使用方便、安全等优点。
三、实验仪器和试剂：三口瓶、球形冷凝管、温度计、丙烯酰胺（5g）、甲醇（25ml）、过硫酸铵（0.05g）四、注意事项：1、使用水浴锅时，水浴锅的外壳不能碰到谁，防止短路，破坏仪器；水浴锅底部不可与三口瓶接触；2、甲醇为有毒的易挥发液体，在使用时注意尽量避免吸入鼻子中，使用后要进行回收处理。
3、沉淀剂的选择符合：①沉淀剂与聚合物完全不溶；②沉淀剂与溶剂要完全互溶；③沉淀剂一般为溶剂的4~5倍。
五、实验步骤、现象及其解释实验步骤现象现象解释在250ml的三口瓶中，中间口安装搅拌器，另外两口分别装上一个温度计，一个冷凝管。
将5g丙烯酰胺和80ml蒸馏水加入反应瓶中，开动搅拌器，用水浴加热至30℃，使单体溶解；然后把溶解在10ml蒸馏水中0.05g过硫酸铵加入反应瓶中，并用10ml蒸馏水冲洗，逐步升温到90℃，在90℃反应2~3h丙烯酰胺为白色晶体物质，加入溶解中，在搅拌下逐渐溶解，过硫酸铵很快溶解在溶剂中，随着反应的进行，搅拌速度逐渐降低，即反应液的粘度逐渐变大，甚至可能出现“爬杆现象”。
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高
分
子
化
学
实
验
报
告
实验四丙烯酰胺水溶液聚合
丙烯酰胺水溶液聚合
一、实验目的
1、掌握溶液聚合的方法及原理。
2、学习如何正确的选择溶剂。
3、掌握丙烯酰胺溶液聚合的方法。
二、实验原理
与本体聚合相比，溶液聚合体系具有粘度低、搅拌和传热比较容易、不易产生局部过热、聚合反应容易控制等优点。
但由于溶剂的引入，溶剂的回收和提纯使聚合过程复杂化。
只有在直接使用聚合物溶液的场合，如涂料、胶粘剂、浸渍剂、合成纤维纺丝液等，使用溶液聚合才最为有利。
进行溶液聚合时，由于溶剂并非完全是惰性的，对反应要产生各种影响，选择溶剂时要注意其对引发剂分解的影响、链转移作用、对聚合物的溶解性能的影响。
丙烯酰胺为水溶性单体，其聚合物也溶于水，本实验采用水为溶剂进行溶液聚合。
与以有机物作溶剂的溶液聚合相比，具有价廉、无毒、链转移常数小、对单体和聚合物的溶解性能好的优点。
聚丙烯酰胺是一种优良的絮凝剂，水溶性好，广泛应用于石油开采、选矿、化学工业及污水处理等方面。
合成聚丙烯酰胺的化学反应简式如下：
链引发：
引发剂活性集团的形成：K2S2O82KSO4
带电引发离子与丙烯酰胺作用生成活性中心：
KSO
4+H
2
C CH C
O
NH
2
O
3
SO C
CH
2
C
O NH2
H
链增长：
三、实验药品及仪器
药品：丙烯酰胺、甲醇、过硫酸钾(或过硫酸铵)
仪器：三口瓶、球形冷凝管、温度计、搅拌器、烧杯、一次性杯子、玻璃棒 实验装置如下图：
+H 2C CH C O
NH 2
HO C
CH 2C O NH 2H
OH
+H 2C CH C O
NH 2
O 3SO C CH 2C O NH 2
H
n O 3SO C
CH 2C O NH 2H
C
CH 2C O NH 2H n
O 3SO C CH 2
C O
NH 2
H C CH 2
C
O
NH 2
H n 2O 3SO C CH 2
C
O
NH 2
H C CH 2
C O
H n
NH 2
C C O H NH 2
C O NH 2
H n
CH 2C OSO 3
四、实验步骤及现象
%7.152%100*1027.15%100*w%===g
g
反应物质量产物质量
五、实验结果及分析 实验结果：
烘干前：得白色蜂窝胶棉状沉淀
烘干后:得15.27g 含气泡的里面为乳白色外围被透明且有点
粘的胶状物包裹
产率计算：
实验产率过高的原因：
由于聚合物在烘箱中聚合物交缠在一起，随着水分蒸先
是表面的析出，从而将里面的聚合物溶液包裹，里面的还有很多溶液，故内部有白色且产率偏高很多。
七、思考题
1、进行溶液聚合时，选择溶剂应注意哪些问题?
答：①溶液对聚合活性的影响。
初看起来，溶剂并不参加反应。
但溶剂往往并非绝对惰性，对引发剂有诱导作用，链自由基对溶剂有连转移反应。
这两个方面的作用都可能影响聚合速率和分子量。
②溶剂对聚合物的溶解性能和凝胶效应的影响。
学用良溶剂时，为均相聚合，如果单体的浓度不高，可能不出现凝胶效应，遵循正常的自由基聚合动力学规律。
学用沉淀聚合，凝胶效应显著。
不良溶剂的影响则介于两者之间，影响深度则视溶剂优劣程度和浓度而定。
2、工业上在什么情况下采用溶液聚合?
答：由于溶剂分离回收费用高，除尽聚合物中残留溶剂困难。
因此工业上溶液聚合多用于聚合物直接使用的场合，如涂料、胶粘剂、合成纤维纺丝液、继续进行化学反应等。
3、引发剂是否升温地越快越好？
答：不是。
温度太高引发剂分解的太快，引发速度快，但周围的单体还来不及被引发，聚合物的聚合度降低。
所以，引发剂有最适温度。
4、为什么先加单体，再加引发剂，且要将引发剂溶于水中再加入？
答：这样做是为了将引发剂分散，防止引发剂在一起发生笼蔽效应，降低引发剂的引发效率。
5、如何选择引发剂，选择引发剂需考虑哪些因素？
答：用作引发剂需具备以下条件：①在聚合温度范围内有适当的分解速度常数；②所产生的自由基具有适当的稳定性。
根据一发即的溶剂性能，可分为油溶性和水溶性，水溶性引发剂用于乳液聚合和水溶液聚合，油溶性引发剂则用于本体、悬浮与有机溶剂中的溶液聚合。
选择引发剂时应考虑的因素有：聚合操作方式、反应温度及在该温度下引发剂的分解速度、引发剂的分解活化能、引发剂的半衰期。