丙烯酰胺水溶液聚合
高分子化学实验报告
09高分子（1）班
实验四(四) 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。
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：
三、主要仪器和试剂
药品：丙烯酰胺（10g）--- 、甲醇（150mL）
---、过硫酸钾（0.05g）、蒸馏水（80+10+10mL）等；
仪器：恒温水浴锅、搅拌器、三口烧瓶、球型冷凝管、温度计、吸管、天平、量筒等。
四、实验装置图
五、实验步骤
实验步骤实验现象现象解释
⑴在250mL 的三口瓶中，中间口安装搅拌器，分别装上一个温度计和一个冷凝管。①装搅拌棒时，应先保证搅拌棒竖直，然后可开启搅拌器，调节直到反应装置稳定为止。
②氧气是本实验的阻聚剂，会降低引发剂的效率，所以应尽量减少氧气混入。
⑵将10 g(0.14 mol)丙烯酰胺和80 ml 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。把0.05 g 过硫酸钾溶解在10 ml 蒸馏水中，溶解后加入反应三口瓶内，并用10 ml蒸馏水洗涤溶解把蒸馏水加入到装
有丙烯酰胺的三口
烧瓶中，大部分丙烯
酰胺溶解，有少部分
白色不溶物漂浮在
液体表面。把溶解有
过硫酸钾的溶液加
入到反应瓶中，溶液
中立即出现大量的
白色絮状物。
少部分不溶物可能是
聚丙烯酰胺，当温度
低时，聚丙烯酰胺的
溶解度较小，聚合物
便以絮状存在溶液
中，当升高温度时，
聚丙烯酰胺在水中的
溶解度增加，使聚合
物溶解。由于过硫酸
钾时引发剂，当加入
过硫酸钾的溶液到反
烧杯。应瓶中时，由于单体
少部分聚合，而聚合
物的溶解度较小，聚
合物便以絮状存在溶
液中。
⑶逐步升温到
90 ℃，这时聚合物便逐渐形成，在90 ℃下反应2~3 h。加热时，白色絮状物
减少，当加热到47℃
左右，白色絮状物几
分全部溶解，溶液变
透明；d.当加热到
70℃左右时，黏度剧
增到糨糊装，当加热
到83℃时，粘度变得
很大，能够拉成十来
厘米长的线。
加热时，白色絮状物
减少，当加热到47℃
左右，白色絮状物几
分全部溶解，溶液变
透明；d.当加热到
70℃左右时，黏度剧
增到糨糊装，当加热
到83℃时，粘度变得
很大，能够拉成十来
厘米长的线。
⑷反应完毕，将所得到的产物取部分倒入盛有50 ml甲醇的100 ml烧杯中，边倒边搅拌，聚丙烯酰胺便沉淀下刚滴加反应溶液时，
没有立刻出现白色
沉淀，轻轻摇晃，立
刻出现白色絮状沉
淀；当一次性滴加较
多时白色沉淀呈烂
聚合物不溶于甲醇，
甲醇溶于水，从而使
聚合物从水溶液中沉
淀析出来，已经缠绕
在一起的聚合物高分
子，不可能很快分散
来，观察现象。胶棉状，且随时间的
推移，溶液慢慢变成
白色。沉淀析出，而是先析出表面，从而包裹聚合溶液，使之呈白色烂胶状。
六、实验图片
七、实验思考与讨论分析
（1）什么是溶液聚合，特点是什么？
答：溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂中,在溶液状态下进行的聚合反应，是高分子合成过程中一种重要的合成方法。聚合体系的粘度比本体聚合低，混合和散热比较容易，生产操作和温度都易于控制，还可利用溶剂的蒸发以排除聚合热。若为自由基聚合，单体浓度低时可不出现自动加速效应，从而避免爆聚并使聚合反应器设计简化。缺点是对于自由基聚合往往收率较低，聚合度也比其他方法小，使用和回收大量昂贵、可燃、甚至有毒的溶剂，不仅增加生产成本和设备投资、降低设备生产能力,还会造成环境污染。如要制得固体聚合物,还要配置分离设备，增加洗涤、溶剂回收和精制等工序。
（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）溶液聚合的优点和缺点有哪些？
答：优点:A、粘度低，易混合；B、易传热，可避免局部过热；
C、温度易控制；
D、减弱甚至消除凝胶效应；
E、易于控制分子量分布和产品结构状态；
F、产物一般直接使用。
缺点：A、单体浓度较低,致使聚合速率较慢,设备生产能力较低；B、单体浓度低和向溶剂链转移到双重结果,使聚合物分子量降低；C、溶剂分离回收费用高,除净聚合物中残留溶剂困难。（4）进行溶液聚合时，选择溶剂应注意哪些问题?
答：自由基溶液聚合选择溶剂时，必须注意下列两方面的问题：A、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。B、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。
（5）溶液聚合的产物如何得到和溶剂如何回收?
答：对于沉淀聚合的,只要通过真空泵进行吸滤就可以得到聚合物,而滤液进行蒸馏提纯即可。而对于均相聚合,可用另外一种溶剂破坏聚合物和原有的体系,使聚合物沉淀下来。再进行吸滤,滤液进行蒸馏。
（6）单体、聚合物、甲醇在实验中的溶解情况如何？
答:单体中由于有氨基，氨基上的N有孤对电子，可以与水中的氢原子形成氢键，故单体可溶于水，且溶解度随温度的升高而增大；同理聚合物中也有氨基，聚合物也可溶解在水中，但由于烷基过大，溶解度没有单体的大；由于水羟基的极性没有氨的极性强但比醇羟基的极性强，根据相似相容原理，水与水甲醇互容，水与聚合物也有一定的相容性，但甲醇与聚合物不相容。
（7）为什么要在搅拌的情况下把过硫酸钾溶解在水中再加入反应瓶中？
答：保证引发剂充分分散在水中，防止引发剂在一起发生笼蔽效应，降低引发剂的引发效率
（8）什么是笼蔽效应？
答：笼蔽效应是用圆球模拟溶液中的分子偶遇而提出的，表达液相中分子运动物理图象的一种模型。采用一个中间有槽的容器，槽中盛有可滚动的球，稀少的球代表“气相”，密堆积的球代表“液相”。将球搅动，使它们运动，测定一对带标记球的碰撞次数。结果发现，在“液相”情况下标记球发生碰撞后，周围形成一个溶剂笼，在彼此分开以前，在笼中要反复碰撞很多次，因此得出液相中存在笼的结论。
由于笼蔽效应的影响，浓度较低的引发剂分子及其分解出的初级自由基始终处于含大量溶剂分子的高黏度聚合物溶液的包围之中，一部分初级自由基无法与单体分子接触而更容易发生向引发
剂或溶剂的转移反应，从而使引发剂效率降低。
八、讨论影响实验的因素
①溶剂：可能发生向溶剂中转移、诱导效应,从而影响到分子量,因此选用何种溶剂对实验有很大的影响。
②氧：它是一种高效的阻聚剂，会极大的降低引发剂的效率。
③温度：温度越高反应速度越快，分子量越小。
④引发剂：过硫酸钾一种强氧化剂。
⑤单体浓度：在单体浓度较低的时候,聚合物分子量随着单体浓度增大而增大,但当单体浓度达到24%时,所得到的聚合物的分子量很大,而后随单体浓度增大呈下降趋势.这是由于单体浓度过大时,体系中聚合反应太过激烈导致反应热不能及时分散出体系,产生局部温度过高,加速了反应的终止.因此单体浓度一般控制在24%左右。
实验四：丙烯酰胺水溶液的聚合
高 分 子 化 学 实 验 报 告 实验四：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 二、实验药品、仪器及装置 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 装置图： 三、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。 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： 四、实验步骤及现象 1、250ml三口瓶，中间安装搅 拌器，两侧安装温度计、冷凝 管 2、将10g丙烯酰胺+80ml蒸馏 水加入三口瓶中，搅拌，水浴 加热至30℃，单体溶解！ 溶解后溶液呈澄清，油状 3、将溶解在10ml蒸馏水中的 0.05g过硫酸钾从冷凝管上方加 入三口瓶中，并用10ml水冲洗 冷凝管 过硫酸钾溶液澄清 4、逐步升温到90℃，反应2-3小时 随反应进行，aq中气泡逐渐↑，粘度逐渐↑；本组几乎没
有爬杆现象；最后气泡消失， aq 又变澄清 5、反应完，将产物倒入150ml 甲醇中，边到边搅拌，聚丙烯酰胺便沉淀下来 沉淀出团状的绵软白色聚合物（倒时搅拌不及时，聚合物未分离） 6、向烧杯中加入少量甲醇，观察是否还有沉淀生成，若有， 则再加入少量甲醇（5-15ml ）， 使沉淀完全！ 沉淀完全 7、用布氏漏斗抽滤，少量甲醇洗涤三次，产物转移到一次性杯子中，30℃烘干，称重！ 最后烘干得到较软，较透明的硬胶状聚合物 五、 实验结果 称重为16.16g ，附上结果图如下：
丙烯酰胺水溶液聚合
高分子化学实验报告 09高分子（1）班
实验四(四) 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。 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：
三、主要仪器和试剂 药品：丙烯酰胺（10g）--- 、甲醇（150mL） ---、过硫酸钾（0.05g）、蒸馏水（80+10+10mL）等； 仪器：恒温水浴锅、搅拌器、三口烧瓶、球型冷凝管、温度计、吸管、天平、量筒等。 四、实验装置图
五、实验步骤 实验步骤实验现象现象解释 ⑴在250mL 的三口瓶中，中间口安装搅拌器，分别装上一个温度计和一个冷凝管。①装搅拌棒时，应先保证搅拌棒竖直，然后可开启搅拌器，调节直到反应装置稳定为止。 ②氧气是本实验的阻聚剂，会降低引发
六、实验图片 七、实验思考与讨论分析 （1）什么是溶液聚合，特点是什么？ 答：溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂中,在溶液状态下
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：
三、实验药品及仪器 药品：丙烯酰胺（10g）---、甲醇（150mL）---、过硫酸钾（0.05g）、蒸馏水（80+10+10mL）等； 仪器：恒温水浴锅、搅拌器、三口烧瓶、球型冷凝管、温度计、吸管、天平、量筒等。 四、实验装置图 五、实验步骤与现象分析 步骤（1）：
在250mL 的三口瓶中，中间口安装搅拌器，分别装上一个温度计和一个冷凝管。 分析：[装搅拌棒时，应先保证搅拌棒竖直，然后可开启搅拌器，调节直到反应装置稳定为止] 步骤（2）： 将10 g(0.14 mol)丙烯酰胺和80 ml 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。把0.05 g 过硫酸钾溶解在10 ml 蒸馏水中，溶解后加入反应三口瓶内，并用10 ml蒸馏水洗涤溶解烧杯。现象：[把蒸馏水加入到装有丙烯酰胺的三口烧瓶中，大部分丙烯酰胺溶解，有少部分白色不溶物漂浮在液体表面。把溶解有过硫酸 钾的溶液加入到反应瓶中，溶液中立即出现大量的白色絮状物]分析：[少部分不溶物可能是聚丙烯酰胺，当温度低时，聚丙烯酰胺的溶解度较小，聚合物便以絮状存在溶液中，当升高温度时，聚 丙烯酰胺在水中的溶解度增加，使聚合物溶解。由于过硫酸钾 时引发剂，当加入过硫酸钾的溶液到反应瓶中时，由于单体少 部分聚合，而聚合物的溶解度较小，聚合物便以絮状存在溶液 中] 步骤（3）： 逐步升温到90 ℃，这时聚合物便逐渐形成，在90 ℃下反应2~3 h。现象：[加热时，白色絮状物减少，当加热到47℃左右，白色絮状物几分全部溶解，溶液变透明；d.当加热到70℃左右时，黏度剧增 到糨糊装，当加热到83℃时，粘度变得很大，能够拉成十来厘
聚丙烯酰胺的水溶液聚合及分子量测定
重庆大学研究生专业实验教学 实验报告书 重庆大学研究生院制 实验课程名称： 聚丙烯酰胺的水溶液聚合 实验指导教师： 刘鹏 学 院： 生物工程学院 专业及类别： 生物工程 （专业） 学 号： 20131913084 姓 名： 陈学敏 实验日期： 2013.5.27 成 绩：
一、实验目的 1. 了解自由基聚合的基本原理； 2. 掌握丙烯酰胺水溶液聚合的原理和方法。 二、实验仪器设备 1. 仪器 恒温水浴 1套 电动搅拌器 1套 量筒（10mL） 1支 分析天平 1台 烧杯（50mL、100mL）各1个 2. 试剂 丙烯酰胺过硫酸铵(NH4) 2S2O8 四甲基乙二胺(TEMED) 三、实验原理 溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当的溶剂中，在溶液状态下进行的聚合反应。与本体聚合相比，溶液聚合体系粘度小，传质和传热容易，聚合反应温度容易控制，不易发生自动加速现象。而且由于高分子浓度低，不易发生向高分子的链转移反应，因而支化产物少，产物分子量分布较窄；缺点是单体被稀释，聚合反应速率慢，产物分子量较低，而且如果产物不能直接以溶液形式应用，还需增加溶剂分离与回收后处理工序，加之溶液聚合的设备庞大，利用率低，成本较高。溶液聚合在工业上常用于合成可直接以溶液形式应用的聚合物产品，如胶粘剂、涂料、油墨等，而较少用于合成颗粒状或粉状产物。 聚丙烯酰胺(PAM)外观是白色固体，易吸附水分和保留水分，可以任意比例溶于水，不溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、脂肪烃和芳香烃。聚丙烯酰胺水溶液粘度随浓度的增加而急剧上升，浓度超过10%时就形成凝胶体。聚丙烯酰胺是一种水溶性高分子材料，目前广泛应用于造纸、选矿、油田开发、污水处理等。 丙烯酰胺在引发剂和助剂的作用下双键打开，聚合成大分子质量的聚丙烯酰胺，反应式如下：
丙烯酰胺水溶液聚合的几种氧化还原引发体系的研究.
1997年1月 精细石油化工 第1期 SPEC I AL IT Y CH E M I CAL S 丙烯酰胺水溶液聚合的几种氧化还原引发体系的研究 (, 100083 4种重要氧化还原引发体系进行了研究。从引发机理出发, 通过实验探讨了引发剂种类、引发剂浓度对聚丙烯酰胺分子量的影响。 关键词:丙烯酰胺聚丙烯酰胺引发剂聚合分子量 丙烯酰胺(AM 单体在水溶液中聚合时, 其聚合物分子量的大小与引发剂种类及浓度、引发温度、体系pH 值、单体浓度及单体质量等诸多因素都有密切的关系。通过使用不同的引发体系, 可以合成不同分子量的聚丙烯酰胺(PAM 。不同分子量的PAM 在不同的领域有不同的应用。研究引发体系与分子量的关系, 以便合成不同分子量的PAM 产品, 以满足不同领域的需要具有重要意义。迄今为止, 国内外大量报道了有关不同分子量PAM 的合成方法, 分子量范围从几万到上千万。目前国内的研究热点主要集中在高分子量PAM 的研制。本文主要对AM 水溶液聚合的四 酸铈铵, A R ; 硫脲, CP ; 去离子水。 聚合瓶, 通氮装置, 恒温水浴, 乌氏粘度计。1. 2实验方法 将AM 溶于去离子水中, 配成一定浓度的溶液, 加入pH 调节物质, 在适当温度下加入适量引发剂引发聚合, 得聚合物胶状样品。在1M N aC l 溶液中用乌氏粘度
计测得聚合物分子量[1]。用[Γ]=3. 73×10-4MW 0. 66计算分子量。式中[Γ]为特性粘数, MW 为PAM 分子量。2实验结果和讨论 AM 在水溶液中聚合时, 主要使用的是水溶性的氧化剂和还原剂; 氧化剂和还原剂构成了氧化还原体系。氧化还原体系通过电子转移反应, 生成中间产物自由基而引发聚合。氧化还原引发体系的活化能较低, 可使引发剂分解速率和聚合速率大大提高, 使诱导期缩短, 在较短的时间内, 就 收稿日期:19960414; 修改稿收到日期:19961202。 种氧化还原引发体系进行了研究。1实验部分 1. 1实验原料和仪器 丙烯酰胺, 工业品, 日本三井氰胺公司产; 过硫酸铵, A R ; 亚硫酸氢钠, A R ; 过氧化氢叔丁基, CP ; 亚硫酸钠, A R ; 硫酸亚铁, CP ; 氯酸钠, A R ; 硝 terpo lym er (EPDM w as characterized by infrared sp ectra , chem ical analysis and con tact angle again st w ater . T he graft copo lym erizati on of bu tylene acrylate on to random ethylene p ropylene diene ter 2 po lym er w ith benzoyl p erox ide as in itiato r and xylene as so lven t w as studied by o rthogond op ti m um design techn ique , and the conditi on of graft copo lym erizati on fo r h ighest grafting yield w as ob tained , m o reover , the effects of the conditi on s on the grafting yield w ere p reli m inary discu ssed . Keywords :graft copo lym erizati on ; grafting yield ; o rthogond op ti m um design techn ique ; EPDM ; BA
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。 与本体聚合相比，溶液聚合体系具有粘度降低、混合及传热较容易、不易产生局部过热、温度容易控制等优点。但由于有机溶剂费用高，回收困难等原因，使得溶液聚合在工业上很少应用，只有直接使用聚合物溶液的情况下，如涂料、胶粘剂。浸渍剂和合成纤维放丝液等采用溶液聚合的方法。 丙稀酰胺为水溶性单体，其聚合物也溶于水。本实验采用水为溶剂进行溶液
实验3丙烯酰胺的水溶液聚合
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： O^-NHn O=C-NH. 链引发： 引发剂活性集团的形成：K2S2q — 2Ksq 带电引发离子与丙烯酰胺作用生成活性中心： O H KSO4 + H2C—CHC——- O3SO CH r C OC—NH2 O H II ?，丄 OH+ H2C—CH C NF2 一HO CH2 C OC—NH2
0--C —NH 2 O c —NH 2 6SO —C&-C O 二 C 三、实验药品及仪器N 药品：丙烯酰胺、甲醇2过硫酸钾（或过硫酸铵2 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： 四、实验步骤及现象及其解释 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。 链增长: QSO-CF2—C + O C Nf ▼ Ch"2— C n Cf- C O c Nf O C NF! 链终止: OSQ CH? — C O C 2 O 3SO —CH ? —C CH 2 C
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”。 丙烯酰胺分子链含有酰胺基 或离子基团，易溶于水，搅拌是 为了使溶液浓度均匀，获得均相 液；随着反应的进行，单体逐渐 合成聚合物，而PAM是一种水溶 性高的线形高分子物质，因此 PAM在水溶液里同样形成均相 液，其分子链长，使体系的粘度 增加，从而使搅拌速度降低；爬
丙烯酰胺的水溶液聚合
丙烯酰胺的水溶液聚合及其粘均分子量测试 一、实验目的 1．掌握溶液聚合的方法和原理。 2．掌握聚合物的后处理方法。 3．掌握如何通过粘度法测量聚合物的粘均分子量。 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。 与本体聚合相比，溶液聚合体系具有粘度降低、混合及传热较容易、不易产生局部过热、温度容易控制等优点。但由于有机溶剂费用高，回收困难等原因，使得溶液聚合在工业上很少应用，只有直接使用聚合物溶液的情况下，如涂料、胶粘剂。浸渍剂和合成纤维放丝液等采用溶液聚合的方法。 丙稀酰胺为水溶性单体，其聚合物也溶于水。本实验采用水为溶剂进行溶液
实验二 溶液聚合丙烯酰胺及其干燥加工
实验二溶液聚合丙烯酰胺及其干燥加工 一、实验目的 了解溶液聚合的原理和溶剂选择的原则，掌握丙烯酰胺溶液聚合方法。二、实验原理 将单体溶解于溶剂中而进行的聚合反应为溶液聚合，生成的聚合物溶解于溶剂中，溶液聚合为均相聚合；反之，聚合物从溶剂中沉淀出来，聚合反应称为沉淀聚合。自由基聚合、离子聚合和缩聚反应皆可以采用溶液聚合的方法。 在自由基均相溶液聚合中，聚合物链处于比较伸展的状态，活性中心易相互靠近而进行双基终止。只有在高转化率下，体系粘度增加到一定程度，才开始出现自动加速效应。但是，如果单体浓度低，则自动加速效应可能不再出现，整个自由基聚合过程都遵循常见的自由基聚合动力学方程，因此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。在沉淀聚合中，聚合物处在不良溶剂中，聚合物链呈卷曲状态，端基被包围，聚合开始不久就会出现自动加速效应，不存在稳定聚合阶段。随着聚合的进行，聚合物链卷曲缠绕程度加深，自动加速效应也增强。因此，沉淀聚合的动力学行为与均相聚合有明显不同。均相聚合中终止过程主要是双基终止，聚合速率与引发剂浓度的平方根成正比；沉淀聚合中活性中心被包围，终止过程基本上是通过单基终止完成的，聚合速率与引发剂浓度成正比。 溶液聚合中溶剂的存在对聚合反应有或多或少的影响，溶剂的选择的是相当重要的，一般遵循以下要求： （1）对引发剂的诱导分解作用小，以提高引发剂的引发效率。溶剂对偶氮类引发剂的影响很小，对有机过氧化物引发剂有较大的诱导分解作用，顺序为：芳烃、烷烃、醇、胺。 （2）溶剂的链转移常数应低，以获得较高分子量的聚合物。 （3）尽量使用聚合物的良溶剂，以便控制聚合反应。 与本体聚合相比，溶液聚合具有粘度低、混合和传热容易以及反应温度容易控制等优点。但是，存在聚合物分离和溶液回收等问题，因此在聚合物溶液直接
实验五_丙烯酰胺的水溶液聚合
实验五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
丙烯酰胺双水相聚合过程中的一些基本问题-单国荣
丙烯酰胺双水相聚合过程中的一些基本问题* 单国荣，赵亮，曹志海，黄志明，翁志学 （浙江大学化工系高分子工程研究所，化学工程联合国家重点实验室聚合反应工 程实验室，浙江，杭州 310027） 关键词：丙烯酰胺，双水相聚合 聚丙烯酰胺(PAAm)被广泛地应用于水处理、造纸、石油、煤炭、矿业、地质和建筑行业，是最重要的水溶性聚合物之一。聚合物双水相体系概念在上世纪50年代被提出后，已被广泛应用于生物蛋白质和细胞分离领域。双水相聚合反应是将一种水溶性单体、引发剂及分散介质（另一种水溶性聚合物）溶解在水中，形成均相水溶液，一定条件下进行聚合反应，由于聚合物之间的相互作用，体系发生相分离，两种聚合物分别富集在各自相中，形成互不相容的水溶性聚合物分散液的聚合反应。它克服普通水溶液聚合高粘、搅拌和传热困难等缺陷，且聚合和使用过程中不存在有机溶剂污染，后处理简单，是制备水溶性聚合物的新方法。但是有关其聚合过程中的一些基本问题（如聚合物间的相互作用、相图、相分配、成滴及稳定机理、聚合动力学、产物分子量及分布、聚合体系粘度）研究不够。 从水溶性聚合物的疏水性差异、聚合物水溶液粘度及聚合体系稳定性角度出发选择聚乙二醇（PEG）水溶液作为丙烯酰胺（AAm）双水相聚合的分散介质。运用红外光谱及DSC研究了PAAm和PEG之间的相互作用。分别用GPC及浊度滴定法绘制了PAAm-PEG-水双水相体系的相图，考察了PEG分子量及平衡温度对相图的影响。结合溴化滴定法测定了AAm在两相中的分配系数，考察了PAAm和PEG浓度及平衡温度对AAm分配系数的影响。 双水相聚合体系中PEG水溶液为连续相，PAAm水溶液为分散相，通过对液滴形态及滴径分布的研究，提出液滴形成及稳定机理。认为有以下三方面原因促使液滴能稳定地分散在连续相中：液滴内部的高粘度、连续相的粘度及引发剂碎*国家自然科学基金资助（基金号：20276059）
实验3 丙烯酰胺的水溶液聚合
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： K 2S 2O 82KSO 4 带电引发离子与丙烯酰胺作用生成活性中心： KSO 4+H 2C CH C O NH 2 O 3SO C CH 2C O NH 2H +H 2C CH C O NH 2 HO C CH 2C O NH 2H OH
链增长： 链终止： 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： 四、实验步骤及现象及其解释 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。 +H 2C CH C O NH 2 O 3 SO 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
探讨丙烯酰胺引发聚合的机理研究
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/196448312.html, 探讨丙烯酰胺引发聚合的机理研究 作者：袁野 来源：《活力》2019年第06期 [摘要]本文主要探讨丙烯酰胺单体分子是自由基聚合反应的氧化—还原引发体系，解决Cu·自由基引发体系对生产的多年困扰，并对单元溶解氧的阻聚和丙烯腈原料和反应副产物及其所含杂质对丙烯酰胺单体水溶液和聚合物分子量的影响进行了探讨。 [关键词]丙烯酰胺;自由基;过氧化氢;水溶性氧化-还原引发体系;溶解氧 在生产丙烯酰胺溶液过程中，经常会遇到聚合物堵塞过滤器、换热器及相关设备堵塞的现象，为此很有必要掌握丙烯酰胺的单体自由基聚合反应氧化-还原引发体系的机理，更好的控制生产中副产物以及杂质含量的产生。 一、丙烯酰胺的单体结构和性质 （一）丙烯酰胺的单体结构 丙烯酰胺的单体结构中含有碳与碳原子间的不饱和结构，碳与杂原子间的不饱和结构，丙烯酰胺的单体分子中取代基只有一个（-NH2）并且（-NH2）和取代基半径较小与碳原子间的不饱和结构不对称所以不论取代基程度如何，都能进行聚合，如果在引发剂的作用下，聚合反应可瞬时发生。 （二）丙烯酰胺的单体极性 丙酰胺的单体分子中引入了（-NH2）极性取代基后，形成了非对称的CH2=CHCONH2型化合物偶极矩，由于双键的极化作用单体分子的聚合能为显著提高。 C+H2=C-HCONH2但是，在丙烯酰胺的单体分子中，羰基化合物>C=O<中取代基的影响与>C=O<中的不同，因为羰基自身就是极性基团，若在其原子上引入（-NH2）极性取代基将降低单体分子的极性，从而使聚合能力有所降低。 二、丙烯酰胺自由基聚合反应机理 （一）初级自由基的形成 丙烯酰胺单体水合反应的原料丙烯腈中含有许多杂质，尽管都限制在一定量内，但由于生产长期运作，此原料的不定期采样分析，难免有些杂质会超出范围或增多或减少，从而引起生产的波动。丙烯腈原料中的杂质过氧化氢是我们重点研究的对象，过氧化氢分子中一个氢原子被取代，成为氢化氧化物;二个氢原子被取代时，则成为过氧化物，二者也者是用作有机过氧
实验一：丙烯酰胺的聚合及聚合物分子量的测定
《高分子化学与高分子物理》课程实验报告 姓名学号成绩 日期同组姓名指导教师 实验一：丙烯酰胺的聚合及聚合物分子量的测定 一、实验目的 1、了解丙烯酰胺水溶液聚合特点。 2、理解粘度法测定聚合物分子量的基本原理。 3、掌握测定溶液聚合所得聚丙烯酰胺的特性粘数的方法并计算平均分子量。 4、了解反相乳液聚合和反相微乳液聚合的原理和特点。 5、掌握制备高分子量聚丙烯酰胺的方法 二、仪器 三口烧瓶，球形冷凝管，恒温水浴，搅拌器，温度计，量，烧杯，电炉，变压器，电子天平，乌氏粘度计，恒温水浴，分析天平，秒表，25 mL和200 mL容量瓶，50 mL锥形瓶， 5 mL和10 mL移液管、洗耳球，3号砂芯漏斗 三、药品 丙烯酰胺，过硫酸钾，乙醇，去离子水，聚丙烯酰胺水溶液、氯化钠、去离子水、1mol/L 氯化钠水溶液 四、实验原理 1、丙烯酰胺的水溶液聚合原理 溶液聚合是指单体溶解于溶剂中进行的聚合反应。根据聚合物在溶液中溶解度不同，分为均相和非均相溶液聚合，后者又称为沉淀聚合。 在溶液聚合中，选择适当的溶剂是聚合过程的关键之一，在选择溶剂的时候应考虑以下几点： （1）对单体和引发剂有很好的溶解性能。选用良溶剂时反应为均相聚合，可以消除凝胶效应，遵循正常的自由基动力学规律。选用沉淀剂时，反应为沉淀聚合，凝胶效应显著。产生凝胶时，反应自动加速，分子量分布变宽，溶剂的选择影响程度与溶剂溶解性能的优劣程
度和溶液浓度密切相关。 （2）溶剂的链转移常数。链转移反应影响聚合速度、转化率和聚合度。一般根据聚合物分子量的要求选择合适的溶剂，丙烯酰胺是水溶性单体，聚丙烯酰胺是水溶性聚合物，可采用水作为溶液聚合的溶剂。 （3）是否会有副反应的干扰。温度是聚合反应时一个重要的因素，随温度的升高，反应速度加快，分子量降低，同时链转移反应速度增加，所以选择合适的反应温度，对保证聚合物的质量是重要的 丙烯酰胺在水中有良好的溶解性能，聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺在水中以过氧化物为引发剂的氧化还原体系引发下聚合而得，根据反应温度、引发剂浓度和溶剂的不同，可以得到分子量从几千到十几万的聚合物。聚合反应方程式如下： CONH 2k 2S 2O 82n 2、粘度法测定聚合物分子量的原理 粘度法是一种测定聚合物分子量的方法，其得到的分子量是一种统计平均值即粘均分子量。因为粘度法仪器设备简单、分子量适用范围大(104~107)，又有相当好的实验精度，所以成为分子量测定中最常用的实验技术。粘度法除测定分子量以外，还可以测定高分子在溶液中的尺寸、聚合物的溶度参数等。因此，粘度法在高分子研究和工业生产中都有非常广泛的应用。 聚合物的稀溶液可视为牛顿流体，溶剂中溶解的聚合物会使溶液的粘度升高，研究这种粘度的变化可以获得有关高分子的信息。因此，在聚合物稀溶液中定义粘度比ηr （习惯上称为相对粘度）和粘度相对增量ηsp （习惯上称为增比粘度），两者和溶液、溶剂粘度的关系为 0/ηηη=r （1-1） 00()/1sp r ηηηηη=-=-（1-2） 式中η和η0分别是稀溶液和纯溶剂的粘度，因此ηr 和ηsp 都是无因次量。 稀溶液粘度与溶液浓度的依赖关系可以用Huggins 方程（1-3）和Kraemer 方程（1-4）式来描述，即
实验二 溶液聚合——聚丙烯酰胺的制备
实验二溶液聚合——聚丙烯酰胺的制备 —、目的 1. 学习溶液聚合的原理和特点； 2. 掌握聚丙烯酰胺水溶液聚合的制备方法。 二、原理 将单体溶解在溶剂中进行聚合的方法称为溶液聚合。以生成的聚合物能溶于溶剂者叫做均相溶液聚合，不溶并析出者叫异相溶液聚合（亦为沉淀聚合的一种）。例如，丙烯酰胺的水溶液聚合是均相的，丙烯腈的水溶液聚合是异相的。 在溶液聚合中，由于聚合物是处在良溶剂环境中，聚合物是处于比较伸展状态，包裹程度浅，链段扩散容易，只有在高转化率时，才出现自动加速现象。若单体粘度不高，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。 溶液聚合的优点是：有溶剂为传热介质，聚合温度容易控制；反应后物料易输送处理，低分子量物质易除去；而在制造涂料、粘合剂及纺丝浆的情况下，聚合后的溶剂不需要除去就能直接使用。溶液聚合的缺点是由于单体被溶剂稀释，浓度较小，聚合速度慢；溶剂占用反应器容积，生产效率低，增加回收、纯化的工序，使生产成本升高，聚合物平均分子量较低。 与本体聚合相比，溶液聚合体系具有粘度低、混合及传热比较容易，不易产生局部过热，温度容易控制等优点，但由于大多数单体及聚合物不易溶于水，用有机溶剂费用高，回收困难等原因，使得溶液聚合在工业上很少应用，只有在直接使用聚合物的情况，如涂料、胶粘剂、浸渍剂、和合成纤维纺丝液等采用溶液聚合的方法。 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，其优点是：价廉、无毒、产物可直接使用。 聚丙烯酰胺是一种优良的絮凝剂，水溶性好，被广泛应用于污水处理，另外也常用于石油开采、选矿、化学工业及食品工业的添加剂等方面。 三、仪器和试剂 四口瓶、球型冷凝管、温度计、搅拌器、恒温水浴、丙烯酰胺、过硫酸铵、甲醇 四、实验步骤 1. 组装仪器：将四口瓶置于恒温水浴上，并装上温度计、搅拌器和冷凝管。 2. 投料：在四口瓶中加入5 g丙烯酰胺和90 mL蒸馏水，搅拌，升温至30℃使单体溶解后，用移液管加入2.5 mL 1%的（NH4）2S2O8溶液。 3. 聚合：逐步升温至90℃（约1 h），再反应2～3 h，聚合物逐步生成。 4. 产品检验：用滴管吸取2 mL产物溶液于小烧杯中，加入5 mL甲醇，观察是否有白色絮状物沉淀生成，含甲醇的混合物装入回收瓶。 五、思考题 1. 溶液聚合选择溶剂应注意哪些问题？ 2. 工业上在什么情况下采用溶液聚合？ 5
实验4_丙烯酰胺的水溶液聚合
高分子化学实验报告10高二 丙烯酰胺水溶液聚合 实验四 危平福1014122030丁胜1014122007 2013/5/20 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。
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。 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方面。合成聚丙烯酰胺的化学反应简式如下： 三、主要仪器和试剂 三口瓶，球形冷凝管，温度计，丙烯酰胺，甲醇，过硫酸钾(或过硫酸铵)，氮气
四、实验步骤与分析 1.【在250mL 的三口瓶中，中间口安装搅拌器，分别装上一个温度计和一个冷凝管。】 现象与分析： 安装搅拌器时，应先保证搅拌桨竖直，并且应该遵循自下而上的安装顺序，然后开启搅拌器，查看是否安装稳定，为了防止温度计打到搅拌桨，也可以暂时不安装温度计，等需要测量时再关闭搅拌器，用温度计测量即可。 2.【将5 g(0.14 mol)丙烯酰胺和40 mL 蒸馏水加入反应瓶中，开动搅拌器，约350到400转每分钟，用水浴加热至30 ℃①，使单体溶解。然后把溶解在5 mL 蒸馏水中的0.025 g 过硫酸钾加入反应瓶中，逐步升温到90 ℃，这时聚合物便逐渐形成，在90 ℃下反应2~3 h。】 现象与分析： 开动搅拌器后，一开始尚有部分不溶，但随着加热的进行，单体逐渐溶解，溶液无明显现象，然而当把过硫酸钾加入时，溶液内便会出现大量白色絮状物。因为对于聚丙烯酰胺，当温度低时，溶解度较小，聚合物便以絮状存在溶液中，而升高温度时，在水中的溶解度增加，便会溶解。所以当加入引发剂过硫酸钾的溶液到反应瓶中时，由于单体少部分聚合，而此时温度较低，聚合物的溶解度较小，聚合物便会以絮状存在溶液中。而后面随着加热的进行，聚丙烯酰胺溶解度逐渐增大，白色絮状物减少，并且因为聚合物逐渐增多，随着搅拌的进行，高分子链间相互缠绕，使粘度增加，开始出现爬杆效应。之后再反应2-3小时，这是为了提高单体转化率，使反应完全。 其中该步骤中先溶解再加引发剂，这样有利于控制反应时间，此外是把过硫酸钾溶解在水中再加入反应瓶中，这样是为了防止局部速度过大而产生笼敝效应（笼蔽效应就是：在溶液聚合反应中，浓度较低的引发剂分子及其分解出的初级自由基始终处于含大量溶剂分子的高黏度聚合物溶液的包围之中，一部分初级自由基无法与单本分子接触而更容易发生向引发剂或溶剂的转移反应，从而使引发