粘度的测定和应用乌氏粘度计法

sp ( 0 ) / 0 / 0 r 1
二实验原理
高聚物溶液的 sp 往往随质量浓度C的增加而增加。 为了便于比较，定义单位浓度的增比粘度 sp C 为 比浓粘度，定义 lnr C为比浓对数粘度。
符号 名称与物理意义 纯溶剂的粘度，溶剂分子与溶剂分子间的内摩擦表现出来的粘度。 溶液的粘度，溶剂分子与溶剂分子之间、高分子与高分子之间和 高分子与溶剂分子之间三者内摩擦的综合表现。 相对粘度，ηr=η/η0，溶液粘度对溶剂粘度的相对值。 增比粘度，ηsp= (η－η0) / η0 = η/η0 –1 = ηr – 1，反映了高分子与高 分子之间，纯溶剂与高分子之间的内摩擦效应 。 特性粘度，反映了高分子与溶剂分子之间的内摩擦 。
七 实验讨论
以ηSP / C-C及lnηr / C-C作图缺乏线性的影响因 素： (1) 温度的波动； (2) 溶液的浓度 (3)测定过程中因为毛细管垂直发生改变以及微 粒杂质局部堵塞毛细管而影响流经时间。
八 思考题
1. 与奥氏粘度计相比，乌氏粘度计有何优点？本实 验能否用奥氏粘度计？ 2. 奥氏粘度计中支管C有何作用？除去支管C是否 可测定粘度？ 3. 粘度计的毛管太粗或太细有什么缺点？ 4. 为什么用[η]来求算高聚物的分子量？它和纯 溶剂粘度有无区别？ 5. 分析ηSP / C-C及lnηr / C-C作图缺乏线性的原 因？
四 实验步骤
4. 溶剂流出时间的测定 用蒸馏水洗净粘度计，尤其要反复流洗粘度 计的毛细管部分。用水洗1～2次，然后由A管加入 约15mL水溶液。用同法测定溶剂流出的时间t0。 为什么是“大约”？ 这个值需要精确吗？
五 注意事项
1、高聚物在溶剂中溶解缓慢，配制溶液时必须保证其完 全溶解，否则回影响溶液起始浓度，而导致结果偏低。 2、粘度计必须洁净，高聚物溶液中若有絮状物不能将它 移入粘度计中。 3、本实验溶液的稀释是直接在粘度计中进行的，因此每 加入一次溶剂进行稀释时必须混合均匀，并抽洗E球和G 球。 4、实验过程中恒温槽的温度要恒定，溶液每次稀释恒温 后才能测量。 5、粘度计要垂直放臵，实验过程中不要振动粘度计，否 则影响结果的准确性。
0 r sp
sp/C 比浓粘度，单位浓度下所显示出的粘度 。
[ ]
二实验原理
在一定温度和溶剂条件下，特性粘度[η]和高 聚物摩尔质量M之间的关系式是Mark-Houwink经 — 验方程：
[ ] K M
式中M为粘均分子量；K为比例常数；α是与分子 形状有关的经验参数。K和α值与温度、聚合物、 溶剂性质以及分子量大小有关。K值受温度的影响 较明显，而α值主要取决于高分子线团在某温度 下，某溶剂中舒展的程度，其数值介于0.5～1之 间。K与α的数值可通过其它绝对方法确定，从粘 度法只能测定得[η]。
六 数据处理
1. 将所测的实验数据及计算结果填入下表中： 原始溶液浓度C0 (g.cm-3)；恒温温度 ℃
C/g.cm-3 t平均/ s ηr ηSP ηSP / C lnηr / C
2. 作ηSP / C-C及lnηr / C-C图，并外推到 C→0求得截距，以截距除以起始浓度即得 [η]，由截距求出[η]。
三 仪器和试剂
仪器：恒温槽1套； 乌氏粘度计1支； 分析天平1台； 移液管(10mL)2支、(5mL)1支； 停表1支； 洗耳球1支； 螺旋夹一支； 橡皮管(约5cm长)2根； 吊锤一支。 试剂：聚乙烯醇(5g/L)。
乌氏粘度计
四实验步骤
1. 粘度计的洗涤 先用热洗液(经砂心漏斗过滤)将粘度计浸泡，再 用丙酮、自来水、蒸馏水分别冲洗几次，每次都 要注意反复流洗毛细管部分，洗好后烘干备用( 上一组的准备)。 2. 调节恒温槽温度至(30.0± 0.1)℃，在粘度 计的B管和C管上都套上橡皮管，然后将其垂直放 入恒温槽，使水面完全浸没G球，并用吊锤检查 是否垂直。
实验室一角
实验十七 粘度法测定高聚物的摩尔质量
实验十七 粘度法测定高聚物的摩尔质量
一 实验目的
1.了解粘度法测定高聚物分子量的基本原理和公式。 2.掌握用乌氏(Ubbelohde)粘度计测定高聚物溶液 粘度的原理与方法。 3.测定聚丙烯酰胺或聚乙烯醇的摩尔质量。
二 实验原理
高聚物摩尔质量不仅反映了高聚物分子的大小，而 且直接关系到它的物理性能，是个重要的基本参数。 与一般的无机物或低分子的有机物不同，高聚物多 是摩尔质量大小不同的大分子混合物，所以通常所 测高聚物摩尔质量是一个统计平均值。 有几种表示方式，本实验测 定是什么摩尔质量？
二实验原理
高聚物稀溶液的粘度是它在流动时内摩擦力大小的 反映，这种流动过程中的内摩擦主要有：纯溶剂分 子间的内摩擦，记作 0 ；高聚物分子与溶剂分子间 的内摩擦；以及高聚物分子间的内摩擦。这三种内 摩擦的总和称为高聚物溶液的粘度，记作 。 实践证明，在相同温度下 0 ,为了比较这两种 粘度，引入增比粘度的概念，以sp表示：
四 实验步骤
3. 溶液流出时间的测定 重复以上操作至少三次，它们间相差不大于0.3s， 取三次的平均值为t1。 然后依次由A管用移液管加入5mL、5mL、10mL、 15mL水，将溶液稀释，使溶液浓度分别为C2、C3、 C4、C5，用同法测定每份溶液流经毛细管的时间t2 、t3、t4、t5。应注意每次加入水后，要充分混合 均匀，并抽洗粘度计的E球和G球，使粘度计内溶液 各处的浓度相等。
η为液体的粘度；ρ为液体的密度； L为毛细管的长度；r为毛细管的半径； 4 hgr t V t为V体积液体的流出时间； m 8VL 8Lt V为流经毛细管的液体体积； h为流过毛细管液体的平均液柱高度； m为毛细管末端校正的参数。
二实验原理
对于某一只指定的粘度计而言，上式中许多 参数是一定的，因此可以改写成： B At t 式中，B＜1，当流出的时间t在2min左右(大于 100s)，该项可以忽略
四 实验步骤
3. 溶液流出时间的测定 用移液管分别吸取已知浓度的 聚乙烯醇溶液10mL，由A管注入 粘度计中，在C管处用洗耳球打 气，使溶液混合均匀，浓度记 为C1，恒温15min，进行测定。
四 实验步骤
3. 溶液流出时间的测定 测定方法如下：将C管用夹子夹紧使之不 通气，在B管处用洗耳球将溶液从F球经D 球、毛细管、E球抽至G球2/3处，解去C管 夹子，让C管通大气，此时D球内的溶液即 回入F球，使毛细管以上的液体悬空。毛 细管以上的液体下落，当液面流经a刻度 时，立即按停表开始记时间，当液面降至 b刻度时，再按停表，测得刻度a、b之间 的液体流经毛细管所需时间。：一种方法是以 ηsp/C对C作图，外推到C→0的截距值；另一种是 以lnηr/C对C作图，也外推到C→0的截距值，两 根线应会合于一点，这也可校核实验的可靠性。
如果没有会合于一点，怎 么解决？
二 实验原理
本实验采用毛细管法测定粘度，通过测定一定 体积的液体流经一定长度和半径的毛细管所需时间 而获得。当液体在重力作用下流经毛细管时，其遵 守泊肃叶(Poiseuille)定律：
二实验原理
因为根据实验，在足够稀的高聚物溶液中有如下 经验公式： sp [ ] [ ]2 c c ln r [ ] [ ]2 c
c
式中，κ和β分别称 为Huggins和Kramer常 数。
[ ]
二实验原理
当溶液无限稀时有如下： 当溶液无限稀释时，高聚物分 ln r sp lim lim [ ] 子彼此相隔甚远，它们的相互 c 0 c c 0 c 作用可以忽略。
即
At
二 实验原理
又因通常测定是在稀溶液中进行，溶液的密度 和溶剂的密度近似相等，因此可将ηr写成 ：
A 液 t t r 0 A 水t 0 t 0
t为测定溶液粘度时液面从a刻度流至b刻度的时间；
t0为纯溶剂流过的时间；
所以通过测定溶剂和溶液在毛细管中的流出时间， 从上式求得ηr，再由外推法求[η]。