粘度法测定高聚物的分子量
粘度法测定高聚物分子量
实验 3 粘度法测定高聚物分子量利用高聚物溶液的粘度与高聚物分子量的相互关系。
测定粘度可以计算分子量，这种方法称为粘度法，它是目前最常用的方法之一。
一、实验目的1.学习用粘度法测定高聚物分子量。
2.学习粘度法测定高聚物分子量的数据处理方法。
二、原理高分子溶液粘度的大小与其分子量，分子形状，溶液浓度溶剂性质。
温度等因素有关。
由于影响高聚物溶液粘度的因素较多，因此到目前为止，粘度与分子量的关系式还不能由理论式来计算，而是从经验而得。
在一定温度下，高分子溶液的特性粘度。
][η与高分子的分子量M 之间的经验公式：a KM =][η (1)在一定温度时，对某一高聚物—溶剂体系，公式中k 、α是常数，一般可查手册，如本体聚合的甲基丙烯酸甲酯在苯溶剂中，测得温度C ︒±125时，71.01034.12=⨯=-αK ，从实验测得特性粘度][η就可以求出高聚物的分子量。
特性粘度的定义为溶液浓度无限稀的情况下比浓粘度(/)sp c η或比浓对数粘度（1/r n c η）ln ()limlimsp rc c ccηηη→→== (2)式(2)中)(00ηηηηη⋅=x 分别为溶液和纯溶剂在同一温度下的粘度称为相对粘度。
)(00t t t t x ⋅=η分别为稀溶液及纯溶液用同一粘度设计在同一温度下测得的流出时间）单位秒。
而01sp x ηηηηη-==-称之增比粘度。
高聚物溶液的粘度和浓度之间依赖关系。
有下列公式。
2()()spK C cηηη'=+ (3)C cl rn 2)()(ηβηη-=……(4) 从式(3)和(4)可看出比浓粘度spcη和比浓对数粘度cl rn η与浓度c 成线性关系。
因此可以sp c η对c 或c l r n η对c 作图可得出两条直线。
以浓度c 外推射。
两条直线在c ＝0处。
即纵轴上相交一点。
此点的截距即是特性粘度[η]然后根据(1)求出高聚物的分子量。
由上法求出的高聚物分子量是高聚物的平均分子量ηM 称为粘均分子量。
粘度法测高聚物分子量
粘度法测高聚物分子量一、实验目的1．掌握粘度法测定高聚物平均分子量的原理。
2．用乌氏(Ubbelohde)粘度计测定聚乙烯醇的特性粘度，计算聚乙烯醇的粘均分子量。
二、实验原理粘度是液体对流动所表现的阻力。
根据牛顿粘度定律，在流速梯度为dv/ds 时，单位面积液体的粘滞阻力⎪⎭⎫⎝⎛=ds dv f η （2-1）式中的比例常数η称为粘度系数，简称粘度，SI 单位为s Pa ⋅，c.g.s 制单位是泊（P ，1P = 1dyn ⋅s ⋅cm -2），1P =0.1Pa ⋅s 。
测定高聚物分子量的方法很多，其中以粘度法最常用。
因为粘度法设备简单，操作方便，有相当好的精确度。
但是粘度法不是测定分子量的绝对值方法，因为在此法中所用计算分子量的经验方程中的参数，要用其它方法来确定。
因高聚物、溶剂、分子量范围、温度等不同，就有不同的经验方程式。
高聚物溶液的粘度η一般要比纯溶剂的粘度η0大得多，粘度增加的分数叫增比粘度ηsp 按定义式1r 0-=-=ηηηηηSP （2-2） 式中0r /ηηη=，叫相对粘度。
增比粘度随溶液中高聚物浓度的增加而增大。
为了便于比较，通常取单位浓度的增比粘度作为高聚物分子量的量度，可以写成cSPη，叫做比浓粘度。
显然比浓粘度随溶液的浓度c 而变。
当c →0时，比浓粘度趋于一固定的极限值[η]，即 []ηη=→cSPc lim（2-3）[]η称为特性粘度，其值可利用c sp /η~c 图用外推法求得，因为根据实验测定[][]c k cSP2'ηηη+= （2-4）因此在)/(c sp η~c 图上的截距即为[]η。
另外，当c →0时，crηln 的极限值也是[]η，因为在浓度趋近于零的极限条件下 ⋅⋅⋅-+-=+=323121)1ln(ln sp sp sp sp r ηηηηη当浓度不大时，可以忽略高次项，即 []ηηη==→→cc sp c rc 00lim ln lim（2-5）()c r /ln η与浓度c 之间的经验公式为[][]c cr 2ln ηβηη-= （2-6） 因此，以)/(c sp η和()c r /ln η对c 作图可以得到两条直线，它们在纵轴上交于一点，截距均为[]η。
粘度法测定聚合物的分子量
一、实验目的1、掌握用乌氏粘度计测定高分子溶液粘度的方法；2、了解稀释粘度法测定高聚物分子量的基本原理；3、学会外推法作图求[η]并计算粘均分子量M η。
二、实验原理高聚物的分子量是反映高聚物特性的重要指标，是高分子材料最基本的结构参数之一。
其测定方法有：端基测定法、渗透压法、光散射法、超速离心法以及粘度法等。
其中粘度法测试仪器比较简单，操作方便，并有较好的精确度，应用普遍。
高分子溶液具有比纯溶剂高得多的粘度，其粘度大小与高聚物分子的大小、形状、溶剂性质以及溶液运动时大分子的取向等因素有关。
因此，利用高分子粘度法测定高聚物的分子量基于以下经验式：Mark 经验式：式中：[η]－特性粘数M －粘均分子量 K －比例常数α－与分子形状有关的经验参数K 和α值与温度、聚合物、溶剂性质有关，也和分子量大小有关。
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，例如渗透压法、光散射法等，从粘度法只能测定得［η］。
粘度除与分子量有密切关系外，对溶液浓度也有很大的依赖性，故实验中首先要消除浓度对粘度的影响，常以如下两个经验公式表达粘度对浓度的依赖关系：式中：r η－相对粘度 sp η－增比粘度 sp η/c －比浓粘度c －溶液浓度[]αηKM =（8-1） （8-2）βκ,－均为常数1-=r spηη （8-4）式中：t －溶液流出时间0t －纯溶剂流出时间显然][η即是聚合物溶液的特性粘数，和浓度无关，由此可知，若以c sp /η和c sp /ln η分别对c 作图，则它们外推到0→c 的截距应重合于一点，其值等于][η。
ln rηspCη或C图1 外推法求[η]值图8-1 外推法求][η值三、实验仪器和材料试剂：PV A ，水 仪器：乌氏粘度计 四、实验步骤1、玻璃仪器的洗涤：粘度计先用经砂芯漏斗滤过的水洗涤，把粘度计毛细管上端小球存在的中沙粒等杂质冲掉。
粘度法测定高聚物的分子量-21164322(精)
特性粘度［η］: 反映高分子与溶剂分子之间的内摩 擦
实验原理
特性粘度:［η］ 反映高分子与溶剂分子之间的内摩擦 在无限稀释条件下
(2) 用外推法求［η ］: 方法有二种:
一种是以η SP/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
a-b:液体流经a-b之间 的时间即为流出时间
2.药品： 聚乙二醇
乌贝路德粘度计
实验步骤
1.先用洗液将粘度计洗净，再用自来水、蒸馏水分
别冲洗几次，洗好后烘干备用。恒温25℃。
(若不烘干,残留的水会将溶液稀释)
2.溶液流出时间的测定：
(1)加原始浓度的溶液:
用移液管吸取已知浓度(
)的聚乙二醇溶
液10mL/ 15mL ，由A管注入粘度计中;
2.作ηSP/C—C及lnηr/C—C图，并外推到C→0由截 距求出［η］。
3.由公式(1)计算聚乙二醇的粘均分子量，K，α值查 附录二。
聚乙二醇：25℃ K=1.56×10-1dm3·Kg-1,α=0.50 30℃ K=1.26×10-2dm3·Kg-1,α=0.78
注意事项:
1.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。
实验原理
特性粘度［η］
比浓粘度
相对粘度ηr
实验原理
测定粘度的方法主要有毛细管法、转筒 法和落球法。在测定高聚物分子的特性粘度 时，以毛细管流出法的粘度计最为方便。
若液体在毛细管粘度计中，因重力作用流 出时，可通过泊肃叶公式计算粘度。
实验原理
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;t为流出的时间;h 为流过毛细管液体的平均液柱高度;V为流经 毛细管的液体体积;m为毛细管末端校正的 参数(一般在r/L<<1时，可以取m=1)。对于 某一只指定的粘度计而言，可以写成下式
黏度法测高聚物分子量(最终版)
华南师范大学实验报告学生姓名平璐璐学号20132401179专业化学(师范) 年级、班级 13级一班课程名称物理化学实验实验项目黏度法测定水溶性高聚物分子量实验类型□验证□设计□综合实验时间 2016 年 4 月 7 日实验指导老师林晓明实验评分一、实验目的1.测定多糖聚合物-右旋糖苷的平均分子量；2.掌握用乌式黏度计测定黏度的原理和方法。
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。
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的分子量是一种统计的平均分子量。
用粘度法测定的分子量称“黏均分子量”记作M η高聚物稀溶液的黏度（η）是流体在流动时摩擦力大小的反映，这种流动过程中的内摩擦力主要有：纯溶剂间的内摩擦，也就是纯溶剂的粘度，记作η0，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。
这三种内摩擦的综合成为高聚物溶液的黏度η 实验证明，在相同温度下，η> η0，相对于溶剂，其溶液粘度增加的分数，称为增比粘度，记作sp η,0sp r 0011ηηηηηηη-==-=-r η称为相对粘度，即溶液粘度对溶剂粘度的相对值。
高聚物溶液的ηsp 往往随浓度增加而增大，为了便于比较，定义单位浓度的增比黏度ηsp /c 为比浓黏度，定义ln ηsp /c 为比浓对数黏度。
当溶液溶液无限稀释，高聚物分子彼此相隔甚远，其相互作用可以忽略不计。
此时比浓粘度趋近于一个极限值，即：[η]称为特性粘度，在足够稀的溶液中,比浓黏度ηsp /c和比浓对数黏度ln ηsp/c 与溶液的浓度有以下的关系（关系公式）：[][]2spK ccηηη=+ [][]2r ln B cc ηηη=-实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，特性粘度[η]的数值只与高聚物平均相对分子量有关，它们之间的半经验关系可用方马克-霍温克方程（Mark-Houwin)来表示M η为平均分子量（黏均分子量），K 是比例常数，a 是与分子形状有关的经验参数。
粘度法测高聚物分子量
实验5粘度法测定聚合物的粘均分子量一． 实验目的1．加深理解粘均分子量的物理意义。
2．学习并掌握粘度法测定分子量的实验方法。
3．学会用“一点法”快速测定粘均分子量。
二． 实验原理由于聚合物的分子量远大于溶剂，因此将聚合物溶解于溶剂时，溶液的粘度（η）将大于纯溶剂的粘度（η0）。
可用多种方式来表示溶液粘度相对于溶剂粘度的变化，其名称及定义如表8－1所示。
表8－1 溶液粘度的各种定义及表达式名称 定义式量纲 相对粘度 0ηηη=r无量纲 增比粘度 100−=−=r sp ηηηηη 无量纲比浓粘度(粘数)CC r sp1−=ηη浓度的倒数（dl/g ） 比浓对数粘度（对数粘数）CC sp r )1ln(ln ηη+=浓度的倒数（dl/g ）溶液的粘度与溶液的浓度有关，为了消除粘度对浓度的依赖性，定义了一种特性粘数，其定义式为：CCrC spC ηηηln limlim][0→→== (8-1) 特性粘数又称为极限粘数，其值与浓度无关，其量纲也是浓度的倒数。
特性粘数取决于聚合物的分子量和结构、溶液的温度和溶剂的特性，当温度和溶剂一定时，对于同种聚合物而言，其特性粘数就仅与其分子量有关。
因此，如果能建立分子量与特性粘数之间的定量关系，就可以通过特性粘数的测定得到聚合物的分子量。
这就是用粘度法测定聚合物物分子量的理论依据。
根据式8－1的定义式，只要测定一系列不同浓度下的粘数和对数粘数，然后对浓度作图，并外推到浓度为零时，得到的粘数或对数粘数就是特性粘数。
实验表明，在稀溶液范围内，粘数和对数粘数与溶液浓度之间呈线性关系，可以用两个近似的经验方程来表示：C Csp2][][ηκηη+= (8-2)C Cr2][][ln ηβηη−= (8-3) 式8－2和式8－3分别称为Huggins 和Kraemer 方程式。
当溶剂和温度一定时，分子结构相同的聚合物，其分子量与特性粘数之间的关系可以用MH 方程来确定，即：αηKM =][ (8-4)在一定的分子量范围内，K , α是与分子量无关的常数。
粘度法测定高聚物分子量
粘度法测定高聚物分子量高聚物分子量是评价高聚物性质的重要指标之一。
粘度法是一种常用的测定高聚物分子量的方法。
本文将介绍粘度法的原理、测量方法及注意事项。
一、粘度法测定高聚物分子量的原理高聚物在溶液中的流动特性与其分子量有关。
分子量较大的高聚物在溶液中会形成较高浓度的聚合体，聚合体之间的热运动会受到阻碍，导致溶液的粘度增加。
因此，溶液的粘度与高聚物分子量成正比。
利用该原理，可以通过测定高聚物在溶液中的粘度来确定其分子量。
常用的粘度测量方法有旋转粘度计法、滴定粘度计法和玻璃密封管法等。
二、旋转粘度计法测定高聚物分子量在旋转粘度计法中，测量高聚物溶液在不同转速下的粘度，并利用氢氧化钠溶液对高聚物分子做标准化处理，从而计算出高聚物的分子量。
具体测量步骤如下：1. 准备高聚物的溶液，其中高聚物的质量浓度应在0.1-1.0g/L之间，一般用异丙醇或二甲基亚砜作为溶剂，同时应注意避免产生泡沫；2. 将旋转粘度计置于稳定的温度下，启动仪器并调整转速至稳定状态；3. 将高聚物溶液倒入粘度计测试杯中，并调整温度至与旋转粘度计相同；4. 测量高聚物在不同转速下的粘度，通常用10rpm和100rpm两种转速测量，每种转速测量三次；5. 将测量数据带入标准化计算公式得到高聚物的相对分子质量（Mw）和粘度平均分子量（Mn）。
四、玻璃密封管法测定高聚物分子量玻璃密封管法是一种直接测定高聚物溶液粘度的方法，需要在室温下严格控制高聚物溶液的密封性。
具体测量步骤如下：1. 准备高聚物的溶液，将溶液倒入玻璃密封管中，同时保证密封严密；2. 将密封管悬置于水槽中，并与相邻秤盘连接，以便测量密度和相对分子质量；3. 测量高聚物溶液的密度，并记录所用的温度；4. 使用标准计算公式计算高聚物的相对分子质量（Mw）和粘度平均分子量（Mn）。
五、注意事项1. 在高聚物的溶液制备过程中要避免产生泡沫，以免干扰粘度测定的准确性；2. 在粘度测定过程中要对仪器有所了解，并遵循测量操作规程，以免造成误差；3. 对于粘度计的使用要注意仪器的清洁，以保证测量精度；4. 不同的粘度测量方法具有不同的适用范围和测量精度，应根据实际需要和条件进行选择。
粘度法测定高聚物的相对分子量
粘度法测定高聚物的相对分子量高聚物是指由许多分子单元组成的聚合物，由于其分子量较大，因此需要采用不同的方法来测定其相对分子量。
粘度法是一种比较常用的方法，其原理是通过测定高聚物在溶液中的流动性质，来间接计算高聚物的相对分子量。
一、粘度法原理粘度是液体流动阻力的度量，表示液体分子间相互作用力的大小。
在溶液中，高聚物分子通过溶剂分子间的相互作用形成静电层和水合层，从而增加了流体的阻力。
因此，粘度可以被用来估算高聚物分子量，通过测量高聚物溶液和溶剂的比粘度，计算高聚物的相对分子量。
比粘度定义为：其中，η为溶液的粘度，Ω为摩尔质量，V为体积，c为摩尔浓度。
当固定温度、溶剂和浓度时，高聚物的比粘度随着相对分子量的增加而增加。
在一定浓度下，可以通过测量溶液的粘度和溶剂的粘度来计算比粘度。
因此，根据下式计算高聚物的相对分子量：其中，是比粘度，K为马尔可夫常数，可以计算为：其中，ρ为溶液密度，η0为溶剂的粘度，V为溶液的体积，C为高聚物的浓度，M为高聚物的相对分子量。
二、实验操作1、实验原料和仪器甲基苯、亚甲基蓝、二甲亚砜、甲基纤维素、萘酚指示剂、比色皿、粘度计、pH计、洗涤瓶、加热板等。
2、实验步骤（1）制备高聚物溶液取一定量的甲基纤维素粉末，加入甲基苯中，并加入少量的亚甲基蓝。
将溶液充分搅拌，直到甲基纤维素完全溶解，然后用萘酚指示剂调节pH值在6-8之间。
（2）制备溶剂将二甲亚砜加入甲基苯中，并用萘酚指示剂调节pH值在6-8之间即可制备好溶剂。
（3）测定溶液和溶剂的粘度在两个比色皿中分别加入一定体积的高聚物溶液和甲基苯溶剂，再加入一定量的萘酚指示剂。
用粘度计测量两种溶液的粘度，并记录相关数据。
根据比粘度公式和马尔可夫常数公式，计算高聚物的相对分子量。
三、实验注意事项1、实验操作需要在室温下进行，避免大幅度的温度变化。
2、粘度计的使用需要严格按照说明书进行操作。
3、萘酚指示剂需要加入适量的量才能达到理想的pH值。
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比浓粘度
ηsp/C
单位浓度下所显示出的粘度
特性粘度
［η］
如果高聚物分子的分子量愈大，则它与溶剂间 的接触表面也愈大，摩擦就大，表现出的特粘度也 大。特性粘度和分子量之间的经验关系式为:
K与α的数值可通过其它绝对方法确定，例如渗 透压法、光散射法等，从粘度法只能测定得［η］。 在无限稀释条件下 ：
式中，t为溶液的流出时间;t0为纯溶剂的流出时间。 所以通过溶剂和溶液在毛细管中的流出时间，从而求 得ηr，由下式计算出ηsp。再由作图法求得［η］。
ηsp= (η-η0)/η0=η/η0-1=ηr-1 可见，通过测量不同浓度的溶液通过粘度计的时 间，与溶剂通过的时间比较，得到不同浓度下的的相 对粘度ηr值，再计算得增比粘度ηsp。作图求得特性 粘度［η］，即可计算得到粘均分子量。
℃ 大气压力：
pa
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/ml)
；
恒温温度
℃ ； t0 =
s
C(g·cm-3) t1/s
t2/s
t3/s t平均/s
ηr
lnηr ηSP ηSP/C lnηr/C
C1 =C0
０
０
０
０
０
０
０
０
０
C2 =
０
０
０
０
０
０
０
０
０
C3 =
０
０
０
０
０
０
０
2.粘度计的毛管太粗或太细有什么缺点? 3.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? 4.分析实验成功与失败的原因。
八.注意事项
1.粘度计必须洁净 2.实验过程中，恒温槽的温度要保持恒定。
加入样品后待恒温才能进行测定。 3.粘度计要垂直浸入恒温槽中，实验中不
要振动粘度计
再见
移取15ml蒸馏水，由Ａ管注入粘度计中内，恒温 15min。用橡胶管封闭Ｃ管口，用洗耳球从Ｂ管吸溶剂 使溶剂上升至球１。然后同时松开Ｃ管和Ｂ管，使Ｂ 管溶剂在重力作用下流经毛细管。记录溶剂液面通过a 标线到b标线所用时间，重复三次，任意两次时间相关 小于0.3s。
六.数据记录与处理
实验数据记录
室温：
名词与符号
物理意义
纯溶剂粘度
η0
溶剂分子与溶剂反分映子高间分的子内与摩溶擦剂表分现子出之来间的的粘内度摩擦
溶液粘度η
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
ηr =η/η0 溶液粘度对溶剂粘度的相对值
增比粘度
ηsp
ηsp = (η-η0)/η0 =η/η0-1 =ηr-1 高分子与高分子之间，
式中，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；t为流出的时间；h为流 过毛细管液体的平均液柱高度；V为流经毛细管的液 体体积；m为毛细管末端校正的参数(一般在r/L<<1时， 可以取m=1)。
通常测定是在稀溶液中进行(C<1×10-2g·cm-3)， 所以溶液的密度和溶剂的密度近似相等，因此可将ηr 写成:
用移液管分别由A管加入5ml、5ml、10ml、10ml的蒸馏水， 使溶液的浓度分别为C2、C3、C4、C5，每次稀释，均要封 闭Ｃ管，并用洗耳球从Ｂ管口多次吸溶液至１球，以洗涤 Ｂ管并使溶液均匀混合。恒温10分钟后，分别测量溶液的 流出时间t2、t3、t4、t5。
3. 溶剂流出时间t0的测定
将粘度计洗净，先用自来水、再蒸馏水分别冲洗几次， 每次都要注意反复流洗毛细管部分，洗好后备用。
2. 溶液流出时间t的测定
用移液管从Ａ管加入1. 00g/L的聚乙烯醇水溶液15ml。恒 温15分钟，用弹簧夹夹住C管上的橡皮管，用洗耳球从B管 将溶液缓慢吸至1球，放开C管，让溶液自由下落，当液面 通过刻度线a时，打开秒表开始计时；当液面通过刻度线b 时，按停秒表。这就是溶液1的流出时间t1。重复三次，三 次的最大偏差应小于0.3s。
三、仪器和试剂
1.仪器 ： 恒温槽 1套; 乌贝路德粘度计1只; 停表1只; 洗耳球1只; 移液管; 螺旋夹１只; 橡皮管(约5cm长) 2根。 2.药品 ： 聚乙烯醇
四、装置图
五、实验步骤
1.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１球。
０
０
C4 =
０
０
０
０
０
０
０
０
０
C5 =
０
０
０
０
０
０
０
０
０
纯溶剂C0
/
/
/
/
/
2.作ηSP/C — C 及 lnηr/C — C 图，并外推到C→0 由截距求出［η］。
3.由公式(1)计算聚丙烯酰胺的粘均分子量，K， α值查阅相关附表。
七.思考与讨论
1.乌贝路德粘度计中支管C有何作用？除去 支管C是否可测定粘度?
因此我们获得［η］的方 法有二种:一种是以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，如 右图所示，两根线应会合于 一点，这也可校核实验的可 靠性。一般这两条直线的方 程表达式为下列形式:
测定粘度的方法主要有毛细管法、转筒法和落 球法。在测定高聚物分子的特性粘度时，以毛细管流 出法的粘度计最为方便。若液体在毛细管粘度计中， 因重力作用流出时，可通过泊肃叶(Poiseuille)公式计 算粘度。