化学浆的纸浆粘度和聚合度的测定原理步骤

C2—Na2S2O3标准溶液的浓度，mol/L V3—滴定时耗用的NaOH标准溶液的体积，mL
C3—NaOH标准溶液的浓度，mol/L
C4—铜乙二胺溶液中乙二胺的浓度，mol/L
C5—铜乙二胺溶液中铜的浓度，mol/L
R—乙二胺与铜的浓度比例
R要求为2.00±0.04，铜的浓度C5为（1.00±
0.02）mol/L。如果分析结果，R＜2,

天然纤维素的平均聚合度棉麻最高，在 10000左右，草浆纤维素稍低。化学纸浆的 平均聚合度在1000左右。 测定纸浆粘度通常使用毛细管粘度计。粘 度计的种类比较多，如乌式粘度计、奥式粘 度计和北欧标准粘度计等。在测定粘度前， 首先要选择适宜的溶剂将纤维素溶解，然后 用所形成的纤维素溶液来进行测定。
2、增比粘度（ηsp）

表示相对于溶剂粘度，溶液粘度增加的分 数。ηsp＝（η－ηo）/ηo＝ηr－1即增比粘度 等于相对粘度（ηr）值减1，无单位
3、比浓粘度（ηsp/ρ）
表示增比粘度与溶液浓度（ρ）之比。ηsp/ρ
＝（ηr-1）/ρmL/g
比浓粘度随溶液浓度而变化，其单位是浓度
单位的倒数，一般用ml/g表示。

由马丁经验公式计算出不同的相对粘度 （η/η0）值，得到所对应的特性粘度[η]和纤维 素浓度（ρ）乘积列表（见表2－6）P70，供测 定纸浆粘度计算使用。
大致计算过程是：
（1）先根据粘度计常数hn和纤维素溶液流过粘 度计的时间tn，求出相对粘度ηr＝hn×tn。粘度 计常数是用65％甘油水溶液，蒸馏水和稀铜乙 二胺溶液用校准用粘度计和测定用粘度计校准 后计算出来的。
4、特性粘度[η]

定义为比浓粘度（ηsp/ρ）在无限稀释下 （即浓度趋于零时）的极限值。 即 [η]＝lim（ηsp/ρ）ml/g


特性粘度[η]可以通过实验作图用外推法求 得。特性粘度[η]与浓度无关，其单位是浓度 的倒数（ml/g）。
5、马丁（Martin）公式 纸浆铜乙二胺溶液粘度的测定原理是依据 马丁经验方程式： ηsp ＝[η]. ρ.eK[η] ρ 或 Lg [η]=Lg(η- ηo)/(ηoρ)-K` [η]. ρ 式中 ηsp—增比粘度 [η]—特性粘度，ml/g K——经验常数。对纤维素-铜乙二 胺系统，K＝0.13； K` =KLge=0.056 ρ—纤维素在稀释后溶剂中的浓度 （以绝干计），g/mL
粘度计因子 fn＝tkg/tng=甘油在校准粘度计中流 出的时间/甘油在测定粘度计中流出的时间， 粘度计常数 hn＝fn/tKCED（稀CED在校准粘度）
式中
tkg——65％甘油溶液在校准粘度计中流
出的时间，s
tng——65％甘油溶液在测定用粘度计中 流出的时间，s tKCED—稀释至50％的铜乙二胺溶液在校 准用粘度计中流出的时间，s
纸浆浓度ρ可由绝干浆质量和溶液体积30.0mL 或50.0mL计算出来，然后再用[η]·ρ乘积除试 样浓度，求出特性粘度[η]mL/g。 例如：相对粘度ηr =8.20 ρ=0.004g/mL 由相对粘度查表2-6得[η]·ρ＝2.964 [η]＝2.964/0.004＝741ml/g （3）DP计算 DP0.905＝0.75[η]， 或 DP=（ 0.75×741 ）1.105 =1079 即可求出纸浆的平均聚合度。
4.试样制备

取有代表性浆样，在湿浆解离器中加水分 散成单根纤维，不得有浆快和纤维束，然后 用覆盖有洁净白布的铜网，在纸样成型器上 抄成定量约40g/m2的浆片，不必挤压，连同 白布一起风干。最后把浆片由白布上取下， 撕碎5×5mm小浆块，置于干燥洁净的广口 瓶中或塑料袋中，放置过夜，平衡水衡，然 后测其水分含量。
(2)铜乙二胺溶液的配制

称取250g分析纯硫酸铜（CuSO4· 2O）， 5H
于盛有2000ml热蒸馏水的烧杯中，加热至沸，
冷至45℃，在不断搅拌下，慢慢加入115ml
（密度为0.9）浓氨水，至溶液呈淡紫色，静置
使其沉淀下降。用倾泻法清洗涤沉淀，先用热
蒸馏水洗四次，再用冷蒸馏水洗二次，每次约
用1000ml蒸馏水。
接下来把试样溶解瓶放在超级恒温水浴中， 调节温度至25±0.1℃ （约5min时间），最 后测定纸浆溶解液在25±0.1℃时，流过测定 用毛细管粘度计的时间，用秒表计时，平均 测定三次，取其平均值计算相对粘度。
表2-5
纸浆粘度测定称样量参考值
浆浓ρ/（g/100mL） 0.5 0.4 0.3 绝干浆质量/g 0.25 （0.15） 0.20 （0.12） 0.15 （0.09） （50mL）(30mL)
(3) 超级恒温水浴：能控制在25 ± 0.1℃， 并装有自动循环泵。 （4）铜片或玻璃球 （5）天平 0.0001g （6）秒表
3、毛细管粘度计的校准

用65％甘油水溶液，蒸馏水和稀释至50%
的铜乙二胺溶液，分别在25±0.1℃温度下，
用两种粘度计测定其流出时间。

用下式计算粘度计因子fn和粘度计常数hn
2.仪器
（1）试样溶解瓶：容积为52ml细口聚乙烯瓶 或30ml的玻璃广口瓶，带放气装置。 （2）毛细管粘度计 ：有校准用毛细管粘度计 和测定用毛细管粘度计两种。 a 带有水套的校准用毛细管粘度计：25 ℃的 蒸馏水在此粘度计中流出的时间约为60s,毛 细管直径为0.57±0.02mm，上部盛液体的容 器体积为2.0mL。 粘度计规格如图2－4（a）P68
(NH2CH2CH2NH2)为乙二胺分子

我们所讲的纸浆粘度和纤维素分子量的测 定是按国家标准进行的，采用北欧标准粘度 计，又称毛细管粘度计，用铜乙二胺作为溶 剂来溶解纤维素。（参见GB/T1548-1989）。
一、有关粘度的定义与概念

粘度是指液体或流体流动时的内摩擦力，溶 液粘度高低与纤维素分子量有关，同时也取决 于分子的结构、形态和在溶剂中的扩张程度等。 当纤维素被溶剂溶解后，造成溶液粘度的变化， 通常采用四种表示方法。 1、相对粘度（ηr） 在同一温度下，溶液的粘度（η）与纯溶剂 粘度（ηo）的比值称相对粘度。即 ηr＝η/ηo无单位， 随纸浆浓度增加而增加


过去曾采用铜氨溶液为溶剂，但由于铜氨 溶液存在不易制备、不稳定、使纤维素分子发 生氧化而降解等缺点，因此现在多采用铜乙二 胺作为溶剂测定纸浆的粘度。纤维素溶于
铜乙二胺的反应如下: 2C6H10O5+2[Cu(NH2CH2CH2NH2)2](OH)2 →[（C6H8O5）2Cu][Cu(NH2CH2CH2NH2)2] +2NH2CH2CH2NH2+4H2O
（2）计算特性粘度
由相对粘度查表，因ηr＝[η]×ρ，又因溶液 浓度可计算出来，所以可计算出特性粘度[η]。 （3）计算聚合度 DP0.905＝0.75[η] 或 DP=（ 0.75பைடு நூலகம்η] ）1.105

二、测定原理

采用铜乙二胺溶液作为纸浆的溶剂，因铜乙二胺 是纤维素的优良溶剂，一般纸浆只需3-5分钟即可完 全溶解，并且受空气中的氧影响较小，因此能较好地 保持纤维素的聚合度。溶解反应见上式。 用铜乙二胺溶液测定纸浆粘度的方法原理是根据 马丁的经验公式，只需测定化学浆在单一浓度下的相 对粘度就能计算出它的特性粘度和平均聚合度。测定 时要求特性粘度和纸浆浓度的乘积[η]×ρ＝3.0±0.5。 且测量是在Gmax（200±30）S-1的速度梯度下进行 的。
[η]/(mL/g) 400～650 650～850 850～1100
6、结果计算
（1）相对粘度（ηr）计算 ηr ＝hn×tn 式中 hn——校准后得到的粘度计常数，s-1 tn——试样溶液流过粘度计 的流出时间， s-1 （2）特性粘度[η]计算 根据相对粘度ηr（η/ηo）值从表2-6（P70） 中查出特性粘度[η]与纸浆浓度ρ的乘积，而
b 带有水套的测定用毛细管粘度计：毛细管直
径为0.8±0.05mm，上部盛液体的容器体积
为1.0mL，粘度计规格如图2－4（a）P68，
该粘度计使用粘度为11mPa.s的溶液，流出
时间约为100s,速度梯度Gmax约为200s-1。在
毛细管外部必须有冷却水套，供循环水用，
测定温度控制在25 ± 0.1℃。
铜的浓度C5＞1mol/L，说明乙二胺和水量不
够，则可按下式计算，加入一定量的乙二胺和 蒸馏水，以配制所需浓度的铜乙二胺溶液。 a. 需加入乙二胺的量
V
4

( 2 C 5 C 4 )6 .0V w
0
式中
V0—原始溶液量，mL W—乙二胺的质量分数，％
b. 配制铜乙二胺溶液总量（V5）计算 V5=C5V0 C. 加入蒸馏水量（V6）的计算 V6=V5-(V4+Vo) (3) 65%甘油水溶液：在20℃相对密度1.167 粘度约为10mPa.s。
5、测定步骤

根据纸浆的不同粘度，按照表2-5所示，称取 一定量试样（称准至0.0005g）（或先称0.15g 纸浆），置于30ml的试样溶解瓶中，加15ml 蒸馏水，加数十颗玻璃球，塞紧瓶塞，剧烈摇 荡溶解瓶至试样分散后，再加入15ml铜乙二胺， 再加玻璃球至液面接近橡皮塞，盖上橡皮塞， 排出瓶中的空气，反复剧烈摇荡试样溶解瓶35min至试样完全溶解。
当[η]＜1100mL/g时，误差要求小于2%； 当[η]＜700 mL/g时，误差要求小于1%； 当[η]＞1100mL/g时，误差可以大一些。 （4）未知聚合度试样浆浓的确定 首先根据纸浆品种，估计一聚合度，由表 2-5查出相应的浆浓和浆重。如浆浓为 0.2000g/100mL，测定结果相对粘度 ηr=6.12，查表2-6， [η]. ρ=2.455。 因[η]. ρ＜2.5，不符合[η]. ρ=3.0±0.5的 要求，应再按[η]. ρ=3.0，计算一浆浓。