试验二十二粘度法测定高聚物相对分子质量

合集下载

粘度法测高分子化合物相对分子质量实验结果讨论

粘度法测高分子化合物相对分子质量实验结果讨论

1 实验过程
实验中所用仪器有三管粘度计 ,停表及恒温槽装置一套 ;试剂为聚乙烯醇水溶液 。实验过 程如下[1 ] 。 ①于 30. 00 ±0. 05 ℃的条件下恒温待测液和蒸馏水 。 ②向粘度计中加入 10 mL 聚乙烯醇水溶液 ,质量浓度为 5. 500 g/ L ,测定溶液自粘度计的 中间管上刻度自由下落到下刻度所用的时间 t ,平行测定 3 次 ,要求 3 次的极差小于 0. 4 s。 ③依次加入 3 ,5 ,5 ,5 ,10 mL 蒸馏水 ,恒温后测定各溶液的下落所用的时间 t 。水中含有 小量的正丁醇以减少泡沫的干扰 。 ④洗净粘度计 ,加入足够量恒温后含有正丁醇的水 (正丁醇浓度与 ③一致) ,测定水的下 落时间 t0 。
3 实验误差分析
在实验结果的处理过程中 ,存在下列问题 : ① (lnηr/ρ) 2ρ和 (ηsp/ρ) 2ρ的截距不一致 ,即它们外推出的[η]不相等 。 ② (lnηr/ρ) 2ρ直线的线性相关系数较低 。 对于上述问题的具体分析如下 : ⑴从数学角度分析 , (lnηr/ρ) 2ρ的斜率小 , (lnηr/ρ) 的值比同样浓度之下的ηsp小很多 ,因 此 ,测定中同样的误差 ,在对 (ηsp/ρ) 2ρ线性相关系数影响不大的情况下 (可以达到 0. 99) , (对 lnηr/ρ) 2ρ的线性相关系数产生显著影响 (只有 0. 86) ;另外 ,由于斜率的绝对值小 ,同样的误 差对线性拟合的结果影响就大 。表 2 列出了 t0 的偏差对实验结果的影响 ,表 3 列出了 ti (ρ= 1. 447g/ L) 的偏差对实验结果的影响 。
0. 0707
- 5. 7 % 0. 996 0. 00115
0. 0726
- 5. 1 % 0. 958

粘度法测定高聚物的相对分子质量

粘度法测定高聚物的相对分子质量

粘度法测定高聚物的相对分子质量粘度法是一种常用的方法来测定高聚物(聚合物)的相对分子质量。

它基于高聚物分子在溶液中的流动性质与分子质量之间的关系。

在进行粘度法测定之前,需要确定合适的实验条件和测定原理。

一、实验条件1.选择合适的溶剂:溶剂应具有与高聚物相容性好、可对高聚物进行良好的溶解以及测量粘度的条件。

(例如,对于聚乙烯醇,水是常用的溶剂)2.控制温度:温度会对粘度值产生较大影响,因此需要在恒温条件下进行实验。

3.粘度计的选择:常用的粘度计有奈米粘度计、卡诺粘度计、光纤旋光粘度计等。

需根据具体情况选择合适的粘度计。

二、测定原理高聚物在溶液中的流动性质与其相对分子质量有关,分子量较大的高聚物流动性较差,因此溶液的粘度值会随着高聚物分子量的增大而增大。

粘度法通过测量高聚物溶液的粘度值,从而间接推算出高聚物的相对分子质量。

三、实验步骤1.准备高聚物溶液:根据所选溶剂的配比,将一定质量的高聚物溶解于溶剂中,并彻底搅拌,直到高聚物完全溶解。

2.校正粘度计:用纯溶剂测量粘度计的零点,然后用标准物质(例如苯酚、萘酚等)来校正粘度计,以确保测量结果的准确性。

3.测量粘度:将装有高聚物溶液的容器放置在保持恒温的温水槽中,保持一定的温度,并等待溶液充分平衡。

然后将准备好的粘度计浸入溶液中,并等待一段时间让溶液与粘度计达到热平衡。

之后,开始测量粘度。

通常,需要测量多个时间点的粘度值,以获取精确的结果。

4.重复测量:进行多次测量以确认结果的准确性,并计算平均值。

5.构建标准曲线:根据已知分子量的标准品制备溶液,并测量其粘度值。

将不同分子量的标准品的粘度值与相对分子质量进行绘图,得到标准曲线。

6.根据标准曲线计算未知样品的相对分子质量:通过测量未知样品的粘度值,并根据标准曲线拟合计算得到样品的相对分子质量。

四、注意事项1.在测量前要完全溶解样品,以避免溶液中存在固体颗粒影响测量结果。

2.测量过程中要保持恒温环境,温度的变化会对粘度值产生较大的影响。

粘度法测定高聚物的相对分子质量

粘度法测定高聚物的相对分子质量

粘度法测定高聚物的相对分子质量一、前言高聚物的相对分子质量是一项非常重要的指标,可以反映出高聚物的聚合度、分子量分布情况等。

而粘度法是一种比较常见的测定高聚物相对分子质量的方法之一。

经过多年的研究和发展,粘度法已经成为一种精确可靠的测定高聚物相对分子质量的方法。

本文将详细论述粘度法测定高聚物相对分子质量的原理、步骤及注意事项,并结合实验数据进行解析,以期对读者有所裨益。

粘度法是通过高聚物溶液的粘度来测定高聚物相对分子质量的一种方法。

由于高聚物在溶液中的分子量很大,因此高聚物溶液的粘度相对较高。

而高聚物在溶剂中的溶解度、在溶液中的摩尔体积随分子量的增加而减小,因此高聚物溶液粘度与分子量存在一定的关系。

根据高分子物理学原理,粘度(η)与分子量(M)之间存在如下的关系式:η = K Mα式中,K为比较系数,通常取纯溶剂的比较系数,α为马尔可夫(A. V. Markov),Flory(Z. H. Flory)定理所预测的分子量与粘度之间的关系系数,值为0.5,但实际值并不完全相同,取决于高分子的结构、以及溶液中溶质间的相互作用力。

因此,根据上述公式,可以通过测量高聚物溶液的粘度来计算高聚物的相对分子质量。

1、制备高聚物溶液将高聚物样品取适量,按照一定比例加入溶剂中,并加入必要的助溶剂和表面活性剂,使得高聚物充分溶解,并得到质量均匀的高聚物溶液。

同时,还需要根据样品的特性和实验要求,选择合适的溶剂体系和浓度范围,以保证实验数据的准确性和可重复性。

2、测量高聚物溶液的粘度通过粘度计对高聚物溶液进行粘度测量。

首先将粘度计倒置入高聚物溶液中,待平衡后,记录测量前后的读数,计算出粘度值。

在测量过程中,需要注意将粘度计反复插入溶液中,以保证粘度测量结果的准确性。

同时,为防止高聚物在测量过程中的降解、聚集和分解等不良反应,还需控制好温度、pH和氧气含量等实验条件。

根据上述粘度与分子量之间的关系式,最终可以通过测量所得的高聚物溶液粘度,计算出高聚物的相对分子质量。

粘度法测定高聚物分子量实验报告

粘度法测定高聚物分子量实验报告

粘度法测定高聚物分子量实验报告篇一:粘度法测定高聚物的相对分子质量实验报告课程名称:大学化学实验P 指导老师:成绩:__________________ 实验名称:黏度法测定高聚物的相对分子质量实验类型:一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、实验材料与试剂(必填)四、实验器材与仪器(必填)五、操作方法和实验步骤(必填)六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析(必填)八、讨论、心得一、实验目的1、掌握用乌氏黏度计测定聚合物溶液黏度的原理和方法。

2、测定聚合物聚乙二醇的黏均相对分子质量。

二、实验原理聚合物溶液的特点是黏度特别大,原因在于其分子链长度远大于溶剂分子,加上溶剂化作用,使其在流动时受到较大的内摩擦阻力。

黏性液体在流动过程中,必须克服内摩擦阻力而做功。

黏性液体在流动过程中所受阻力的大小可用黏度系数(简称黏度)来表示(kg·m-1·s-1)。

纯溶剂黏度反映了溶剂分子间的内摩擦力,记作η0,聚合物溶液的黏度η则是聚合物分子间的内摩擦、聚合物分子与溶剂分子间的内摩擦以及η0三者之和。

在相同温度下,通常η>η0,相对于溶剂,溶液黏度增加的分数称为增比黏度,记作ηsp,即ηsp=(η-η0)/η0 溶液黏度与纯溶剂黏度的比值称作相对黏度,记作ηr,即ηr=η/η0ηr反映的也是溶液的黏度行为;而ηsp则意味着已扣除了溶剂分子间的内摩擦效应,仅反映了聚合物分子与溶剂分子间和聚合物分子间的内摩擦效应。

聚合物溶液的增比黏度ηsp往往随质量浓度C的增加而增加。

为了便于比较,将单位浓度下所显示的增比黏度ηsp /C称为比浓黏度,而1nηr/C则称为比浓黏度。

当溶液无限稀释时,聚合物分子彼此相隔甚远,它们的相互作用可忽略,此时有关系式limc?0spclimrcc?0[η]称为特性黏度,它反映的是无限稀释溶液中聚合物分子与溶剂分子间的内摩擦,其值取决于溶剂的性质及聚合物分子的大小和形态。

黏度法测定水溶性高聚物相对分子质量实验报告

黏度法测定水溶性高聚物相对分子质量实验报告

黏度法测定水溶性高聚物相对分子质量实验报告一、实验名称:黏度法测定水溶性高聚物相对分子质量二、实验目的1.理解粘均分子量的物理意义。

2.掌握黏度法测定聚合物分子量的基本原理和实验技术。

测定水溶性高聚物聚乙烯醇的平均分子量三、实验原理分子量是表征聚合物特征的重要参数之一,高聚物的相对分子质量大小不一,其摩尔质量常在10²~107之间。

黏度法测定分子量是最常用的测定聚合物分子质量的技术。

溶液的粘度:在稀溶液中,高聚物的黏度是它在流动过程中所存在的内摩擦的反映,这种流动过程中的内摩擦主要有;溶剂分子间的内摩擦、高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦、高聚物分子间的内摩擦。

其中溶剂分子见得内摩擦又称纯溶剂得粘度。

以η0 表示;三种内摩擦的总和称为高聚物分子间的内摩擦,以η表示。

由于聚合物的相对分子量远大于溶剂,因此将聚合物溶解与溶剂时η>η0。

可以用多种方式表达η相对于η0的变化。

溶液的粘度的各种定义及表达式:名称 定义式 量纲相对粘度 0r ηηη=无增比粘度 001sp r ηηηηη-==- 无比浓粘度 1sp r c c ηη-= 浓度的倒数比浓对数粘度 ln(1)ln sp r c c ηη+= 浓度的倒数特性粘度:[]lim spc cηη→=01sp rηηηηη-==-特性粘度又称极限粘度,其值与浓度无关,量纲是浓度的倒数,数值取决于聚合物的相对分子量和结构,溶剂的温度和溶剂的特性。

当高聚物、溶剂、温度等确定以后,特性粘度值只与高聚物的相对分子质量M有关:[]K Mαηη=⋅K和α是与相对分子质量无关的常数。

查表可得K和α的值,即可根据所测得的[η]值计算样品聚合物的相对分子质量。

测定原理:在足够稀的溶液中,粘数和对数粘数与溶液浓度之间呈线性关系毛细管法测定特性粘度当液体在重力作用下流经毛细管粘度计时遵守Poiseuille 定律:ρ为液体的密度;l 为毛细管长度;r 为毛细管半径;t 为流出时间;h 为流经毛细管液体的平均液柱高度;g 为重力加速度;v 为流经毛细管的液体体积;m 为与仪器的几何形状有关的常数, <<1时,可取m=1。

粘度法测定高聚物相对分子质量

粘度法测定高聚物相对分子质量

粘度法测定高聚物相对分子质量粘度法是一种常用的测定高聚物相对分子质量的方法。

高聚物的相对分子质量一般比较大,常用的测定方法包括光散射法、凝胶渗透色谱法和粘度法等。

其中,粘度法是一种简便易行、精确可靠的方法。

粘度是流体阻力的一种度量,取决于流体的黏性和流体流动状态。

对于高分子材料来说,粘度与高分子链的长度有直接关系,链越长,黏性越大,粘度也越大。

因此,通过测定高聚物溶液的粘度,可以间接测定高聚物的相对分子质量。

粘度法的基本原理是通过测量高聚物在溶剂中的粘度,根据聚合物链的段数和长度之间的关系,推算出高聚物的相对分子质量。

粘度法的主要工作原理有两个,一是根据等应变条件下物体在流体中受到的阻力与物体的形态和流体介质的粘性相关,二是流体的黏性与溶液中的高聚物浓度相关。

因此,通过测定不同浓度下高聚物溶液的黏度,可以求得相对分子质量。

粘度的测定实验一般需要借助粘度计进行,常用的粘度计有纳尺、离心旋转粘度计和球和杯式粘度计。

不同的粘度计适用于不同的测定条件,选择合适的粘度计对测定结果的准确性和可靠性具有重要意义。

具体实验操作中,首先根据实验需要选择合适的溶剂和浓度,并准备好相应浓度的高聚物溶液。

然后,将粘度计浸入溶液中,并保持恒定的温度和剪切速率。

对于纳尺式粘度计,通常是将溶液注入纳尺内,通过计时测量液面下降的时间,从而得到粘度数值。

对于离心旋转粘度计,通常是将溶液放入旋转杯中,然后通过旋转杯的旋转速度和测量稀释液注入的时间来计算粘度。

对于球和杯式粘度计,通常是将溶液放在杯状容器中,并通过测量特定体积的溶液流出所需的时间来计算粘度。

实验结束后,根据测得的粘度值,使用马尔科夫尼克方程(Mark-Houwink equation)等相关公式,通过测定条件和相对分子质量的关系,计算出高聚物的相对分子质量。

总之,粘度法是一种常用的测定高聚物相对分子质量的方法,具有简便易行、精确可靠的特点。

通过测定高聚物溶液的粘度,可以间接测定高聚物的相对分子质量。

粘度法测定高聚物的相对分子质量

粘度法测定高聚物的分子量一、实验目的和要求1.掌握用乌氏粘度计测定高聚物溶液粘度的原理和方法。

2.测定线型聚合物聚乙二醇的粘均相对分子质量。

二、实验内容和原理聚合物的相对分子质量是一个统计的平均值。

粘度法测定高聚物相对分子质量适用的相对分子质量范围为1×104~1×107,方法类型属于相对法。

粘性液体在流动过程中所受阻力的大小可用粘度系数来表示。

粘度分绝对粘度和相对粘度。

绝对粘度有两种表示方法:动力粘度和运动粘度。

相对粘度是某液体粘度与标准液体粘度之比。

溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称作相对粘度ηr,即ηr=η/ηo,相对于溶剂,溶液粘度增加的分数称为增比粘度,ηsp=ηr-1。

使用同一粘度计,在足够稀的聚合物溶液里,ηr=η/ηo=t/t o,只要测定溶液和溶剂在毛细管中的流出时间就可得到ηr;同时,在足够稀的溶液里,质量浓度c,ηr和[η]之间符合经验公式:(lnηr)/c=[η]-β[η]2c,通过lnηr/c对c作图,外推至c=0时所得截距即为[η];同时,在足够稀的溶液里,质量浓度c,ηsp和[η]之间符合经验公式:ηsp/c=[η]+k[η]2c,通过ηsp/c对c作图,外推至c=0时所得截距即为[η]。

两个线性方程作图得到的截距应该在同一点。

聚合物溶液的特性粘度[η]与聚合物相对分子质量之间的关系,可以通过Mark——Houwink经验方程来计算,[η]=KMηα;Mη是粘均相对分子质量,K、α是与温度、聚合物及溶剂的性质相关的常数;聚乙二醇水溶液在30℃的K值为12.5×106/m3·kg-1,α值为0.78。

三、主要仪器仪器:恒温槽1套;乌氏粘度计1支;100ml容量瓶5只;秒表1只。

试剂:聚乙二醇(AR);去离子水。

四、操作方法和实验步骤1.设定恒温槽温度为30℃±0.5℃。

2.配制溶液。

8%(质量分数)的聚乙二醇溶液5ml、10ml、15ml、20ml、25ml定容于100ml容量瓶中。

物化实验粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量实验报告

粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量Ⅰ目的要求一 测定多糖聚合物—右旋糖苷的平均相对分子质量 二 掌握用乌贝路德粘度计测定粘度的原理和方法Ⅱ基本原理利用大分子溶液的粘度和其相对分子质量间的某种经验方程来测定和计算大分子化合物分子质量的方法,称为粘度法。

所测得的大分子化合物的相对分子质量为粘均相对分子质量。

将大分子化合物加入到纯溶剂中形成稀溶液,溶液的粘度η总是比纯溶剂大得多,若将η和0η进行不同的组合,可得到粘度的三种表示方法。

相对粘度:ηηη=r (2-1) 表示溶液粘度与溶剂粘度的比值。

增比粘度:()001sp rηηηηη-==- (2-2)表示溶液粘度比溶剂粘度增加的相对值。

比浓粘度:csp η (2-3)表示单位浓度的溶质对粘度的贡献。

特性粘度:[]ccrc spc ηηηln limlim→→== (2-4) 表示溶液浓度无限稀释时的比浓粘度。

它是几种粘度中最能放映溶质分子本性的一种物理量,代表了在无限稀释的溶液中,单位浓度大分子化合物溶液粘度变化分数。

在溶液浓度很稀时,比浓粘度与溶液浓度C 的关系是[][]c K csp21ηηη+= (2-5)[][]c K cr 21ln ηηη+= (2-6) 根据这两个经验公式,处理实验数据并作图,从稀溶液向无限稀释处外推求[]η。

图2-1特性粘度和大分子化合物相对分子质量之间有如下的经验方程: []αηηM K = (2-7)式中, K 和 α:与溶剂,大分子化合物及温度有关的经验常数;M η : 大分子化合物的粘均相对分子质量右旋糖苷在37℃时,以水为溶剂时,K=0.141cm 3.g -1,α=0.46。

在测得溶液的[η]后,代入式(2-7)中,即可求得大分子化合物右旋糖苷的粘均相对分子质量。

乌式粘度计是常用的一种测定溶液粘度的玻璃仪器,如图2-2。

其测定粘度的方法,亦称毛细管法。

即在特定温度下,测定一定体积的某液体流过一定长度的毛细管所需要时间,可求得该液体的相对粘度。

粘度法测高聚物相对分子质量

粘度法测高聚物相对分子质量1、实验要求(1) 了解粘度法测定高聚物相对分子质量的基本原理和公式。

(2) 测定聚乙二醇的黏均分子量。

(3) 掌握用乌贝路德(Ubbelohde)黏度计测定黏度的方法。

(4) 用Origin或Excel处理实验数据。

2、实验原理相对分子质量是表征化合物特征的基本参数之一。

但高聚物分子量大小不一,参差不齐,一般在,所以通常所测高聚物的相对分子质量是平均相对分子质量。

测定高聚相对分子质量的方法很多,对线型高聚物,各方法适用的范围如下:端基分析,;沸点升高,凝固点降低,等温蒸馏,;渗透压,;光散射,;起离心沉降及扩散,;黏度法,。

其中黏度法设备简单,操作方便,有相当好的实验精度,但黏度法不是测相对分子质量的绝对方法,因为此法中所用的特性黏度与相对分子质量的经验方程是要用其他方法来确定的,高聚物不同,溶剂不同,相对分子质量范围也不同,就要用不同的经验方程式。

高聚物在稀溶液中的黏度,主要反映了液体在流动时存在着内摩擦。

在测高聚物溶液黏度求相对分子质量时,常用到下面一些名词(见下表)。

名词与符号物理意义纯溶剂黏度()溶剂分子与溶剂分子间的内摩擦表现出来的黏度溶液黏度()溶剂分子与溶剂分子间、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黏度(),溶液黏度对溶剂黏度的相对值增比黏度(),高分子与高分子之间,纯溶剂与高分子之间的内摩擦效应比浓黏度()单位浓度下所显示出的浓度特性黏度()比浓对数黏度()溶液相对黏度的自然对数与自然浓度之比值如果高聚物分子的相对分子质量越大,则它与溶剂间的接触表面也越大,摩擦就越大,表现出的特性黏度也大。

特性黏度和相对分子质量之间的经验关系式为(2-98)式中,M为黏均分子质量;K为比例常数;为与分子形状相关的经验参数。

K和值与温度、聚合物、溶剂性质及相对分子质量大小有关。

K值受温度的影响较明显,而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。

粘度法测定高聚物的相对分子质量

实验名称:物化实验 气压:101、325Kpa 温度:25℃粘度法测定高聚物的相对分子质量实验目的1. 测定右旋糖苷的平均相对分子质量。

2. 掌握用乌贝路德(Ubbelohde)黏度剂测定粘度的方法。

实验原理用黏度法求得的平均相对分子质量称为黏均分子质量。

高聚物在稀溶液中的粘度,主要反映了液体在流动时存在着内摩擦。

其中因溶剂分子之间的内摩擦表现出来的粘度叫纯溶剂粘度,记作0η;此外还有高聚物分子之间的内摩擦,以及高分子与溶剂分子之间的内摩擦。

三者之总与表现为溶液的粘度η。

在同一温度下,其溶液粘度增加的分数,称为增比粘度,记作sp η,即ηηηη-=sp而溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称为相对粘度,记作r η,即 0ηηη=r r η也就是整个溶液的粘度行为,sp η则意味着已扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应。

两者关系为110-=-=r sp ηηηη 对于高分子溶液,增比粘度sp η往往随溶液的浓度c 增加而增加。

为了便于比较,将单位浓度下所显示出的增比粘度,即sp η/c 比浓粘度;而ln sp η/c 对数粘度。

r η与sp η都就是无因次的量。

因为根据实验,在足够稀的溶液中有:ηsp /c =[η]+k[η]2c (Ⅱ-26-1) ln ηr /c =[η]+β[η]2c (Ⅱ-26-2) 这样以ηsp /c 及ln ηr /c 对c 作图得两条直线,这两条直线在纵坐标轴上交于一点(如图1所示),可求出[η]数值。

若温度与溶剂已确定,[]η的数值只与高 聚物平均相对分子质量M 有关,它们之 间的半经验关系可用Mark Houwink 方程式 表示:[]αηM K ⋅= (Ⅱ-26-3)式中K为比例常数,α就是与分子形状有关的 经验常数。

它们都与温度、聚合物、溶剂性质有关, 在一定的相对分子质量范围内与相对分子质量无关。

本实验采用毛细管粘度计测定高分子的[]η。

当液体在毛细管粘度计内因重力作用而流出时遵守泊稷叶定律:ltV m lV t hgr ππρη884-= (Ⅱ-26-4) ρ为液体的密度;l 就是毛细管长度;r 就是毛细管半径;t 就是流出时间;h 就是流经毛细管液体的平均液柱高度;g 为重力加速度;V 就是流经毛细管的液体体积;m 就是与仪器的几何形状有关的常数,在1<<lr时,可取m=1。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

实验二十七 粘度法测定高聚物相对分子质量一、实验目的1. 测定聚乙烯醇相对分子质量的平均值。

2. 掌握用乌氏粘度计测定粘度的方法。

二、实验原理在高聚物的研究中,相对分子质量是一个不可缺少的重要数据。

因为它不仅反映了高聚物分子的大小,而且关系到高聚物的物理性能。

但与一般的无机物或低分子的有机物不同,高聚物多是相对分子质量不等的混合物,因此通常测得的相对分子质量是一个平均值。

高聚物相对分子质量测定的方法很多,比较起来,粘度法设备简单,操作方便,并有很好的实验精度,是常用的方法之一。

高聚物在稀溶液中的粘度是它在流动过程所存在的内摩擦的反映,这种流动过程中的内摩擦主要有:溶剂分子之间的内摩擦,高聚物分子与溶剂分子之间的内摩擦以及高聚物分子之间的内摩擦。

其中溶剂分子之间的内摩擦又称为纯溶剂的粘度,以η0表示。

三种内摩擦的总和称为高聚物溶液的粘度,以η表示。

实践证明,在同一温度下,高聚物溶液的粘度一般要比纯溶剂的粘度大些,即有η>η0。

为了比较这两种粘度,引入增比粘度的概念,以ηsp 表示,11000-=-=-=r sp ηηηηηηη (27-1) 式中:ηr 称之为相对粘度,它是溶液粘度与溶剂粘度的比值,反映的仍是整个溶液粘度的行为,ηsp 则反映出扣除了溶剂分子之间的内摩擦以后仅仅是纯溶剂与高聚物分子之间以及高聚物分子之间的内摩擦。

显而易见,高聚物溶液的浓度变化将会直接影响到ηsp 的大小,浓度越大,粘度也越大。

为此,常常单位浓度下呈现的粘度来进行比较,从而引入比浓粘度的概念,以c spη表示。

又c rηln 定义为比浓对数粘度。

因为ηr 和ηsp 是无因次量,csp η和c r ηln 的单位是由浓度c 的单位而定,通常采用g ⋅cm -3。

为了进一步消除高聚物分子间内摩擦的作用,必须将溶液无限稀释。

当浓度c 趋近于零时,比浓粘度趋近于一个极限值,即:][limηη=→cspc (27-2)[η]主要反映了高聚物分子与溶剂分子之间的内摩擦作用,称之为高聚物溶液的特性粘度。

其数值可通过实验求得。

因为根据实验,在足够稀的溶液中有:c k csp2][][ηηη+= (27-3)c cr2][][ln ηβηη-= (27-4) 这样以cspη和crηln 对c 作图得两条直线,这两条直线在纵坐标轴上相交于同一点(如图27-1所示),可求出[η]数值。

为了方便绘图,引进相对浓度c ',即c ' =1c c。

其中,c 表示溶液的真实浓度,c 1表示溶液的起始浓度,由图27-1可知:1][c A=η 其中A 为截距。

由溶液的特性粘度[η]还无法直接获得高聚物相对分子质量的数据,目前常用的由半经验的麦克(H.Mark )非线性方程求得,即αηKM =][ (27-5) 式中:M 为高聚物相对分子质量的平均值,K ,α为常数,与温度、高聚物性质、溶剂等因素有关,可通过其它方法求得。

实验证明,α值一般在0.5~1之间。

聚乙烯醇的水溶液在25℃时,α=0.76,K =2×10-2;在30℃时,α=0.64,K =6.66×10-2。

(27-5)式适用于非支化的,聚合度不太低的高聚物。

由上述可以看出高聚物相对分子质量的测定最后归结为溶液特性粘度[η]的测定。

而粘度的测定可以按照液体流经毛细管的速度来进行,根据泊塞勒(Poiseuille )公式lVthg r 84ρπη=(27-6)式中:V 为流经毛细管液体的体积;r 为毛细管半径;ρ为液体密度;l 为毛细管长度;t 为流出时间;h 是作用于毛细管中液体上的平均液柱高度,图27-1 ηsp /c ′,ln ηr /c 与c ′关系图图27-2 粘度计各参数示意图)(2121h h h +=(各参数示意如图27-3所示);g 为重力加速度。

液体在毛细管内靠液柱的重力流动,它所具有的位能,除了消耗于克服分子内摩擦的阻力外,同时使液体本身获得了动能,使实际测得的液体粘度偏低。

如果液体的流速较大时,动能消耗的能量可达20%。

因此对泊塞勒公式必须进行修正。

当液体流动较慢时,动能消耗很小,可以忽略。

这时对于同一粘度计来说h 、r 、l 、V 是常数,则(27-6)式有:ρηK '=t (27-7)考虑到通常测定是在高聚物的稀溶液下进行,溶液的密度ρ与纯溶剂的密度ρ0可视为相等,则溶液的相对粘度就可表示为:000t tt K t K r ≈''==ρρηηη (27-8) 由此可见,由粘度法测高聚物相对分子质量,最基础的测定是t 0、t 、c ,实验的成败和准确度取决于测量液体所流经的时间的准确度、配制溶液浓度的准确度和恒温槽的恒温程度、安装粘度计的垂直位置的程度以及外界的震动等因素。

粘度法测定高聚物相对分子质量时要注意以下几点:(1)溶液浓度的选择。

随着溶液浓度的增加,聚合物分子链之间的距离逐渐缩短,因而分子间作用力增大。

当溶液浓度超过一定限度时,高聚物溶液的cspη或crηln 与c 不成线性关系。

通常选用ηr =1.2~2.0浓度范围。

(2)溶剂的选择。

高聚物的溶剂有良溶剂和不良溶剂两种。

在良溶剂中,高分子线团伸展,链的末端距离增大,链段密度减小,溶液的[η]值较大。

在不良溶剂中则相反,并溶解很困难。

在选择溶剂时要注意考虑溶解度、价格、来源、沸点、毒性、分解性和回收等方面的因素。

(3)毛细管粘度计的选择。

常用毛细管粘度计有乌氏和奥氏两种,测分子量一般选用乌氏粘度计。

对2球体积为5ml 的粘度计,一般要求溶剂流经时间为t 0=100~130s 之间。

(4)恒温槽。

温度波动直接影响溶液粘度的测定,国家规定用粘度法测定相对分子质量的恒温槽的温度波动为±0.05℃。

(5)粘度测定中异常现象的近似处理。

在特性粘度测定过程中,有时并非操作不慎,而出现如图27-3的异常现象。

在(27-3)式中的k ′和CSPη值与高聚物结构和形态有关。

而(27-4)式其物理意义不太明确。

因此出现异常现象时,以cspη~c 曲线求[η]值。

三、仪器和试剂恒温槽 1套; 乌氏粘度计 1支; 停表 1块; 吸耳球 1个; 容量瓶(100ml ) 1个; 容量瓶(50ml ) 4个; 烧杯(100ml )1个; 移液管 若干支; 3号玻璃砂漏斗; 聚乙烯醇; 正丁醇。

四、操作步骤方法一:1. 高聚物原溶液的配制称取0.5 g 聚乙烯醇放入100 ml 烧杯中,注入约60 ml 的蒸馏水,稍加热使其溶解。

待冷至室温,加入2滴正丁醇(去泡剂),并移入100 ml 容量瓶中,加水至刻度。

如果溶液中有固体杂质,用3号玻璃砂漏斗过滤后待用。

不能用滤纸过滤,以免纤维混入。

2. 安装粘度计所用粘度计必须洁净,有时微量的灰尘、油污等会产生局部的堵塞现象,影响溶液在毛细管中的流速而导致较大的误差。

所以作实验之前应彻底洗净粘度计,并放在烘箱中干燥。

然后在侧管C 上端套一软管,并用夹子加紧使之不漏气。

调节恒温槽至25℃。

把粘度计垂直放入恒温槽中,使1球完全浸没在水中,放置位置要合适,便于观察液体的流动情况。

恒温槽的搅拌速率应置于“慢”档,以免产生剧烈震动,影响测定的结果。

3. 溶剂流出时间t 0的测定用移液管取10mL 蒸馏水由A (如图27-4所示)注入粘度计中。

待恒温后,利用吸球由B 处将溶剂经毛细管吸入球2和球1中(注意:液体不能吸到球内),然后除去吸球使图27-3 异常现象中的ηsp /c ′,ln ηr /c 与c ′关系图管B 与大气相通并打开侧管C 之夹子,让溶剂依靠重力自由流下。

当液面达到刻度线a 时,立刻按停表开始计时,当液面下降到刻度线b 时,再按停表,记录溶剂流经毛细管的时间t 0。

重复三次,每次相差不应超过0.2秒,取其平均值。

如果相差过大,则应检查毛细管有无堵塞现象;察看恒温槽是否符合。

4. 溶液流出时间的测定待t 0测完后,取10mL 配制好的聚乙烯醇溶液加入粘度计中,用吸球将溶液反复抽吸至球1内几次,使混合均匀(聚乙烯醇是一种起泡剂,搅拌抽吸混合时,容易起泡,不易混合均匀,溶液中分散的微小气泡好像杂质微粒,容易局部堵塞毛细管,所以应注意抽吸的速度)。

测定c ′= 1/2的流出时间t 1,然后再依次加入10mL 溶液蒸馏水,稀释成浓度为 1/3、1/4、1/5的溶液,并分别测定流出时间t 2、 t 3、 t 4(每个数据重复三次,取平均值)。

实验完毕,粘度计应洗净,并倒置使其晾干。

为除掉灰尘的影响,所使用的试剂瓶、粘度计应扣在钟罩内,移液管也应用塑料薄膜覆盖(切勿用纤维材料)。

若使用的粘度计A 支管中球体容量太小,可用下面的方法替代上述逐渐稀释法中的步骤3和4,即方法二:步骤1和2同方法一. 3. 高聚物稀释液的配制用移液管分别移取25ml ,16.7ml ,12.5ml ,10ml 聚乙烯醇原溶液至4个50ml 容量瓶中,加水到刻度稀释至原浓度的1/2,1/3,1/4,1/5倍。

4. 溶剂流出时间t 0的测定用移液管取15ml 蒸馏水由A (如图22-4)注入粘度计中。

待恒温后,利用吸耳球由B 处将溶剂经毛细管吸入球2和球1中(注意:液体不能吸到吸耳球内),然后除去吸耳球使管B 与大气相同,与此同时打开侧管C 之夹子,让溶剂依靠重力自由流下。

当液面达到刻度线a 时,立刻按停表开始计时,当液面下降到刻度线b 时,再按停表,记录溶剂流经毛细管的时间t 0。

重复三次,每次相差不应超过0.2s ,取其平均值。

如果相差太大,则应检查毛细管有无堵塞现象,查看恒温槽温度是否符合。

5. 溶液流出时间的测定图27-4 乌氏粘度计待t 0测完后,倒出粘度计中的蒸馏水,用配制好的c '=1/2的聚乙烯醇溶液润洗粘度计后,移取该溶液15ml 至粘度计中,重复步骤4的操作,测定c '=1/2的流出时间t 1。

依此类推,分别测定已配置好的c '=1/3,1/4,1/5溶液的流出时间t 2,t 3,t 4(每个数据重复3次,取其平均值)。

实验完毕,粘度计应洗净,并倒置使其晾干。

为除掉灰尘的影响,所使用的试剂瓶、粘度计应扣在钟罩内,移液管也应用塑料薄膜覆盖(切勿用纤维材料)。

五、数据记录和处理1.将实验数据记录于下表中:2. 作c sp'η~c '图和c r'ηln ~c '图,并外推至c '=0,从截距求出[η]值。

3. 由αηKM =][式求出聚乙烯醇的相对分子质量M r 。

六、思考讨论题1. 特性粘度[η]值是怎样测定的?2. 为什么0ln limlimspr c c ccηη→→=? 3. 分析实验成功与失败的原因。

相关文档
最新文档