高聚物溶度参数的测定
聚合物的相容性-高分子物理化学(高聚物结构和性能)论文
聚合物的相容性高莉丽PB02206235摘要：从共混来研究聚合物的基本特点，相容性的表征方法和测定方法。
关键词：相容，共聚，溶度参数，Huggins-Flory相互作用参数。
聚合物共混物是指两种或两种以上聚合物的混合物，正如合金一样，共混高聚物可以使材料得到单一的等聚物所不具有的性能，因此其合成具有很重要的意义。
聚合物之间的相容性是选择适宜共混方法的重要依据，也是决定共混物形态结构和性能的关键因素。
以下就聚合物之间相容性的基本特点，相容性的表征参数和测定方法进行简单的阐述。
从热力学角度来看，聚合物的相容性就是聚合物之间的相互溶解性，是指两种聚合物形成均相体系的能力。
若两种聚合物可以任意比例形成分子水平均匀的均相体系，则是完全相容；如硝基纤维素-聚丙烯酸的甲脂体系。
若是两种聚合物仅在一定的组成范围内才能形成稳定的均相体系，则是部分相容。
如部分相容性很小，则为不相容，如聚苯乙烯-聚丁二烯体系。
相容与否决定于混合物的混合过程中的自由能变化是否小于0。
即要求△G=△H-T△S<0.对于聚合物的混合，由于高分子的分子量很大，混合时熵的变化很小，而高分子-高分子混合过程一般都是吸热过程，即△H为正值，因此要满足△G<0是困难的。
△G往往是正的，因而绝大多数共混高聚物都不能达到分子水平的混合，或者是不相容的，形成非均相体系。
但共混高聚物在某一温度范围内能相容，像高分子溶液一样，有溶解度曲线，具有最高临界相容温度(UCST)和最低临界相容温度(LCST),这与小分子共存体系存在最低沸点和最高沸点类似。
大部分聚合物共混体系具有最低临界相容温度，这是聚合物之间相容性的一个重要特点。
还应指出，聚合物之间的相容性还与分子量的分布有关。
一般，平均分子量越大，聚合物之间的相容性就越小。
以上定性地描述了影响相容性的一些因素，那么在实际中如何判断聚合物之间的相容性呢？最常用的判据是溶度参数和Huggins-Flory相互作用参数。
实验二 粘度法测定高聚物摩尔质量(综合)
实验二 粘度法测定高聚物的分子量一、实验的目的1．掌握用乌氏（ubbelohde ）粘度计测定高聚物溶液粘度的原理和方法。
2．测定线型高聚物聚乙二醇的分子量。
二、实验原理高聚物是单体小分子加聚或缩聚而成的，其分子量大小对人们研究高聚物聚合、解聚过程的机理和动力学以及改良和控制高聚物产品的性能具有十分重要的意义。
测定方法因分子量不同而异：本实验采用的粘度法具有设备简单操作方便的特点，准确度可达到±5%。
两个面积为A 、维持流速梯度为dudl所需的力 duf Adlη=（牛顿粘度定律） 式中比例系数η称为粘度，是流体对流动所表现出的内摩擦力。
高聚物溶液的粘度η是高聚物分子间的内摩擦、高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦以及溶剂分子与溶剂分子间的内摩擦力0η三者之和。
通常，将溶液粘度与纯溶剂粘度的比r ηηη=称为相对粘度。
将相对于溶剂，溶液粘度增加的比称为增比粘度sp ηηηη-=r η反映的是溶液的粘度行为，sp η反映的是高聚物分子与溶剂分子间和高聚物分子间的内摩擦效应。
二者均随高聚物溶液浓度C 增加而增加。
为便于比较，常将单位浓度下显示的spCη称为比浓粘度。
当溶液无限稀释时，高聚物分子彼此相隔甚远，它们的相互作用可以忽略，此时[]0l i m sp C Cηη→=[]η称为特性粘度，它反映的是无限稀释溶液中高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦，其值取决于溶剂的性质及高聚物分子的大小和形态。
[]η单位是浓度C 单位的倒数。
在足够稀的高聚物溶液里，spCη与C 间符合：[][]2spC Cηηκη=+κ称为Huggins 常数。
sp Cη对C 作图为直线，通过，外推至C=0时所得截矩即为[]η。
据Mark-Houwink 经验方程：[]r K M αη=⋅聚乙二醇在不同温度时的K 、α值（水为溶液）见下表*本实验的聚乙二醇分子量441.810 2.310⨯-⨯ 由此，即可求出高聚物聚乙二醇的分子量。
密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度
实验1 密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度高聚物的密度是高聚物的重要物理参数之一，它对于指导高聚物的合成、成型工艺以及探索结构与性能之间的关系等方面都是不可缺少的数据。
而对于结晶高聚物来说，结晶度反映了物质内部结构规则程度，影响着其许多物理、化学性能和应用性能，密度和结晶度之间有着密切的关系。
因此，测定高聚物的密度和结晶度，对研究其结构状态进而控制材料的性能有着很大的实用意义。
测定高聚物结晶度的方法很多，有X-射线衍射法、红外吸收光谱法、核磁共振法、差热分析法、反相色谱法、化学方法（水解法、甲酰化法、氘交换法）、密度法等等。
其中前几种方法都需要使用复杂的仪器设备，而密度法是从较容易测定的高聚物密度换算成结晶度，既简单易行，又较为准确。
凡是能测定出高聚物试样密度的方法都属于密度法。
本实验采用密度法中的一种方法 ── 密度梯度管法测定高聚物的结晶度。
一、实验目的1. 了解用密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度的基本原理和方法。
2. 学会用连续灌注法制备密度梯度管的技术及密度梯度管的标定方法。
3. 用密度梯度管测定结晶高聚物试样的密度，并计算其结晶度。
二、实验原理将两种密度不同且又能互溶的液体配制成一系列等差密度的混合液，并按照低密度液体（轻液）位于高密度液体（重液）之上的层次，把不同密度的混合液置于带有刻度的玻璃管中，由于液体分子的扩散作用，管中的液体密度将会从下到上呈连续的线性分布，这就是密度梯度管。
当把一个颗粒状试样放入密度梯度管中时，根据悬浮原理，试样会在与其密度相等的液位上悬浮不动。
配制密度梯度管所选用的轻液和重液种类不同时，密度梯度管的密度梯度范围就会不同。
在本实验后面的附表1-1中列出了一些常用的密度梯度管溶液体系。
高度图 1-1 密度梯度管的标定曲线将若干个已知其准确密度的标准玻璃小球放入密度梯度管中，读出各个小球在密度梯度管中的高度值，再以玻璃小球的密度值对小球的高度值作图，就可得到该密度梯度管的标定曲线。
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。
粘度法测定高聚物平均摩尔质量(最全版)PTT文档
始计时，当液面将到b刻度时，再按停表，读取a、 由(4)求出聚丙烯酰胺的平均摩尔质量 M。
故作 sp/c-c图，外推后由 sp/c轴上的截距可求[ ]。
高聚物分子链在溶液中所表现得出的一些行为会影响[h]的测定。
与[]的关系用经验公式表示为 实验完毕，倾去溶液，洗净粘度计，用乙醇淌洗，放置干燥。
在B管或C管上接乳胶管时，应在管的外圈加少许水作润滑剂；
[ ]为特性粘度，可由 sp/c-c图用外推法求出。
表1 测定高聚分子量相应的分析方法
6．测量蒸馏水的流出时间时，加蒸馏水的量s是p否要准确测量？
[]k[]c ln /c = [ ] + [ ]2c
∙溶液流出时间的测定
①将清洁干净的粘度计B管、C管口导上乳胶管 后垂直放入恒温槽中。恒温水面应浸没G球。调 节夹粘度计的夹具使粘度计毛细管垂直
②一次吸取5ml聚丙烯酰胺水溶液，从A管注入， 夹住C管口的乳胶管，在B管上用洗耳球来回推 拉，使溶液混合均匀，设浓度为c1,恒温10min。
③C管不通大气，由B管抽气，溶液从F球经D球、
通常可加入少量小分子电解质作为抑制剂，利用同离子效应抑制聚电解质行为。
由(4)求出聚丙烯酰胺的平均摩尔质量 M。
④依次由A管分别注入5ml、10ml、15ml 、20ml 测定高聚分子量的方法很多，对线型高聚物，各方法适用的范围如表1所示。
粘度计要保持垂直状态。 sp随高聚物浓度增加而增大。
蒸馏水，将高聚物稀释为c 、c 、c c ，同法测 表1 测定高聚分子量相应的分析方法
毛细管、E球抽至G球2/3处。松开C管处夹子，使C
黏度法测定高聚物的摩尔质量(共9张PPT)
聚物溶液黏度的原理与方法。 实验完毕后，黏度计一定要用蒸馏水洗干净。
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？ 与奥氏粘度计相比，乌氏黏度计有何优点？本实验能否用奥氏黏度计？
❖ 3. 测定聚丙烯酰胺的摩尔质量。 作ηSP /C－C及lnηr / C－C图，并外推到C→0求得截距，截距既为特性黏度[η]。
橡皮管(约5cm长，2根) 。
1
)，将溶液稀释，使溶 5mL;5mL;10mL;15mLNaNO 溶液(1mol·dm 作 黏η度S计P要/C垂－直C及放l置nη，r /实C验－过C图程，中并不外要推振到动C粘→度0计求，得否截则距影，响截结距果既的3为准特确性性黏。度[η]。
-3
液浓度分别为C ;C ;C ;C ，用同法测定每份溶液流经毛细管的时间 与移一液般 管的(10无m机L，物2或支低；分子的有机物不同，2 高聚3物多是4 摩尔5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。
❖ 2. 溶液流出时间的测定：分别吸取聚丙烯胺溶液10mL和NaNO3溶液
(3mol·dm-3)5mL注入黏度计中混匀，浓度记为C1，恒温15min后测 得刻度a、b之间的液体流经毛细管所需时间。重复三次，其误差
不大于0.3s，取三次的平均值为t 。依次由A管用移液管加入 与奥氏粘度计相比，乌氏黏度计有何优点？本实验能否用奥氏黏度计？
２.本实验溶液的稀释是直接在黏度计中进 橡皮管(约5cm长，2根) 。
❖ 乌氏黏度计的毛细管太粗或太细有什么缺点？
作ηSP /C－C及lnηr / C－C图，并外推到C→0求得截距，截距既为特性黏度[η]。
实验七：粘度法测定高聚物的分子量
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤
3.溶剂流出时间的测定： 将粘度计内的溶液倒掉后,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。然后由A管加入约10mL蒸馏水。用 同法测定溶剂流出的时间t0，3次，取平均 值。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
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 25 ℃ .
测得刻度a、b之间的液体流经毛细管所需时间, 即为流出时间. 3次，相差不大于0.3s，取平
均值。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验步骤
(4)．然后依次由A管用移液管加入5mL、5mL、10 mL、10mL蒸馏水，将溶液稀释（稀释后浓度分 别为2/3，1/2，1/3，1/4），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 入蒸馏水后，要充分混合均匀，并由B管 抽气 , 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（淋洗2-3次）。
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。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
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 ］。
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
当溶液的密度和溶剂的密度近似相等，因 此可将η r写成:
黏度法测定高聚物平均摩尔质量
M。
实验步骤
恒温槽的调节
高聚物溶液黏度的温度系数较 大，如果温度控制波动较大， 会使液体流出时间的重现性差， 或作图线性不好。严格调整恒 温槽温度在(25.0±0.1)℃范 围内。
实验步骤
黏度计的选择和洗涤
使用乌氏黏度计能在黏度计内进行逐步稀 释，适合连续测定不同浓度溶液的黏度。 由所用溶剂的黏度选择毛细管r与管E体积 的大小，使流出时间100～120s。黏度计 应用过滤后的洗液浸泡，再依次用自来水 、蒸馏水冲洗，干燥。
①将清洁干净的黏度计B管、C管口导上乳胶管后垂直放入恒温槽中。
sp ln /c = [ ] + [ ]2c
条直线在纵轴上相交于一点，可求出[]值。 [ ]与高聚物平均摩尔质量的关系为
②将10mL蒸馏水自A管注入粘度计内并恒温数分钟。 [ ]与高聚物平均摩尔质量的关系为
[]的单位是浓度倒数。[]与高聚物平均摩尔 夹紧C管上连接的乳胶管，在连接B管的乳胶管慢慢抽气。
注意事项
液体黏度的温度系数均较大，实验中应严 格控制温度的恒定，否则难以获得重现结 果。
黏度计系贵重玻璃仪器，在洗涤、安放及 使用过程中应仔细，避免损坏。
注意事项
因高聚物黏度较大，用移液管取样前应用 溶液淌洗几次。取样将溶液放入黏度计F球 时，应避免溶液沿管壁淌下。溶液放完移 液管应多滞留一段时间，使移液管中残留 液尽可能少，并认真混合溶液使浓度均匀。
粘度计毛细管的粗细对实验有何影响？ ②用上述方法测定流过的时间三次，每次相差不超过 0.
方程的两个参数。
一定温度，一定的 掌握测定粘均相对分子质量的原理和方法
黏度计系贵重玻璃仪器，在洗涤、安放及使用过程中应仔细，避免损坏。 [ ]为特性黏度，可由 sp/c～c图用外推法求出。
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一、 实验目的
（1） 了解高聚物的溶度参数和测定高聚物的溶度参数的基本方法；
（2） 掌握用浊度滴定法测定高聚物的溶度参数。
二、 实验原理
浊度滴定法
在二元互溶体系中，只要某聚合物的溶度参数δp在两个互溶溶剂的δ值的范围内，
我们便可能调节这两个互溶混合溶剂的溶度参数，使δsm值和δp很接近，这样，我们只
要把两个互溶溶剂按照一定的百分比配制成混合溶剂，该混合溶剂的溶度参数δsm可近似
地表示为：
δsm＝Φ1δ1+Φ2δ
2
---------------------------------（1）
式中：Φ1Φ2分别表示溶液中组分1和组分2的体积分数。
浊度滴定法是将待测聚合物溶于某一溶剂中，然后用沉淀剂（能与该溶剂混溶）来
滴定，直至溶液开始出现混浊为止。这样，我们便得到在混浊点混合溶剂的溶度参数δ
sm
值。
聚合物溶于二元互溶溶剂的体系中，允许体系的溶度参数有一个范围。本实验我们
选用两种具有不同溶度参数的沉淀剂来滴定聚合物溶液，这样得到溶解该聚合物混合溶
剂参数的上限和下限，然后取其平均值，即为聚合物的δp值。
mlmh
2
1
----------------------------- （2）
这里δmh和δml分别为高、低溶度参数的沉淀剂滴定聚合物溶液，在混浊点时混合溶剂的
溶度参数。
三、 仪器与药品
仪器：普通滴定管两个，具塞三角烧瓶（25×200毫米）4个，5毫升和10毫升移液
管各一支，5毫升容量瓶一个，50毫升烧杯一个
药品：粉末聚氯乙烯样品，四氢呋喃，石油醚、甲醇。
四、 实验步骤
（1）溶剂和沉淀剂的选择
首先确定聚合物样品溶度参数δp的范围。取少量样品，在不同δ的溶剂中作溶解试
验，在室温下如果不溶或溶解较慢，可以把聚合物和溶剂一起加热，并把热溶液冷却至
室温，以不析出沉淀才认为是可溶的。从中挑选合适的溶剂和沉淀剂。
（2）根据选定的溶剂配制聚合物溶液
称取0.2克左右的聚氯乙烯粉末样品，溶于25毫升四氢呋喃中。用移液管吸取5毫
升溶液，置于一具塞三角烧瓶中，先用石油醚滴定聚合物溶液，出现沉淀。振荡烧瓶，
使沉淀溶解。继续滴入石油醚，沉淀逐渐难以振荡溶解。滴定至出现的沉淀刚好无法溶
解为止，记下用去的石油醚体积。再吸取5毫升溶液，置于一具塞三角烧瓶中，用甲醇
滴定，操作同石油醚，记下所用甲醇体积。
（3）分别称取0.1克，0.05克左右的上述聚氯乙烯粉末样品，溶于25毫升的溶剂中，同
上操作进行滴定。
五、 数据处理
（1） 根据式（1）计算混合溶剂的溶度参数δmh和δml。
（2）由式（2）计算聚合物的溶度参数δp，并计算平均值。
聚氯乙烯粉末用量g 石油醚用量mL 甲醇用量mL 四氢呋
喃用量mL δml δmh δp δp平均
0.2045 4.40 3.50 5 8.52 11.56 10.04
10.05 0.1003 4.48 3.80 5 8.51 11.66 10.09
0.0509 4.65 3.50 5 8.49 11.56 10.03