粘度法测定聚合物的分子量

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1、《高分子物理》实验指导书李凤红陈延明姜涛司春雷沈阳工业大学工程学院2003年8月33实验一粘度法测定聚合物的分子量粘度法是测定聚合物分子量的相对方法，此法设备简单，操作方便，且具有较好的精确度，因而在聚合物的生产和研究中得到十分广泛的应用。本实验是采用乌氏粘度计，用一点法测定苯酚—四氯乙烷溶液中涤纶树脂的分子量。一．目的要求：通过本实验要求掌握粘度法测定高聚物分子量的基本原理、操作技术和数据处理方法。二．基本原理根据马克—哈温克经验公式：[η]=KMηα（1）若特性粘度[η]，常数K及α值已知，便可利用上式求出聚合物的粘均分子量Mη。K、α是与聚合物、溶剂及溶液温度等有关的

2、常数，它们可以从手册中查到。[η]值即用本实验方法求得。由经验公式：ηSP/C=[η]+kˊ[η]2C（2）和lnηr/C=[η]-β[η]2C（3）ηSP/CηSP/Clnηr/Clnηr/C0C图1ηSP/C、lnηr/C对C关系图可知：溶液的浓度C与溶液的比浓粘度ηSP/C或与溶液的比浓对数粘度lnηr/C成直线关系（如图1），在给定体系中Kˊ和β均为常数，这样以ηSP/C对C或以lnηr/C对C作图并将其直线外推至C=0处，其截距均为[η]。所以[η]被定义为溶液浓度趋近于零时的比浓粘度或比浓对数粘度。式（3）中ηr称为相对粘度，即为在同温度下溶液的绝对粘度η与溶剂

3、的绝对粘度η0之比：ηr=η/η0（4）当在同温度下某稀溶液和纯溶剂分别流经同一毛细管的同一高度时，若所需时间分别为t和t0;且t0大于100秒时，则ηr=t/t0（5）式（2）中ηsp称为增比粘度，它被定义为加入高聚物溶质后引起溶剂粘度增加的百分数，即：ηsp=（η—η0）/η0=ηr—1（6）这样，只需测定不同浓度的溶液流经同一毛细管的同一高度时所需的时间t及纯溶剂的流经时间t0，便可求得各浓度所对应的ηr值进而求得各ηsp，ηsp/C及lnηr/C值，最后通过作图得到[η]值，这种方法称为外推法。在许多情况下，由于试样量少或要测定大量同品种的试样，为了简化操作，对于多

4、数线型柔性高分子溶液均符合Kˊ≈1/3；Kˊ+β33=1/2，则再将（2）、（3）两式联立可得式：[η]=[2（ηsp—lnηr）]1/2/C（7）由方程（2）又可简单推导出：[η]=[（1+4Kˊηsp）1/2-1]/2KˊC（8）所以只要知道一个浓度下的ηr值，便可通过（7）式求出[η]；若还知道溶液的Kˊ值，便可通过（8）式求得[η]。此外，根据一定条件还可导出另一些直接计算[η]的公式，以上这种测定[η]的方法称为一点法。本实验就是利用一点法来测涤纶树脂的分子量。三.实验装置：恒温玻璃水浴一套（包括电加热器、电动搅拌器、温度计、感温元件和温度控制仪）。三管粘度计（乌

5、式）一支秒表一块洗耳球一个250ml三角烧瓶一个砂芯漏斗（40ml）一个四.实验步骤:1.试样准备:取清洁的涤纶树脂试样,用干净的剪刀剪成小粒,准确称取0.1000克于干净的50毫升容量瓶中,用移液管准确移取20毫升苯酚—四氯乙烷混合溶剂,在约80℃的磁力搅拌器上加热溶解至透明,取下冷却至室温。2.温度调节:图2乌式粘度计仪器安装并检查无误后，接通电源，开动搅拌器，加热水浴，使其温度控制在25±0.1℃，为使恒温水槽能有效地控制温度，粘度计要放在离搅拌器较远的地方，这样温度波动对粘度计的影响较小。3.测定流出时间：将洗净烘干的乌氏粘度计（图2）垂直放在恒温水浴中，使G球完全

6、浸没在水面下，由A管用G2耐酸度漏斗过滤10~15毫升苯酚—四氯乙烷混合溶剂于粘度计中，恒温10分钟左右，B、C两管各套一胶管，用吸球从B管的胶管将溶剂吸至G球一半，取下吸液球，开启C管，使空气进入D球，以秒表记录溶剂流经a、b刻线间的时间，重复三次，其误差不得超过0.2秒，取平均值为溶剂的流出时间t0，倒去溶剂。用漏斗将已配好的试液过滤一半于粘度计内，用吸液球抽吸到G球2~3次后将溶液倒掉，剩下一半于粘度计中，测定其流出时间，重复三次取平均时间t。33六.计算1、ηsp的计算：根据所测的t和t0数据由公式ηr=t/t0计算ηr，再由公式ηsp=ηr—1计算出ηsp。2、[

7、η]的计算：可查得涤纶的苯酚—四氯乙烷溶液，在25℃时，Kˊ=0.35代入式（8）可得公式：[η]=[（1+1.4ηsp）1/2—1]/0.7C（9）式中C为每100毫升溶液中所含试样之克数。将ηsp之值代入公式（9）便得[η]之值。3、Mη计算：由表可查得1:1苯酚—四氯乙烷涤纶溶液在25℃时，α=0.82，K=2.1×10-4，将α，K之值代入式（1）便可得：Mη=（[η]/2.1×10-4）0.82（10）试样的粘均分子量便可由式（10）求得。七.讨论与思考：1.乌式粘度计与奥氏粘度计比较有些什么优点?2.为