物理化学实验b-粘度法zsf

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1、实验18粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量张圣夫2009011878化92同组实验人：陈其斥实验日期:2012-3-15,提交报告日期:2012-3-17带实验的老师姓名：王冬一、引言1.1实验目的1.掌握粘度法测定聚合物分子量的基本原理。2.掌握用乌氏粘度计测定高聚物稀溶液粘度的实验技术及数据处理方法。1.2实验原理单体分子经加聚或缩聚过程便可合成髙聚物。髙聚物的分子量具有以下特点：一是分子量一般在103-107之间，比低分子大的多，二是除了有限儿种蛋白质高分子以外，无论是天然还是合成的高聚物，分子量都是不均一的，也就是说高聚物的分

2、子量只有统计意义。高聚物溶液由于其分子链长度远大于溶剂分子，液体分子有流动或有相对运动时，会产生内摩擦阻力。内摩擦阻力越大，表现出来的粘度就越大，而且与聚合物的结构、溶液浓度、溶剂性质、温度以及压力等因素有关。聚合物溶液粘度的变化，一般釆用下列有关的粘度量进行描述。1.粘度比（相对粘度）用Z表示。如果纯溶剂的粘度为％,相同温度下溶液的粘度为〃，贝I」(1-1)2.粘度相对增量（增比粘度）用〃沖表示。是相对于溶剂来说，溶液粘度增加的分数77・77。=7r-l(1-2)久p与溶液浓度有关，一般随质量浓度C的增加而增加。1.粘数（比浓粘度）

3、对高分子聚合物溶液，粘度相对增量往往随溶液浓度的增加而增大，因此常用其与浓度C之比来表示溶液的粘度，称为粘数，即(1-3)2.对数粘数（比浓对数粘度）是粘度比的自然对数与浓度Z比，即(1-4)ln〃」n(l+〃sp)CC单位为浓度的倒数，常用ml/g表示。1.极限粘度(特性粘度)定义为粘数Np/c或对数粘数In7］r/c在无限稀释时的外推值，用［〃］表示，即［〃］=lim企=lim皿(1-5)ctOcc—>0c［〃］称为极限粘数，又称特性粘数，其值与浓度无关，量纲是浓度的倒数。实验证明，对于指定的聚合物在给定的溶剂和温度下，［〃］的数

4、值仅由试样的摩尔质量厉，所决定。［“］与高聚物摩尔质量之间的关系，通常用带有两个参数的Mark-Houwink经验方程式来表示：即切“•碼(1-6)式中：K比例常数；Q——扩张因子，与溶液中聚合物分子的形态有关；——粘均摩尔质量K、G与温度、聚合物的种类和溶剂性质有关，K值受温度影响较大，而Q值主要取决于高分子线团在溶剂中舒展的程度，一般介于0.5〜1.0之间。在一定温度时，对给定的聚合物一溶剂体系，一定的分子量范围内K、。为一常数，［〃］只与摩尔质量大小有关。K、。值可从有关手册中查到(附录)，或采用儿个标准样品根据式(1-6)进行

5、确定，标准样品的摩尔质量可由绝对方法(如渗透压和光散射法等)确定。在一定温度下，聚合物溶液粘度对浓度有一定的依赖关系。描述溶液粘度与浓度关系的方程式很多，应用较多的有：哈金斯(Huggins)方程皿=［〃］+k［打CC(1-7)和克拉默(Kraemer)方程皿=［〃］—乩打cC对于给指定的聚合物在给定温度和溶剂时,k、0应是常数，其中k称为哈金斯(Huggins)常数。它表示溶液屮聚合物Z间和聚合物与溶剂分子Z间的相互作用，k值一般说来对摩尔质量并不敏感。用InTjJc对c的图外推和用久p/c对c的图外推得到共同的截距［〃］,如图1所

6、示：图1外推法求［〃］由此可见，用粘度法测定高聚物摩尔质量，关键在于［〃］的求得。测定粘度的方法很多，如：落球法、旋转法、毛细管法等。最方便的方法是用毛细管粘度计测定溶液的粘度比。常用的粘度计有乌氏（Ubbelchde）粘度计，如图2所示，其特点是溶液的体积对测量没有影响，所以可以在粘度计内采取逐步稀释的方法得到不同浓度的溶液。当液体在重力作用下流经毛细管时，遵守Poiseuille定律(1-8)7rhgr4tVm8/V8加式中：n为液体的粘度；p为液体密度；r为毛细管的半径；g为重力加速度；1为毛细管的长度；V为流经毛细管液体体积；

7、h为流经毛细管液体的平均液柱高度；t为V体积液体的流出时间；m是与仪器有关的常数，当r/l100s时，等式右边的第二项可以忽略如溶液的浓度不大（C

8、0汕）、秒表、容量瓶（100讪八25ml）、橡皮管、夹子、胶头滴管、铁架台、玻璃砂漏斗、天平;1.实验药品聚乙烯基毗咯烷酮（PVP）、去离子水图2乌氏粘度计2.2实验条件恒温30°C2.3实验操作步骤及方法要点1.调节恒