高物实验指导书.doc

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1、实验4粘度法测定高聚物的分子量一、实验目的     1.测定聚乙二醇的粘均分子量。2.掌握用乌贝路德(Ubbelohde)粘度计测定粘度的方法。二、预习要求1.了解粘度法测定高聚物分子量的基本原理和公式。2.了解乌贝路德粘度计结构的特点。三、实验原理 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。在测高聚物溶液粘度求分子量时，常用到下面一些名词(见下表)。如果高聚物分子的分子量愈大，则它与溶剂间的接触表面也愈大，摩擦就大，表现出的特性粘度也大。特性粘度和分子量之间的经验关系式为:(1)式中,M为粘均分子量;K为比

2、例常数;α是与分子形状有关的经验参数。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。名词与符号物理意义纯溶剂粘度η0溶剂分子与溶剂分子间的内摩擦表现出来的粘度溶液粘度η溶剂分子与溶剂分子之间、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粘度ηrηr=η/η0溶液粘度对溶剂粘度的相对值增比粘度ηspηsp=(η-η0)/η0=η/η0-1=ηr-1高分子与高分子之间，纯溶剂与高分子之间的内

3、摩擦效应比浓粘度ηsp/C单位浓度下所显示出的粘度 特性粘度［η］反映高分子与溶剂分子之间的内摩擦 在无限稀释条件下(2)图1外推法求［η］图-2 乌贝路德粘度计因此我们获得［η］的方法有二种:一种是以ηSP/C对C作图，外推到C→0的截距值;另一种是以lnηr/C对C作图，也外推到C→0的截距值，如图1所示，两根线应会合于一点，这也可校核实验的可靠性。一般这两根直线的方程表达式为下列形式:(3)在测定高聚物分子的特性粘度时，以毛细管流出法的粘度计最为方便。若液体在毛细管粘度计中，因重力作用流出时，可通过泊肃叶(Poiseui

4、lle)公式计算粘度。(4)式中，η为液体的粘度;ρ为液体的密度;L为毛细管的长度;r为毛细管的半径;t为流出的时间;h为流过毛细管液体的平均液柱高度;V为流经毛细管的液体体积;m为毛细管末端校正的参数(一般在r/L<<1时，可以取m=1)。对于某一只指定的粘度计而言，(4)式可以写成下式(5)式中，B<1，当流出的时间t在2min左右(大于100s)，该项(亦称动能校正项)可以从略。又因通常测定是在稀溶液中进行(C<1×10-2g·cm-3)，所以溶液的密度和溶剂的密度近似相等，因此可将ηr写成:(6)式中，t为溶液的流出时

5、间;t0为纯溶剂的流出时间。所以通过溶剂和溶液在毛细管中的流出时间，从(6)式求得ηr，再由图1求得［η］。四、仪器药品 1.仪器恒温槽1套;乌贝路德粘度计1只;移液管(10mL)2只，(5mL)1只;停表1只;洗耳球1只;螺旋夹一只;橡皮管(约5cm长)2根。     2.药品：聚乙二醇蒸馏水。五.实验步骤 本实验用的乌贝路德粘度计，又叫气承悬柱式粘度计。它的最大优点是可以在粘度计里逐渐稀释从而节省许多操作手续，其构造如图2所示。-1.先用洗液将粘度计洗净，再用自来水、蒸馏水分别冲洗几次，每次都要注意反复流洗毛细管部分，洗好

6、后烘干备用。2.调节恒温槽温度至(30.0±0.1)℃，在粘度计的C管上都套上橡皮管，然后将其垂直放入恒温槽，使水面完全浸没G球。3.溶液流出时间的测定用移液管分别吸取已知浓度的聚乙二醇溶液10mL，由A管注入粘度计中，在C管处用洗耳球打气，使溶液混合均匀，浓度记为C1，恒温10min，进行测定。测定方法如下:将C管用夹子夹紧使之不通气，在B管用洗耳球将溶液从F球经D球、毛细管、E球抽至G球2/3处，先拿走洗耳球后，再解去夹子，让C管通大气，此时D球内的溶液即回入F球，使毛细管以上的液体悬空。毛细管以上的液体下落，当液面流经a

7、刻度时，立即按停表开始记时间，当液面降至b刻度时，再按停表，测得刻度a、b之间的液体流经毛细管所需时间。重复这一操作至少三次，它们间相差不大于0.3s，取三次的平均值为t1。然后依次由A管用移液管加入5mL、5mL、10mL、10mL蒸馏水，将溶液稀释，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。4.溶剂流出时间的测定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。由A管加

8、入约15mL蒸馏水。用同法测定溶剂流出的时间t0。    实验完毕后，粘度计一定要用蒸馏水洗干净六、注意事项 1.粘度计必须洁净，高聚物溶液中若有絮状物不能将它移入粘度计中。2.本实验溶液的稀释是直接在粘度计中进行的，因此每加入一次溶剂进行稀释时必须混合均匀，并抽洗E球和G球