粘度法测定高聚物摩尔质量.doc

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1、实验二十八黏度法测高聚物分子量一、实验目的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、测定线形高聚物聚乙二醇的粘均摩尔质量。二、实验原理单体分子经加聚或缩聚过程便可合成高聚物。并非高聚物每个分子的大小都相同，即聚合度不一定相同，所以高聚物摩尔质量是一个统计平均值。对于聚合和解聚过程机理和动力学的研究，以及为了改良和控制高聚物产品的性能，高聚物摩尔质量是必须掌握的重要数据之一。高聚物溶液的特点是粘度特别大，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。粘性液体在流动过程中，必须克服内摩擦

2、阻力而做功。粘性液体在流动过程中所受阻力的大小可用粘度系数η(简称粘度)来表示(kg·m-1·s-1)。高聚物稀溶液的粘度是液体流动时内摩擦力大小的反映。纯溶剂粘度反映了溶剂分子间的内摩擦力，记作η0，高聚物溶液的粘度则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η0三者之和。在相同温度下，通常η>η0，相对于溶剂，溶液粘度增加的分数称为增比粘度，记作ηsp，即而溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称作相对粘度，记作ηr，即ηr反映的也是溶液的粘度行为，而ηsp则意味着已扣除了溶剂分子间的内摩擦效应，仅反映了高聚物分子与溶剂分子间和

3、高聚物分子间的内摩擦效应。高聚物溶液的增比粘度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粘度ηsp／c称为比浓粘度，而lnηr／C则称为比浓对数粘度。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，此时有关系式[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。由于ηr和ηsp均是无因次量，所以他们的单位是浓度C单位的倒数。在足够稀的高聚物溶液里，ηsp／c与C和lnηr／c与c之间分别符合下述经验关系式：上两式中κ和

4、β分别称为Huggins和Kramer常数。这是两直线方程，通过ηsp／c对C或lnηr／c对c作图，外推至C=0时所得截矩即为[η]。显然，对于同一高聚物，由两线性方程作图外推所得截矩交于同一点，如图1。图1外推法求[η]图图2乌氏粘度计高聚物溶液的特性粘度[η]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：式中是粘均摩尔质量，K、α是与温度、高聚物及溶剂的性质有关的常数，只能通过一些绝对实验方法(如膜渗透压法、光散射法等)确定。本实验采用毛细管法测定粘度，通过测定一定体积的液体流经一定长度

5、和半径的毛细管所需时间而获得。本实验使用的乌氏粘度计如图2所示。当液体在重力作用下流经毛细管时，其遵守Poiseuille定律：式中η(kg·m-1·s-1)为液体的粘度；p(kg·m-1·s-2)为当液体流动时在毛细管两端间的压力差(即是液体密度ρ，重力加速度g和流经毛细管液体的平均液柱高度h这三者的乘积)；r(m)为毛细管的半径；V(m3)为流经毛细管的液体体积；t(s)为V体积液体的流出时间；l(m)为毛细管的长度。用同一粘度计在相同条件下测定两个液体的粘度时，它们的粘度之比就等于密度与流出时间之比如果用已知粘度η1的液体作为参考

6、液体，则待测液体的粘度η2可通过上式求得。在测定溶剂和溶液的相对粘度时，如溶液的浓度不大(C<1×10kg·m-3)，溶液的密度与溶剂的密度可近似地看作相同，故所以只需测定溶液和溶剂在毛细管中的流出时间就可得到ηr。二、仪器与药品乌氏粘度计1支；有塞锥形瓶（50mL）2支；洗耳球1支；胖肚移液管（5mL）1支；停表（0.1s）1支。聚乙二醇（AR）。四、实验步骤1、将恒温水槽调到25℃±0.1℃。2、溶液配制，称取聚乙二醇1.000g，用25ml容量瓶配成水溶液。3、洗涤粘度计，先用热洗液（经砂芯漏斗过滤）浸泡，再用自来水、蒸馏水冲冼。

7、4、测定溶剂流出时间，将粘度计垂直夹恒温槽内，用吊锤检查是否垂直，将10ml纯溶剂自A管注入粘度计中，恒温数分钟，夹紧C管上连结的乳胶管，在B管上接冼耳球慢慢抽气，待液体升至G球的一半左右停止抽气，打开C管上的夹子使毛细管内液体同D球分开，用停表测定液面在a、b两线间移动所需要的时间。重复测定三次，每次相差不超过0.2s－0.3s，取平均值。5、测定溶液流出时间，取出粘度计，倒出溶剂，吹干。用移液管取10ml已恒温的高聚物溶液，同上法测定流经时间。6、实验结束后，将溶液倒入瓶内，用溶剂仔细冲冼粘度计3次，最后用溶剂浸泡，备用。五、数据处

8、理待测液纯溶剂溶液10ml＋5ml水＋5ml水＋10ml水＋10ml水c/kg·m-3100040.0026.6720.0013.3310.00t1/st2/st3/s/s1、由和计算和。待测液溶液10ml