特性粘数测量教案资料.ppt

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1、特性粘数测量二.极限粘数的物理意义它表示溶液无限稀时高分子对溶剂流动的扰乱能力的大小。或单个大分子对溶液粘度的贡献。可理解为单位重量的高分子在溶液中所占的流体力学的体积的相对大小，（h²）³/2从FLORY公式：[η]=ΦM也可看出。表征聚合物分子在溶液中形态的物理量，它们是伸展的还是无扰的状态。[η]/[η]θ=α³α为一维溶胀因子。聚合物分子在不同的溶剂中形态不同，测得的[η]值也不同。三.测量极限粘数的意义计算平均聚合度为生产控制和品质管理提供依据计算粘均分子量根据马克—豪温克公式:[η]=KMª可计算粘均分子量。K和a值

2、一般可从中查到。部分K和a值见下表。Mark-Howink-参数四.粘数的测量运动粘度的测量要测量聚合物稀溶液的极限粘数必须先采用毛细管粘度计分别测量溶剂和溶液的运动粘度来计算相对粘度。根据泊肃叶公式，运动粘度可按下式计算：V=C(t-Δt)C：毛细管常数Δt：动能校正项，Δt=H/Ct²，LAUDAPVS软件中备有自动动能校正功能，只需在测量台参数栏中选择此项即可。Δt2.相对粘度的测量ηr=η/η0=V·ρ/V0·ρ0(在稀溶液中ρ≈ρ0)=V/V0=C(t-Δt)/C(t0-Δt0)(如t

3、0≥100s)=t/t0(忽略动能校正项，一般在手动测量中采用)LAUDAPVS软件有自动动能校正功能，相对粘度按ηr=V/V0计算。所以它可以使用t0<100s的粘度计，而大大节省测量时间。3.粘数(ViscosityNumber)的计算粘数，以前叫比浓粘度。VN=（ηr-1）/c=ηsp/c=(V-V0)/V0·c(当t0≥100s时)=(t-t0)/t0·cLAUDAPVS软件按VN=(V-V0)/V0·c计算。五.极限粘数的外推法测量极限粘数外推法主要有两个方程：1.哈根斯(Huggins)方程（1942年）：ηsp/c

4、=[η]+KH[η]²c………………(1)它源自爱因斯坦粘度经验方程(长式):ηr=1+[η]c+K’[η]²c²+K”[η]³c³+…由于是稀溶液,c很小,且c的高次项的物理意义也不明确,哈根斯省略了高次项得:ηr=1+[η]c+K’[η]²c²(短式)……(2)把1移到等式左边得:ηsp=[η]c+KH[η]²c²………………(3)等式两边再除以c即可得(1)式:ηsp/c=[η]+KH[η]²c外推法的测试方法请按ISO1628/1进行。2.克雷姆(Kraemer)方程（1942年）：lnηr=ln（1+ηsp）进行泰勒幂

5、级数展开=ηsp-½ηsp²+⅓ηsp³-……由于ηsp<1省略高次项,只取前三项得lnηr=ηsp-½ηsp²+⅓ηsp³把(3)式代入,省略4次方以上的高次项,整理后得lnηr=[η]c+(KH-½)[η]²c²+(⅓-KH)[η]³c³假定KH=1/3,KH+β=1/2,等式两边再除以c即可得lnηr/c=[η]-β[η]²c……………(4)(4)式即为克雷姆方程。lnηr/c称之为对数粘数。从这两个方程的推导过程可以看出：由于哈根斯方程只进行了一次近似，而克雷姆方程在哈根斯方程基础上又进行了两次近似两个假定，所以哈根斯方

6、程比克雷姆方程准确。两者的外推直线的截距不可能完全相交于一点但应很接近。一般以哈根斯方程外推的特性粘数结果为准。用线性外推法求极限粘数外推法软件：自动平行外推法软件：测量系统至少四位，见右图。四个不同浓度的聚合物样品从低到高分别放到1-4号位，启动测量软件，即可自动获得样品的极限粘数。自动稀释外推法软件：PVS需按右上图配套。把最高浓度的样品放入稀释型乌氏粘度管中，在软件的控制下，用Metrohm自动计量加液器自动稀释到设定的不同浓度测定粘数，进行线性外推。单支粘度管半自动外推法软件：按右下图只有一位即可外推。此软件原先是应大庆

7、油田的要求编制的，但也具有普遍的应用意义。把不同浓度的聚合物溶液从低到高依次放入同一支常规乌氏粘度管中，更换下一个浓度时，洗三次后再启动测量。在规定的几个浓度测量完成之后，软件自动外推出聚合物的极限粘数。只需一位配置即可进行线性外推法测量。线性外推法使用注意事项：浓度范围的选择：不同分子量的聚合物其浓度范围的选择不同。选择原则是保证测得的相对粘度范围在1.2~2.5之间。否则外推直线的相关系数较差，结果产生较大误差。浓度配制要准确，浓度间隔要适当。粘度管型号选择要合适，t0最好在100秒左右。如t0<100s，需加动能校正。六.

8、极限粘数的一点法公式计算极限粘数的一点法经验公式很多，但基本上都是从哈根斯方程和克雷姆方程推导而来的。在聚合物行业中，不同的聚合物，采用不同的溶剂往往采用不同的经验公式，所得的结果也不同。ISO正在统一聚合物粘数和极限粘数的分析方法。现已对PA，PVC，PE及P