實(shí)驗(yàn)二--烏氏粘度計(jì)測定聚合物的特性粘度

1、實(shí)驗(yàn)二 烏氏粘度計(jì)測定聚合物的特性粘度一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼扯确ㄊ菧y定聚合物分子量的相對方法，此法設(shè)備簡單，操作方便，且具 有較好的精確度，因而在聚合物的生產(chǎn)和研究中得到十分廣泛的應(yīng)用。通過本實(shí)驗(yàn)要求掌握粘度法測定高聚物分子量的基本原理、操作技術(shù)和數(shù)據(jù) 處理方法。二、實(shí)驗(yàn)原理分子量是表征化合物特征的基本參數(shù)之一。但高聚物分子量大小不一，參差 不齊，一般在103107之間，所以通常所測高聚物的分子量是平均分子量。測 定高聚分子量的方法很多，本實(shí)驗(yàn)采用粘度法測定高聚物分子量。高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液體在流動時存在著內(nèi)摩擦。在測高 聚物溶液粘度求分子量時，常用到下面一些名詞。名詞符號物理意義純?nèi)?/p>

2、劑粘度%溶忙仆產(chǎn)與溶劑分子闔的內(nèi)摩擦表現(xiàn)出來的粘度C溶液粘度溶劑分子與溶刑分子間、高分子與高分于鍵和高分子與溶劑分子N 間.二者內(nèi)摩擦的綜合表現(xiàn)。相対粘度%=那如洛液粘度對溶劑粘度的相對值.增比粘度7:加=刑一1高分子與高分子之間純幣劑與高分子之間的內(nèi)摩攥效應(yīng)比濃粘度單位濃度下所顯示出的粘度轉(zhuǎn)性粘度胡反映髙分子與溶劑分子之間的內(nèi)摩攥如果高聚物分子的分子量愈大，則它與溶劑間的接觸外表也愈大，摩擦就大, 表現(xiàn)出的特性粘度也大。特性粘度和分子量之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為：(1)囚二 KMa:式中，M為粘均分子量；K為比例常數(shù)；alpha是與分子形狀有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。 K和alpha值與溫度、聚合物、溶劑性質(zhì)有

3、關(guān)，也和分子量大小有關(guān)。K值受溫度的影響較明顯，而alpha值主要取決于高分子線團(tuán)在某溫度下，某溶劑中舒展 的程度，其數(shù)值解與1之間。K與alpha的數(shù)值可通過其他絕對方法確定，例 如滲透壓法、光散射法等，從粘度法只 能測定n 。在無限稀釋條件下QQ因此我們獲得n 的方法有二種；一種是以n sp/C對C作圖，外推到C-0的 截距值；另一種是以ln n r/C對C作圖，也外推到C-0的截距，兩根線會合于一 點(diǎn)。方程為：C(3)晉= " +仰汙C測定粘度的方法主要有毛細(xì)管法、轉(zhuǎn)筒法和落球法。在測定高聚物分子的特性粘 度時，以毛細(xì)管流出發(fā)的粘度計(jì)最為方便假設(shè)液體在毛細(xì)管粘度計(jì)中， 因重力作

4、 用流出時，可通過泊肅葉公式計(jì)算粘度。(4)n 冊町tV=mpZLV沁 t(m=1)。對于某一只指定的粘度計(jì)而言,4可以寫成下式省略忽略相關(guān)值，可寫成:式中，t為溶液的流出時間；to為純?nèi)軇┑牧鞒鰰r間?？梢酝ㄟ^溶劑和溶液在毛細(xì)管中的流出時間， 從 式求得n r，再由圖求得n 三、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料主要儀器：恒溫玻璃水浴包括電加熱器、電動攪拌器、溫度計(jì)、感溫元件和溫度控制儀、 三管烏式粘度計(jì)、秒表、洗耳球、250ml三角燒瓶、 20ml移液管、40 ml砂芯漏斗主要原料：溶劑分析純和 聚合物自選四、實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測試1試樣準(zhǔn)備：按溶劑選擇原則選擇待測高聚物的溶劑。從手冊查所選高聚物/溶

5、劑對在特定溫度下Mark-Houwink方程中的K和a值。預(yù)先在容量瓶內(nèi)配制精確體積的溶液。濃度選擇要使溶液和純?nèi)軇┝鹘?jīng)烏氏粘度計(jì)上兩刻度線之間C球的時間比約為1.22.0。2.溫度調(diào)節(jié)："1 E一 nf 1圖1烏式粘度恒溫水浴溫度控制 在25±C,注意粘度計(jì)要放在離攪拌器較遠(yuǎn)的地方， 這樣溫度波動對粘度計(jì)的影響較小。3.測定流出時間：將洗凈烘干的烏氏粘度計(jì)圖1垂直放在恒溫 水浴中，使G球完全浸沒在水面下，由A管用G2耐 酸度漏斗過濾1015毫升苯溶劑于粘度計(jì)中，恒溫10 分鐘左右，B、C兩管各套一膠管，用吸球從 B管的 膠管將溶劑吸至G球一半，取下吸液球，開啟 C管， 使

6、空氣進(jìn)入D球，以秒表記錄溶劑流經(jīng) a b刻線間 的時間，重復(fù)三次，其誤差不得超過 0.2秒，取平均 值為溶劑的流出時間to,倒去溶劑。用漏斗將已配好的試液過濾一半于粘度計(jì)內(nèi)， 用吸液球抽吸到G球23次后將溶液倒掉，剩下一半 于粘度計(jì)中，測定其流出時間，重復(fù)三次取平均時間 t4計(jì)算： 1n sp的計(jì)算： 根據(jù)所測的t和to數(shù)據(jù)由公式n r=t/to計(jì)算n r，再由公式n sp= n r 1計(jì) 算出n sp。2粘均分子量計(jì)算:n sp/C及In n r/C作圖外推得到n 值，由將聚合物溶液在25C時的a, K之 值代入經(jīng)驗(yàn)公式：n = K M n即可求得試樣的粘均分子量五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1 數(shù)據(jù)記錄

7、系a時間1時何2inrjrCjC4CjCo1 實(shí)臉溫咚30 JS0.0373聚內(nèi)調(diào)賤胺濫炭0.00>&mLa0.662.作圖C由回歸直線截矩得n =3.由公式：-代入數(shù)據(jù)得六、思考題1. 烏式粘度計(jì)測量聚合物分子量有何優(yōu)點(diǎn)？2. 為什么在配制試樣溶液時需用移液管正確量取混合溶劑于錐形瓶中，而將溶劑或溶液倒入粘度計(jì)中時不需正確量??？3. 在本實(shí)驗(yàn)中影響數(shù)據(jù)正確性的關(guān)鍵是什么？高聚物溶劑體系的n】-M關(guān)系式咼聚物溶劑t/°C103K/dm3 kga分子量范圍MX 10-4聚丙烯酰胺水306.310.80250水30680.6612031mol dm-3037.50.66NaN03聚丙烯腈二甲基甲 酰胺2516.60.81527聚甲基丙烯 酸甲酯苯253.80.7924 450257.50.70393丙酮25200.760.6 2.1聚乙烯醇水3066