聚丙烯酰胺分子量的測定

1、聚丙烯酰胺分子量的測定作者： XXX【摘要】分子量是表征化合物特性的基本參數(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其中粘度法設(shè)備簡單，操作方便，有相當好的實驗精度。 【關(guān)鍵詞】聚丙烯酰胺；粘度法；稀釋法。 AbstractMolecular weight is characterized one of basic parameters of the compound characteristics. But polymer molecular weight, size is differ, uneven

2、in commonly between 103 to 107, so usually measured average molecular weight polymer molecular is. Determination of high molecular weight poly many methods including viscosity method, the equipment is simple, convenient operation, have fairly good experimental precision.Key wordsPAM; Viscosity, Dilu

3、tion method.一、相關(guān)知識1、聚丙烯酰胺簡介：聚丙烯酰胺（PAM）為水溶性高分子聚合物，不溶于大多數(shù)有機溶劑，具有良好的絮凝性，可以降低液體之間的磨擦阻力，按離子特性分可分為非離子、陰離子、陽離子和兩性型四種類型。2、聚丙烯酰胺物化性質(zhì)聚丙烯酰胺無色或淡黃色稠膠體、無臭、中性、溶于水、不溶于乙醇、丙酮，溫度超過120時易分解，絮凝，沉降，補強等作用非離子型聚丙烯酰胺為大分子鏈上不含離子基團，但酰胺基與許多物質(zhì)，如粘土纖維素等能產(chǎn)生氫鍵因吸附架橋而絮凝 陽離子型聚丙烯酰胺本品水溶液是高分子電解質(zhì)帶有正電荷(活性基)對懸浮的有機膠體和有機化合物可有效地凝聚，并能強化固液分離過程 陰離子型

4、聚丙烯酰胺在中性和堿性介質(zhì)中呈高聚物電解質(zhì)的特征，對鹽類電解質(zhì)敏感與高價金屬離子能聯(lián)成不溶性凝膠體 3、應用范圍 ：1、在造紙過程中作助留劑，補強劑。 2、水處理中作助凝劑、絮凝劑、污泥脫水劑。3、石油鉆采中作降水劑，驅(qū)油劑。 3、PAM還廣泛應用于增稠、穩(wěn)定膠體、減阻、粘結(jié)、成膜、生物醫(yī)學材料等方面。二、聚合物分子量的測定方法1、端基分析法原理：線型聚合物的化學結(jié)構(gòu)明確，而且分子鏈端帶有可供定量化學分析的基團，則測定鏈端基團的數(shù)目，就可確定已知重量樣品中的大分子鏈數(shù)目。用端基分析法測得的是數(shù)均相對摩爾質(zhì)量。 MW/NWi/NiNiMi/Ni 2、稀溶液的依數(shù)性原理：在溶劑中加入不揮發(fā)性溶質(zhì)后

5、，溶液的蒸汽壓下降，導致溶液的沸點高于純?nèi)軇?，冰點低于純?nèi)軇?，這些性質(zhì)的改變值都正比于溶液中溶質(zhì)分子的數(shù)目。沸點升高法或冰點降低法測定的是聚合物的數(shù)均分子量。 3、氣相滲透法（VPO）原理：氣相滲透壓法是通過間接測定溶液的蒸汽壓降低來測定溶質(zhì)分子量的方法。 分子量求取和計算：與測定高聚物分子量的其它方法一樣，它也需要在不同濃度下進行測定，并外推到濃度為零以求取分子量。4、膜滲透壓法滲透壓法純?nèi)軇┖腿芤褐腥軇┑幕瘜W位分別為：式中：純?nèi)軇┰跇藴薁顟B(tài)下的化學位，它是溫度T的函數(shù)；純?nèi)軇┑恼羝麎?，即P1<，所以1<到達滲透平衡，溶液與溶劑池的液柱高差所產(chǎn)生的壓力即為滲透壓。/cRT1/M+

6、A2c通過滲透壓方法可同時得到和A25、光散射法 原理：利用光的散射性質(zhì)測定分子量。一束光通過介質(zhì)時，在入射光方向以外的各個方向也能觀察到光強的現(xiàn)象稱為光散射現(xiàn)象，其本質(zhì)是光波的電磁場與介質(zhì)分子相互作用的結(jié)果。6、小角激光光散射（LALLS） 光散射法用汞燈做光源，光強弱，溶液用量大，散射池也要大，且對除塵要求嚴格。同時不能在小角度下進行測定。小角激光光散射用氦氖激光作為入射光，可在很小的散射角度下進行測定，角度接近于零，便公式簡化 7、超速離心沉降法 8、粘度法 原理：用氣承液柱式烏氏粘度計分別測定溶液的流經(jīng)時間，根據(jù)測定的值計算特性粘數(shù)。三、本實驗的方法及原理1、本實驗采用粘度法測定聚丙烯

7、酰胺的分子量2、實驗原理按規(guī)定條件制備試樣濃度0.00050.001g /ml，其氯化鈉濃度為C (NaCl ) =1.00mol/L的溶液。用氣承液柱式烏氏粘度計分別測定溶液的流經(jīng)時間，根據(jù)測定的值計算特性粘數(shù)。3、試劑及儀器聚丙烯酰胺；氯化鈉；烏氏黏度計（毛細管直徑0.40.5 mm），溫度計(分度為0.1 )，秒表（分度為0.1 s）,恒溫水浴。4、實驗步驟溶液配制：在100mL容量瓶中稱入0.050.1g均勻試樣，準確至0.0001g。加入約48mL的蒸餾水，經(jīng)常搖動容量瓶。待試樣溶解后，用移液管準確加入50mL濃度2.00mol/L的氯化鈉溶液，放在30±0.05水浴中。恒

8、溫后，用蒸餾水稀釋至刻度，搖均，用干燥的玻璃砂芯漏斗過濾。即得試樣濃度約0.00050.001g/mL,氯化鈉濃度為1.00mol /L 和試樣溶液，放在恒溫水浴中備用。4.1粘度法4.1.1將恒溫水浴的溫度調(diào)節(jié)在30±0.05。4.1.2在非稀釋型粘度計的管2、管3的管口接上乳膠管。將粘度計垂直固定在恒溫水浴中。水面應高過緩沖球2cm。4.1.3用移液管吸取10 mL試樣溶液，由管1加入粘度計，應使移液管口對準管1的中心，避免溶液掛在管壁上。待溶液自然下落后，靜止10秒，用洗耳球?qū)⒆詈笠坏未等胝扯扔?。恒?0分鐘。4.1.4緊閉管3上的乳膠管，慢慢用注射器將溶液抽入球6，待液面升至

9、球4一半時，取下注射器，放開管2上的乳膠管,讓溶液自由下落。4.1.5當液面下降至刻度線5時，啟動秒表，至刻度線7時，停止秒表。記錄時間。啟動和停止秒表的時刻，應是溶液彎月面的最低點與刻度線相切的瞬間，觀察時應平視。4.1.6按7.1.4-7.1.5重復測定三次，各次流經(jīng)時間的差值應不超過0.2秒。取三次測定結(jié)果的算術(shù)平均值為該流經(jīng)時間t。4.1.7洗凈粘度計。干燥后，在其中加入經(jīng)干燥的玻璃砂芯漏斗過濾的、濃度為1.00mol/L的氯化鈉溶液1015 mL。恒溫10分鐘后，按7.1.47.1.6測得流經(jīng)時間t0。4.2稀釋法4.2.1在恒溫水浴中固定一個250 mL具塞錐形瓶，在其中加入經(jīng)干燥

10、的玻璃砂芯漏斗過濾的濃度1.00mol/L的氯化鈉溶液，恒溫30分鐘備用。4.2.2使用稀釋型粘度計，按7.1.27.1.6測得初始濃度（用c0表示）的試樣溶液流經(jīng)時間t1。4.2.3用移液管從錐形瓶中吸取5毫升已經(jīng)恒溫的1.00mol/L的氯化鈉溶液，由管1加入粘度計。緊閉管3上的乳膠管，用洗耳球從管2打氣鼓泡35次，使之與原來的10 mL溶液混合均勻。并使溶液吸上、壓下三次以上。此時溶液的濃度為2/3 c0。按7.1.47.1.6測得流經(jīng)時間t2。4.2.4按7.2.3再逐次加入5，10，10 mL濃度1.00mol/L的氯化鈉溶液。分別測得濃度為1/2 c0、1/3 c0和1/4 c0時

11、的流經(jīng)時間t3、t4 和ts。4.2.5按7.1.7測定t0。43粘度計的洗滌和干燥在使用粘度計前后以及在測定中出現(xiàn)讀數(shù)相差大于0.2秒又無其他原因時，應按下步驟清洗粘度計：A自來水沖洗；B鉻酸洗液清洗；C蒸餾水沖洗。將洗凈的粘度計置于烘箱內(nèi)干燥。五、數(shù)據(jù)處理方法5.1一點法5.1.1按式（1）計算試樣溶液的相對粘度：r =t/ t0(1)式中：r相對粘度；t試樣溶液的流經(jīng)時間，st01.00 mol/L氯化鈉溶液的流經(jīng)時間，s5.1.2由求得的r在表1上查得相應的·c值，將·c值除以試樣濃度c即得。5.2 稀釋法5.2.1按式（2）計算試樣溶液的增比粘度：r =tt/t0

12、=f1(2)式中：sp增比粘度；t試樣溶液的流經(jīng)時間，st01.00 mol/L氯化鈉溶液的流經(jīng)時間，s5.2.2用t0、t1、t2、t3、t4、t5，按式（1）和式（2）分別計算各濃度下的r和sp，由對應的相對濃度（各點的實際濃度與初始濃度c0的比值，用cr表示，分別為1、2/3、1/2、1/3、1/4）分別計算各點的sp/cr。將計算結(jié)果填入表2。5.2.3以cr為橫坐標，分別以sp/cr和 lnr/cr為縱坐標，在坐標紙上作圖，通過兩組點作直線，外推至cr=0，求得截矩H。若兩條直線不能在縱軸上交于一點時，取兩截矩的平均值為H。5.2.4按式（3）計算特性粘數(shù)=H/ c0（3）式中：特性

13、粘數(shù),ml/g，c0試樣溶液的初始濃度，ml/gc0按式（4）計算c0=m·s/v(4)式中：m試樣的質(zhì)量，g,s試樣固含量，%，v配制試樣溶液體積，ml 525聚丙烯酰胺分子量的計算高聚物的分子量（M）與特性粘數(shù)的關(guān)系=KMa式中K、a為經(jīng)驗常數(shù),K=802，A=1.25，M=8021.25，=4.75×10-3M六、分析討論1、做好實驗的關(guān)鍵在于粘度計必須洗凈，直至毛細管壁不掛水珠，且嚴格保持垂直位置。恒溫槽的溫度要控制在±0.05內(nèi)。配制聚合物溶液時，確保其完全溶解。否則，這些因素都會影響結(jié)果的準確性。圖274 粘度測定中的異常現(xiàn)象示意圖2、最常用的毛細管粘

14、度計有兩種，一種是三管粘度計，即本實驗采用的烏氏粘度計。其特點是溶液的流出時間與加入到F球中待測液的體積無關(guān)，因而可以在粘度計里加入溶劑或溶液改變待測液的濃度。另一種是二管粘度計，即奧氏粘度計。因為液體的流出時間與加入粘度計中的溶液的液面高度有關(guān)，因此，測定時標準液和待測液的體積必須相同。考慮到式(275)的動能改正項的忽略，需選擇適宜的毛細管長度、直徑的大小和E球的大小，使流出時間大于100s，最好在120s左右為宜。但毛細管也不宜太細，否則測定時容易堵塞粘度計。粘度計使用完畢，應立即清洗，防止聚合物粘結(jié)甚至堵塞毛細管孔徑。清洗后在粘度計內(nèi)注滿蒸餾水并加塞，防止落進灰塵。3、特性粘度的單位與

15、濃度的單位互為倒數(shù)，然而在文獻和現(xiàn)發(fā)行的實驗教材中所用的單位也不完全相同，致使K一式中的常數(shù)K有數(shù)量級的不同。參數(shù)K的單位與相同，而參數(shù)a 則是無因次的量。對同一聚合物，在不同的溫度和不同的溶劑條件下，K及的值不同，使用時應加注意。4、在實驗過程中，即使注意了上述各種事項，有時和對c作圖仍然會遇到圖274所表示的異?，F(xiàn)象，這可能是聚合物本身的結(jié)構(gòu)及其在溶液中的形態(tài)所致。對這些異?，F(xiàn)象應以與c的關(guān)系作為基準來確定聚合物溶液的特性粘度。這是因為Huggins方程中的k值和值與聚合物結(jié)構(gòu)和形態(tài)有關(guān)，具有明確的物理意義；而kramer方程基本上是數(shù)學運算式，含義不太明確。5、一點法經(jīng)驗公式適合于快速測定聚丙烯酰胺的特性黏度，只需測定一個濃度下的聚丙烯酰胺溶液的相對黏度和增比黏度，即可簡便、快速并準確測出聚丙烯酰胺的特性黏度，進而求得分子量，極大方便了聚丙烯酰胺的科學研究與生產(chǎn)應用。但是