聚合物分子量的測定——粘度法

1、中國石油大學化學原理II 實驗報告實驗日期： _成績 :班級： _學號： _ 姓名： _教師：_同組者：_聚合物分子量的測定一黏度法一.實驗目的學會一種測定分子量的方法二.實驗原理由于聚合物具有多分散性，所以聚合物的分子量是一個平均值。有許多測定分子量的方法（如光散射法、滲透壓法、超速離心法、端基分析法等），但簡單、而使用范圍又廣的是粘度法。由粘度法測得的聚合物的分子量叫粘均分子量，以“ M v ”表示 。粘度法又分多點法和一點法：1、多點法多點法測定聚合物粘均分子量的計算依據(jù)是：=kiM7（7-1）式中 ： 耳 特性粘數(shù)；k, a -與溫度和溶劑有關(guān)的常數(shù)；M -聚合物的粘均分子質(zhì)量；若設(shè)溶

2、劑的粘度為 n 0,聚合物溶液濃度為 c（100mL 所含聚合物的克數(shù)表示 ）時的粘度為 n，則聚合物溶液粘度與濃度間有如下關(guān)系 :k"(7-2 )L = ln( / 0) 珂訂 2c c(7-3 )以 nsp/c. In n r/c 對 c 作圖，外推直線至 c 為 0 （參考圖 7 1）求同，即、p lim s = lim 匸(7-4 )c、0 cCT 0 c0圖 7-1 特性粘數(shù) 的求法由于 k、 a 是與溫度、溶劑有關(guān)的常數(shù)，所以對一定溫度和特定的溶劑，k、a 有確定的數(shù)值。例如， 30C 時，以 1mol/L 硝酸鈉溶液作溶劑，用粘度法測定聚丙烯酰胺粘均分子量的經(jīng)驗式可表示

3、如下：=3.73 10 M即：1.40*14 - 2/3（7-5）旳嚴（7-6）因此，只要測定不同濃度下聚合物溶液的粘度,即可通過上述的數(shù)據(jù)處理,求出聚合物的粘均分子量Mv2、單點法對低濃度的聚合物溶液，其特性粘數(shù)可由下式計算=(SP ln r)1(7-7 )實驗時，只要測定一個低濃度的聚合物溶液的相對粘度，即可由式7-7 求得所測試樣的特性粘數(shù)。本實驗采用如圖7-2 所示的烏氏粘度計測定聚合物溶液在不同濃度下的粘度。這種粘度計的具體用法參考下述步驟圖 7-2 烏氏粘度計1,2, 3支管； 5,8, 9玻璃管； 4, 6 刻度； 7毛細管三. 儀器與藥品1 . 儀器烏氏粘度計，玻璃恒溫水浴裝置

4、一套，秒表，吸耳球，量筒，等。2. 藥品0.01g/100mL 聚丙烯酰胺溶液， 1mol/L 硝酸鈉溶液，蒸餾水。四 . 實驗步驟(1) 打開溫度控制儀電源，將溫度設(shè)為 30r。調(diào)節(jié)電動攪拌機調(diào)速開關(guān)， 使攪拌機以適當?shù)乃俣葎蛩俎D(zhuǎn)動，使玻璃缸中各處的水溫均勻。(2)玻璃缸中水的溫度升至30C后，將烏氏粘度計固定在鐵架臺夾子上，使粘度計上端玻璃球浸沒在水中。調(diào)整烏氏粘度計，使其在水中垂直。注意，在調(diào)整過程中，不要使烏氏粘度計碰到攪拌棒或者玻璃缸壁，以免破碎。(3) 用量筒量取 1mol/L 硝酸鈉溶液 15mL 由支管 3 加到已洗凈、烘干的 粘度計的球 9 中，然后將粘度計在已調(diào)至 30C

5、的玻璃缸中，恒溫約 10min , 即可 按下述方法測定：先用左手的拇指和中指將粘度計的支管1 捏住，用食指將支管1 的管口堵?。蝗缓笥孟炊驈闹Ч?2 的管口將溶液吸至刻度 4 以上的粗直徑部 分，在將食指松開的同時將洗耳球從管口移開，這時球 8 中的溶液因支管 1 通大氣即迅速流回球 9, 而支管 2 中的刻度 4 以上的溶液則通過毛細管 7 慢慢流回球 9, 用秒表測定溶液液面經(jīng)過刻度4 與 6 所需要的時間；重復 3-5 次，取平均值，作為 1mol/L 硝酸鈉溶液的液面流經(jīng)粘度計4與6兩刻度的時間t；測定后，將粘o度計的溶液倒出回收，先后用自來水、蒸餾水洗凈，然后烘干、備用。（ 4）

6、 用量筒量取 0.01g/100mL 聚丙烯酰胺溶液10mL 左右，經(jīng)支管3 加入已洗凈、烘干的粘度計的球9 中，用洗耳球?qū)⑷芤何量潭染€6 以上，然后松開膠皮管，用洗耳球?qū)⑷芤捍迪?，重復三次，對烏氏粘度計進行清洗。清洗結(jié)束后，將廢液倒入廢液回收瓶中進行回收（ 5） 用量筒量取0.01g/100mL聚丙烯酰胺溶液15mL經(jīng)支管3加入經(jīng)聚合物溶液潤洗的烏氏粘度計的球9中，然后將粘度計固定在30C的恒溫槽中，恒溫約10min后，用上述方法測定聚丙烯酰胺溶液的液面流經(jīng)4與6兩刻度間的時間匕，重復3-5次，取平均值t。（ 6） 全部測定結(jié)束后，將球9 的溶液倒出，先后用自來水、蒸餾水洗凈，然后烘干，備

7、下次使用。五. 結(jié)果處理計算各溶液的濃度c 及（即口0 ）及也丄（即 包如）的數(shù)值。cct 0ccn ln nLc.0、以、一對作圖，將直線外推至濃度為處，從兩直線的交點求1c c得 n2、由 n計算聚丙烯酰胺的粘均分子量Mv。3、用最后一點（溶液濃度最稀的點）的粘度，用一點法求出特性粘數(shù)，并與外推求得的特性粘數(shù)作比較，說明一點法是否適用。測得數(shù)據(jù)如下表 :溶液時間實驗數(shù)據(jù)平均值（ t0 ,t ）1mol/LNO3t0 ( s)71.4071.4971.5671.48PAM0.05g/100mlt ( s)76.9076.9077.0776.96SP t to c ct76. 96 _ 71.

8、 48二 7.120. 01 76. 96In rln（tln（ 76.96 /二 7.39c/t。）71.48）c=丄（sp In r）二竺竺二 7.2552c2MV =1.4010 53/2 =1.4010 5 7.2553/2 =2.7410 6故 PA 啲相對分子質(zhì)量為2. 7410 6六 . 思考題1. 總結(jié)聚合物分子量的測定方法，并說明各方法的適用范圍。答：聚合物分子量的測定方法有光散射法、滲透壓法、超速離心法、端基分析法、粘度法等，其中粘度法測量范圍最廣。適用范圍如下表所示：端基膜滲透蒸氣壓法沸點上冰點下光散 射超速離心方法分析壓法(VPO)升法降法粘度法沉降法GPC 法法適用分子< 3 X42X 104?<3X 104< 104< 104103? 10 7 103 ? 10810 2 3 106102 107量范圍10410 62粘度法測定聚合物的分子量時為什么要加硝酸鈉？用其他的鹽可以否？答：因為聚丙烯酰胺不能用水作溶劑，可以用鹽溶液。在低濃度下，聚電解