粘度法測定高聚物摩爾質(zhì)量

1、實驗二十八黏度法測高聚物分子量、實驗?zāi)康?、掌握用烏氏粘度計測定高聚物溶液粘度的原理和方法。2、測定線形高聚物聚乙二醇的粘均摩爾質(zhì)量。二、實驗原理單體分子經(jīng)加聚或縮聚過程便可合成高聚物。并非高聚物每個分子的大小都相同，即聚合度不一定相同，所以高聚物摩爾質(zhì)量是一個統(tǒng)計平均值。對于聚合和解聚過程機(jī)理和動力學(xué)的研究，以及為了改良和控制高聚物產(chǎn)品的性能，高聚物摩爾質(zhì)量是必須掌握的重要數(shù)據(jù)之一。高聚物溶液的特點是粘度特別大，原因在于其分子鏈長度遠(yuǎn)大于溶劑分子，加上溶劑化作用，使其在流動時受到較大的內(nèi)摩擦阻力。粘性液體在流動過程中，必須克服內(nèi)摩擦阻力而做功。粘性液體在流動過程中所受阻力的大小可用粘度系數(shù)n

2、(簡稱粘度)來表示(kgm-1st)。高聚物稀溶液的粘度是液體流動時內(nèi)摩擦力大小的反映。純?nèi)軇┱扯确从沉巳軇┓肿娱g的內(nèi)摩擦力，記作n0,高聚物溶液的粘度則是高聚物分子間的內(nèi)摩擦、高聚物分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦以及n0三者之和。在相同溫度下，通常nn0，相對于溶劑，溶液粘度增加的分?jǐn)?shù)稱為增比粘度:記作n，即sp而溶液粘度與純?nèi)軇┱扯鹊谋戎捣Q作相對粘度，記作n，即rn反映的也是溶液的粘度行為，而n則意味著已扣除了溶劑分子間的內(nèi)摩擦效應(yīng)，僅反映sp了高聚物分子與溶劑分子間和高聚物分子間的內(nèi)摩擦效應(yīng)。高聚物溶液的增比粘度nsp往往隨質(zhì)量濃度c的增加而增加。為了便于比較，將單位濃度下所顯示的增比粘度n/

3、c稱為比濃粘度，而inn/c則稱為比濃對數(shù)粘度。當(dāng)溶液無sp限稀釋時，高聚物分子彼此相隔甚遠(yuǎn)，它們的相互作用可以忽略，此時有關(guān)系式lim7Sp/C=limlnr/C=口c0C0n稱為特性粘度，它反映的是無限稀釋溶液中高聚物分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦，其值取決于溶劑的性質(zhì)及高聚物分子的大小和形態(tài)。由于n和n均是無因次量，所以他們的單位sp是濃度C單位的倒數(shù)。在足夠稀的高聚物溶液里,n/c與c和inn/c與c之間分別符合下述經(jīng)驗關(guān)系式：sp久p/c=M+L?2cS%/C=MPW2C上兩式中K和B分別稱為Huggins和Kramer常數(shù)。這是兩直線方程，通過n/c對C或inspn/c對c作圖，外推至c

4、=o時所得截矩即為n。顯然，對于同一高聚物，由兩線性方程r作圖外推所得截矩交于同一點，如圖1。圖i外推法求n圖0、卜倍3、尸高聚物溶液的特性粘度n與高聚物摩爾質(zhì)量之間的關(guān)系，通常用帶有兩個參數(shù)的MarkHouwink經(jīng)驗方程式來表示：和=K式中“是粘均摩爾質(zhì)量，K、a是與溫度、高聚物及溶劑的性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，只能通過一些絕對實驗方法(如膜滲透壓法、光散射法等)確定。本實驗采用毛細(xì)管法測定粘度,通過測定一定體積的液體流經(jīng)一定長度和半徑的毛細(xì)管所需時間而獲得。本實驗使用的烏氏粘度計如圖2所示。當(dāng)液體在重力作用下流經(jīng)毛細(xì)管時,其遵守Poiseuille定律：=nprU=HhpgrX18ZV8ZV式中n

5、(kgm-is-i)為液體的粘度；p(kgm-is-2)為當(dāng)液體流動時在毛細(xì)管兩端間的壓力差(即是液體密度p，重力加速度g和流經(jīng)毛細(xì)管液體的平均液柱高度h這三者的乘積)；r(m)為毛細(xì)管的半徑；V(m3)為流經(jīng)毛細(xì)管的液體體積；t(s)為V體積液體的流出時間；l(m)為毛細(xì)管的長度。用同一粘度計在相同條件下測定兩個液體的粘度時,它們的粘度之比就等于密度與流出時間之比=OS“2p22如果用已知粘度n的液體作為參考液體，則待測液體的粘度n2可通過上式求得。在測定溶劑和溶液的相對粘度時，如溶液的濃度不大(C1X10kgm-3),溶液的密度與溶劑的密度可近似地看作相同，故17o5所以只需測定溶液和溶劑

6、在毛細(xì)管中的流出時間就可得到n。三、儀器與藥品r烏氏粘度計1支；有塞錐形瓶(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、實驗步驟1、將恒溫水槽調(diào)到25C0.1C。2、溶液配制，稱取聚乙二醇l.OOOg，用25ml容量瓶配成水溶液。3、洗滌粘度計，先用熱洗液（經(jīng)砂芯漏斗過濾）浸泡，再用自來水、蒸餾水沖冼。4、測定溶劑流出時間，將粘度計垂直夾恒溫槽內(nèi)，用吊錘檢查是否垂直，將10ml純?nèi)軇┳訟管注入粘度計中，恒溫數(shù)分鐘，夾緊C管上連結(jié)的乳膠管，在B管上接冼耳球慢慢抽氣，待液體升至G球的一半左右停止抽氣，打開C管上的夾子使毛細(xì)管內(nèi)液體同D球分開，用

7、停表測定液面在a、b兩線間移動所需要的時間。重復(fù)測定三次，每次相差不超過0.2s0.3s,取平均值。5、測定溶液流出時間，取出粘度計，倒出溶劑，吹干。用移液管取10ml已恒溫的高聚物1、耳t由耳=和耳r耳tsp00二耳-1計算耳和耳rrsp溶液，同上法測定流經(jīng)時間。6、實驗結(jié)束后，將溶液倒入瓶內(nèi)，用溶劑仔細(xì)沖冼粘度計3次，最后用溶劑浸泡，備用。五、數(shù)據(jù)處理待測液純?nèi)軇┤芤?0ml+5ml水+5ml水+10ml水+10ml水c/kgm-3100040.0026.6720.0013.3310.00ts1ts2ts3t/s待測液溶液10ml+5ml水+5ml水+10ml水+10ml水nrnspInn耳2、以r及7分別對c作圖并作線形外推求得截距A，A即為n。Ccc/kgm-340.0026.6720.0013.3310.00Innr-cnspc3、取25C時常數(shù)k、a值，按叮=用存：式計算出聚乙二醇的粘均摩爾質(zhì)量Mk=156X10-6m3/kg,a=0.50六、思考題1、烏氏粘度計中的支管C的作用是什么