12 粘度法測平均相對分子量

1、專業(yè)：姓名：肝尹乂象實驗報告日期:地點：_課程名稱：大學化學實驗p實驗類型：物性測試驗指導老師實驗項目名稱：黏度法測定高聚物的相對分子質(zhì)量同組學生姓名:實驗目的：掌握烏氏黏度計測定聚合物溶液黏度的原理和方法。測定聚合物聚乙二醇的黏均相對分子質(zhì)量。實驗原理：聚合物溶液的黏度特別大，原因在于其分子鏈長度遠大于溶劑分子，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)摩擦而做功。粘性液體在流動過程中所受阻力的大小可用黏度系數(shù)(簡稱黏度)來表示(kgm-is-i)。黏度分絕對黏度和相對黏度。絕對黏度有兩種表示方法：動力黏度和運動黏度。動力黏度是指單位面積的流層以單位速

2、度相對于單位距離的流層流出時所需的切向力，用n表示黏度，其單位是Pas.運動黏度是液體的動力黏度與同溫度下該液體的密度p之比，用符號V表示，其單位是m2s-i。相對黏度是某液體黏度與標準液體黏度之比。純?nèi)軇ざ确从沉巳軇┓肿娱g的內(nèi)摩擦力，記作n。，聚合物溶液的黏度則是聚合物分子間的內(nèi)摩擦、聚合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，溶液黏度增加的分數(shù)稱為增比黏度，記作n，即0spn=(n-n0)/n0sp00而溶液黏度與純?nèi)軇ざ鹊谋戎捣Q作相對黏度，記作nr，即nr=n/nn反映的也是溶液的黏度行為，而n則意味著已扣除了溶劑分子間的內(nèi)摩擦效應，僅sp反

3、映了聚合物分子與溶劑分子間和聚合物分子間的內(nèi)摩擦效應。聚合物溶液的增比黏度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黏度nsp/c稱為比濃黏度，而innr/c則稱為比濃黏度。當溶液無限稀釋時，聚合物分子彼此相隔甚遠，它們的相互作用可忽略，此時有關系式r耳rlnn匚1limsp=lim-=ncT0ccT0cn稱為特性黏度，它反映的是無限稀釋溶液中聚合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)及聚合物分子的大小和形態(tài)。由于n和n均是無因次量，所以nrsp的單位是質(zhì)量濃度C單位的倒數(shù)。在足夠稀的聚合物溶液里，n/C與C和inn/C與C之間分別符合下述經(jīng)驗關系式:

4、sprn/c=n+knAcspinn/c=n-BnMr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inn/c對c作圖，外推sp至c=o時所得截距即為n。顯然，對于同一聚合物，由兩線性方程作圖外推所得截距交于同一點，如圖所示。聚合物溶液的特性黏度n與聚合物相對分子質(zhì)量之間的關系，通常用帶有兩個參數(shù)的Mark-Houwink經(jīng)驗方程式來表示:LLk-MM式中L是粘均摩爾質(zhì)量，K、a是與溫度、高聚物及溶劑的性質(zhì)有關的常數(shù)，能通過一些絕對實驗方法（如膜滲透壓法、光散射法等）確定，聚乙二醇水溶液在30C時K=12.5X10-6，a=0.78。本實驗采用毛細管法

5、測定黏度,通過測定一定體積的液體流經(jīng)一定長度和半徑的毛細管作用下流經(jīng)毛細管時，遵守Poiseuille定律兀pr4t兀hpgr4tn=8lV8lV圖3-95烏氏粘度計所需時間而獲得。本實驗使用的烏氏黏度計如圖。黨液體在重力式中：n為液體的黏度，kgm-is-i；p為當液體流動時在毛細管兩端的壓力差，kgm-is-i；r為毛細管的半徑，m;V為流經(jīng)毛細管的液體的體積，m3；t為V體積液體流出的時間，s；l為毛細管的長度，m。用同一黏度計在相同條件下測定兩個液體的黏度時,他們的黏度之比就等于密度與流出時間之比Lptpt22222如果用已知黏度m液體作為參考液體，則待測液體的黏度n2可通過上式計算。

6、在測定溶劑和溶液的相對黏度時，如溶液的濃度不大（cl0kg/m3）,溶液的密度與溶劑的密度可近似看成相同，故所以只需要測定溶液和溶劑在毛細管中的流出時間就可得到n。r儀器與試劑:儀器:恒溫槽1套、烏氏黏度計1支、洗耳球1只、5mL移液管1支、10mL移液管兩支、lOOmL容量瓶5只、秒表1只。試劑：8%聚乙二醇儲備液；去離子水。實驗步驟：準備工作將恒溫槽調(diào)至300.1C。溶液配制分別移取5mL、10mL、15mL、20mL、25mL8%（質(zhì)量分數(shù)）聚乙二醇儲備液于100mL容量瓶中，用水定容至刻度。洗滌黏度計先用熱洗液（經(jīng)砂芯漏斗過濾）浸泡，再用自來水、蒸餾水沖洗（經(jīng)常使用的黏度計則用蒸餾水浸

7、泡，去除留在黏度計中的聚合物。黏度計的毛細管要反復用水沖洗）4測定溶液流出時間t0將黏度計垂直夾在恒溫槽內(nèi)，將一定量（約20mL）水自A管注入黏度計內(nèi)，恒溫數(shù)分鐘，用手堵住C管的出口，同時在B管上用洗耳球慢慢抽氣，待液體升至G球的一半左右即停止抽氣，用秒表測定液面在a、b兩線間移動所需時間。重復測定3次，每次相差不超過0.20.3s,取平均值。5測定溶液流出時間t取出黏度計，用待測溶液潤洗黏度計數(shù)次，同步驟4測定流經(jīng)時間按上述方法從稀到濃依次測定溶液的流經(jīng)時間。實驗結(jié)束后，將溶液倒入回收瓶內(nèi)，用溶劑仔細沖洗黏度計3次，最后用溶劑浸泡，備用。注意事項：黏度計必須潔凈，如毛細管壁上掛有水珠，需用洗

8、液浸泡。測定使黏度計要垂直放置；否則影響結(jié)果的準確性。結(jié)果與討論:1計算不同濃度c時的nr和nsp。2以innr/c和nsP/c分別對c作圖，并現(xiàn)行外推求得截距，即得n。M計算實驗溫度下聚乙二醇的黏均相對分子質(zhì)量葉。黏度法測定高聚物的相對分子質(zhì)量實驗數(shù)據(jù)記錄表ct1t2t3tnrnspnsp/cInnr/c0159.87159.81160.01159.900.4%184.38184.24184.36184.331.15280.152838.190535.54020.8%210.59210.65210.47210.571.31690.316939.610734.40871.2%240.98241

9、.13241.15241.091.50770.507742.311234.21731.6%273.53273.41273.25273.401.70980.709844.362433.52342.0%306.95307.19307.07307.071.92040.920446.019432.6264由上圖可知，n=36.0cm3/g,帶入k=K-Ma得“耳=2.7x104r思考題：1烏氏粘度計中的支管C的作用是什么？能否去除C管改為雙管粘度計使用？為什么？支管C控制毛細管下端擴大處與大氣相通，起到平衡壓力的作用，保證每次測定的一致性不能去掉，否則不能保證毛細管上下兩端大氣壓平衡。2.黏度計毛細管的粗細對實驗有什么影響？毛細管不宜太粗，否則流出時間太短，實驗不精確，也不宜太細，否則異堵塞。3黏度法測定聚合物的相對分子質(zhì)量有何局限性？