化學(xué)漿的紙漿粘度和聚合度的測(cè)定原理步驟課件1

第二章造紙植物纖維原料和紙漿的化學(xué)成分分析

第12節(jié)化學(xué)漿粘度和聚合度的測(cè)定

第二章造紙植物纖維原料和紙漿的化學(xué)成分分析

第121紙漿粘度主要用以測(cè)定纖維素分子鏈的平均長(zhǎng)度。纖維素由若干個(gè)葡萄糖基通過(guò)1－4β甙鍵組成，葡萄糖基的數(shù)目稱(chēng)為聚合度（DP）。聚合度的大小可以反映紙漿中纖維素分子鏈的長(zhǎng)短，聚合度確定后纖維素的分子量也就知道了。纖維素的分子式為（C6H10O5）n，n表示葡萄糖基的數(shù)目，稱(chēng)為聚合度。纖維素在蒸煮和漂白過(guò)程中，受到氧化、水解和剝皮等反應(yīng)，被降解破壞以后，平均長(zhǎng)度降低，聚合度變小，粘度下降。紙漿粘度主要用以測(cè)定纖維素分子鏈的平均長(zhǎng)度。纖維素2天然纖維素的平均聚合度棉麻最高，在10000左右，草漿纖維素稍低。化學(xué)紙漿的平均聚合度在1000左右。測(cè)定紙漿粘度通常使用毛細(xì)管粘度計(jì)。粘度計(jì)的種類(lèi)比較多，如烏式粘度計(jì)、奧式粘度計(jì)和北歐標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)等。在測(cè)定粘度前，首先要選擇適宜的溶劑將纖維素溶解，然后用所形成的纖維素溶液來(lái)進(jìn)行測(cè)定。天然纖維素的平均聚合度棉麻最高，在10000左右，3過(guò)去曾采用銅氨溶液為溶劑，但由于銅氨溶液存在不易制備、不穩(wěn)定、使纖維素分子發(fā)生氧化而降解等缺點(diǎn)，因此現(xiàn)在多采用銅乙二胺作為溶劑測(cè)定紙漿的粘度。纖維素溶于銅乙二胺的反應(yīng)如下:2C6H10O5+2[Cu(NH2CH2CH2NH2)2](OH)2→[（C6H8O5）2Cu][Cu(NH2CH2CH2NH2)2]+2NH2CH2CH2NH2+4H2O(NH2CH2CH2NH2)為乙二胺分子過(guò)去曾采用銅氨溶液為溶劑，但由于銅氨溶液存在不易制備4我們所講的紙漿粘度和纖維素分子量的測(cè)定是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，采用北歐標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)，又稱(chēng)毛細(xì)管粘度計(jì)，用銅乙二胺作為溶劑來(lái)溶解纖維素。（參見(jiàn)GB/T1548-1989）。我們所講的紙漿粘度和纖維素分子量的測(cè)定是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5一、有關(guān)粘度的定義與概念粘度是指液體或流體流動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦力，溶液粘度高低與纖維素分子量有關(guān)，同時(shí)也取決于分子的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和在溶劑中的擴(kuò)張程度等。當(dāng)纖維素被溶劑溶解后，造成溶液粘度的變化，通常采用四種表示方法。1、相對(duì)粘度（ηr）

在同一溫度下，溶液的粘度（η）與純?nèi)軇┱扯龋é莖）的比值稱(chēng)相對(duì)粘度。即ηr＝η/ηo無(wú)單位，隨紙漿濃度增加而增加一、有關(guān)粘度的定義與概念粘度是指液體或流體流動(dòng)時(shí)的62、增比粘度（ηsp）

表示相對(duì)于溶劑粘度，溶液粘度增加的分?jǐn)?shù)。ηsp＝（η－ηo）/ηo＝ηr－1即增比粘度等于相對(duì)粘度（ηr）值減1，無(wú)單位3、比濃粘度（ηsp/ρ）表示增比粘度與溶液濃度（ρ）之比。ηsp/ρ＝（ηr-1）/ρmL/g比濃粘度隨溶液濃度而變化，其單位是濃度單位的倒數(shù)，一般用ml/g表示。2、增比粘度（ηsp）74、特性粘度[η]

定義為比濃粘度（ηsp/ρ）在無(wú)限稀釋下（即濃度趨于零時(shí)）的極限值。即[η]＝lim（ηsp/ρ）ml/g特性粘度[η]可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)作圖用外推法求得。特性粘度[η]與濃度無(wú)關(guān)，其單位是濃度的倒數(shù)（ml/g）。4、特性粘度[η]85、馬?。∕artin）公式紙漿銅乙二胺溶液粘度的測(cè)定原理是依據(jù)馬丁經(jīng)驗(yàn)方程式：ηsp＝[η].ρ.eK[η]ρ或Lg[η]=Lg(η-ηo)/(ηoρ)-K`[η].ρ式中ηsp—增比粘度[η]—特性粘度，ml/gK——經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。對(duì)纖維素-銅乙二胺系統(tǒng)，K＝0.13；K`=KLge=0.056ρ—纖維素在稀釋后溶劑中的濃度（以絕干計(jì)），g/mL5、馬?。∕artin）公式9由馬丁經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出不同的相對(duì)粘度（η/η0）值，得到所對(duì)應(yīng)的特性粘度[η]和纖維素濃度（ρ）乘積列表（見(jiàn)表2－6）P70，供測(cè)定紙漿粘度計(jì)算使用。大致計(jì)算過(guò)程是：（1）先根據(jù)粘度計(jì)常數(shù)hn和纖維素溶液流過(guò)粘度計(jì)的時(shí)間tn，求出相對(duì)粘度ηr＝hn×tn。粘度計(jì)常數(shù)是用65％甘油水溶液，蒸餾水和稀銅乙二胺溶液用校準(zhǔn)用粘度計(jì)和測(cè)定用粘度計(jì)校準(zhǔn)后計(jì)算出來(lái)的。由馬丁經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出不同的相對(duì)粘度（η/η010（2）計(jì)算特性粘度由相對(duì)粘度查表，因ηr＝[η]×ρ，又因溶液濃度可計(jì)算出來(lái)，所以可計(jì)算出特性粘度[η]。（3）計(jì)算聚合度DP0.905＝0.75[η]或DP=（0.75[η]）1.105

（2）計(jì)算特性粘度11二、測(cè)定原理

采用銅乙二胺溶液作為紙漿的溶劑，因銅乙二胺是纖維素的優(yōu)良溶劑，一般紙漿只需3-5分鐘即可完全溶解，并且受空氣中的氧影響較小，因此能較好地保持纖維素的聚合度。溶解反應(yīng)見(jiàn)上式。

用銅乙二胺溶液測(cè)定紙漿粘度的方法原理是根據(jù)馬丁的經(jīng)驗(yàn)公式，只需測(cè)定化學(xué)漿在單一濃度下的相對(duì)粘度就能計(jì)算出它的特性粘度和平均聚合度。測(cè)定時(shí)要求特性粘度和紙漿濃度的乘積[η]×ρ＝3.0±0.5。且測(cè)量是在Gmax（200±30）S-1的速度梯度下進(jìn)行的。二、測(cè)定原理采用銅乙二胺溶液作為紙漿的溶劑，因12三、測(cè)定方法1、銅乙二胺（CED）溶液的配制及標(biāo)定（1）所用試劑①分析純乙二胺，含量不小于99%；②分析純硫酸銅（CuSO4·5H2O）含量99%；③分析純濃氨水（密度為0.9）含量25～28%④分析純氫氧化鈉，含量96%；注意：所用試劑最好是當(dāng)年生產(chǎn)的，否則可能配不出符合要求的銅乙二胺溶液，尤其是氨水和硫酸銅，因氨水容易揮發(fā)，硫酸銅易變質(zhì)。三、測(cè)定方法1、銅乙二胺（CED）溶液的配制及標(biāo)定13(2)銅乙二胺溶液的配制稱(chēng)取250g分析純硫酸銅（CuSO4·5H2O），于盛有2000ml熱蒸餾水的燒杯中，加熱至沸，冷至45℃，在不斷攪拌下，慢慢加入115ml（密度為0.9）濃氨水，至溶液呈淡紫色，靜置使其沉淀下降。用傾瀉法清洗滌沉淀，先用熱蒸餾水洗四次，再用冷蒸餾水洗二次，每次約用1000ml蒸餾水。(2)銅乙二胺溶液的配制14將糊狀沉淀冷卻至20℃以下（最好10℃以下）。在劇烈攪拌下慢慢加入800ml冷的100g/LNaOH溶液，以?xún)A瀉法用蒸餾水洗滌沉淀出的氫氧化銅(大約洗7、8次)，至洗液用酚酞檢查無(wú)色為止。在不斷攪拌下，慢慢向糊狀沉淀中加入110g乙二胺（以100％計(jì)），使之溶解?；瘜W(xué)漿的紙漿粘度和聚合度的測(cè)定原理步驟課件115加入時(shí)注意保持溫度低于20℃，然后用水稀釋至800ml，置于1000ml的量筒中靜置一兩天后，用虹吸法或玻璃濾器過(guò)濾。將清液量好體積，置于棕色磨口瓶中，以備標(biāo)定。(2)標(biāo)定用移液管吸取25mL配好的溶液于250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度。用移液管吸取25mL稀釋液，于500mL帶磨口塞的錐形瓶中，加入25mL1mol/LHCl標(biāo)準(zhǔn)溶液及30mL10％KI溶液，搖勻后，加入時(shí)注意保持溫度低于20℃，然后用水稀釋至800ml16立即用0.1mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至棕色幾乎消失時(shí)，加入1g硫氰酸銨及淀粉指示劑2-3ml，繼續(xù)滴至藍(lán)色消失為止，記下硫代硫酸鈉耗用的體積。向上述溶液中多加5滴Na2S2O3溶液，再加入200ml蒸餾水，搖勻，用甲基橙為指示劑，以1mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至黃色，即為終點(diǎn)。V＝25/250×25＝2.5mlV1＝25ml立即用0.1mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至17③計(jì)算=2.00±0.04式中V—用于滴定的銅乙二胺溶液的體積（2.5mL）V1—加入1.0mol/LHCI標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mLC1—HCI標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/LV2—滴定時(shí)耗用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL

③計(jì)算18C2—Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/LV3—滴定時(shí)耗用的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mLC3—NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/LC4—銅乙二胺溶液中乙二胺的濃度，mol/LC5—銅乙二胺溶液中銅的濃度，mol/LR—乙二胺與銅的濃度比例R要求為2.00±0.04，銅的濃度C5為（1.00±0.02）mol/L。如果分析結(jié)果，R＜2,銅的濃度C5＞1mol/L，說(shuō)明乙二胺和水量不C2—Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L19夠，則可按下式計(jì)算，加入一定量的乙二胺和蒸餾水，以配制所需濃度的銅乙二胺溶液。a.需加入乙二胺的量

式中V0—原始溶液量，mLW—乙二胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％夠，則可按下式計(jì)算，加入一定量的乙二胺和20b.配制銅乙二胺溶液總量（V5）計(jì)算V5=C5V0C.加入蒸餾水量（V6）的計(jì)算V6=V5-(V4+Vo)(3)65%甘油水溶液：在20℃相對(duì)密度1.167粘度約為10mPa.s。b.配制銅乙二胺溶液總量（V5）計(jì)算212.儀器（1）試樣溶解瓶：容積為52ml細(xì)口聚乙烯瓶或30ml的玻璃廣口瓶，帶放氣裝置。（2）毛細(xì)管粘度計(jì)：有校準(zhǔn)用毛細(xì)管粘度計(jì)和測(cè)定用毛細(xì)管粘度計(jì)兩種。a帶有水套的校準(zhǔn)用毛細(xì)管粘度計(jì)：25℃的蒸餾水在此粘度計(jì)中流出的時(shí)間約為60s,毛細(xì)管直徑為0.57±0.02mm，上部盛液體的容器體積為2.0mL。粘度計(jì)規(guī)格如圖2－4（a）P682.儀器（1）試樣溶解瓶：容積為52ml細(xì)口聚乙烯瓶或30m22b帶有水套的測(cè)定用毛細(xì)管粘度計(jì)：毛細(xì)管直徑為0.8±0.05mm，上部盛液體的容器體積為1.0mL，粘度計(jì)規(guī)格如圖2－4（a）P68，該粘度計(jì)使用粘度為11mPa.s的溶液，流出時(shí)間約為100s,速度梯度Gmax約為200s-1。在毛細(xì)管外部必須有冷卻水套，供循環(huán)水用，測(cè)定溫度控制在25±0.1℃?；瘜W(xué)漿的紙漿粘度和聚合度的測(cè)定原理步驟課件123

(3)超級(jí)恒溫水?。耗芸刂圃?5±0.1℃，并裝有自動(dòng)循環(huán)泵。（4）銅片或玻璃球（5）天平0.0001g（6）秒表

243、毛細(xì)管粘度計(jì)的校準(zhǔn)用65％甘油水溶液，蒸餾水和稀釋至50%的銅乙二胺溶液，分別在25±0.1℃溫度下，用兩種粘度計(jì)測(cè)定其流出時(shí)間。用下式計(jì)算粘度計(jì)因子fn和粘度計(jì)常數(shù)hn

粘度計(jì)因子

fn＝tkg/tng=甘油在校準(zhǔn)粘度計(jì)中流出的時(shí)間/甘油在測(cè)定粘度計(jì)中流出的時(shí)間，

粘度計(jì)常數(shù)

hn＝fn/tKCED（稀CED在校準(zhǔn)粘度）3、毛細(xì)管粘度計(jì)的校準(zhǔn)用65％甘油水溶液，蒸餾水25式中tkg——65％甘油溶液在校準(zhǔn)粘度計(jì)中流出的時(shí)間，s

tng——65％甘油溶液在測(cè)定用粘度計(jì)中流出的時(shí)間，s

tKCED—稀釋至50％的銅乙二胺溶液在校準(zhǔn)用粘度計(jì)中流出的時(shí)間，s

式中tkg——65％甘油溶液在校準(zhǔn)粘度計(jì)中流264.試樣制備取有代表性漿樣，在濕漿解離器中加水分散成單根纖維，不得有漿快和纖維束，然后用覆蓋有潔凈白布的銅網(wǎng)，在紙樣成型器上抄成定量約40g/m2的漿片，不必?cái)D壓，連同白布一起風(fēng)干。最后把漿片由白布上取下，撕碎5×5mm小漿塊，置于干燥潔凈的廣口瓶中或塑料袋中，放置過(guò)夜，平衡水衡，然后測(cè)其水分含量。4.試樣制備取有代表性漿樣，在濕漿解離器中加水分散275、測(cè)定步驟根據(jù)紙漿的不同粘度，按照表2-5所示，稱(chēng)取一定量試樣（稱(chēng)準(zhǔn)至0.0005g）（或先稱(chēng)0.15g紙漿），置于30ml的試樣溶解瓶中，加15ml蒸餾水，加數(shù)十顆玻璃球，塞緊瓶塞，劇烈搖蕩溶解瓶至試樣分散后，再加入15ml銅乙二胺，再加玻璃球至液面接近橡皮塞，蓋上橡皮塞，排出瓶中的空氣，反復(fù)劇烈搖蕩試樣溶解瓶3-5min至試樣完全溶解。5、測(cè)定步驟根據(jù)紙漿的不同粘度，按照表2-5所示，稱(chēng)取28

接下來(lái)把試樣溶解瓶放在超級(jí)恒溫水浴中，調(diào)節(jié)溫度至25±0.1℃（約5min時(shí)間），最后測(cè)定紙漿溶解液在25±0.1℃時(shí)，流過(guò)測(cè)定用毛細(xì)管粘度計(jì)的時(shí)間，用秒表計(jì)時(shí)，平均測(cè)定三次，取其平均值計(jì)算相對(duì)粘度。

29表2-5紙漿粘度測(cè)定稱(chēng)樣量參考值[η]/(mL/g)漿濃ρ/（g/100mL）絕干漿質(zhì)量/g400～6500.50.25（0.15）650～8500.40.20（0.12）850～11000.30.15（0.09）（50mL）(30mL)表2-5紙漿粘度測(cè)定稱(chēng)樣量參考值306、結(jié)果計(jì)算（1）相對(duì)粘度（ηr）計(jì)算ηr＝hn×tn式中hn——校準(zhǔn)后得到的粘度計(jì)常數(shù)，s-1

tn——試樣溶液流過(guò)粘度計(jì)的流出時(shí)間，s-1（2）特性粘度[η]計(jì)算根據(jù)相對(duì)粘度ηr（η/ηo）值從表2-6（P70）中查出特性粘度[η]與紙漿濃度ρ的乘積，而6、結(jié)果計(jì)算（1）相對(duì)粘度（ηr）計(jì)算31紙漿濃度ρ可由絕干漿質(zhì)量和溶液體積30.0mL或50.0mL計(jì)算出來(lái)，然后再用[η]·ρ乘積除試樣濃度，求出特性粘度[η]mL/g。例如：相對(duì)粘度ηr=8.20ρ=0.004g/mL由相對(duì)粘度查表2-6得[η]·ρ＝2.964[η]＝2.964/0.004＝741ml/g（3）DP計(jì)算DP0.905＝0.75[η]，或DP=（0.75×741）1.105=1079即可求出紙漿的平均聚合度。紙漿濃度ρ可由絕干漿質(zhì)量和溶液體積30.0mL32當(dāng)[η]＜1100mL/g時(shí)，誤差要求小于2%；當(dāng)[η]＜700mL/g時(shí)，誤差要求小于1%；當(dāng)[η]＞1100mL/g時(shí)，誤差可以大一些。（4）未知聚合度試樣漿濃的確定首先根據(jù)紙漿品種，估計(jì)一聚合度，由表2-5查出相應(yīng)的漿濃和漿重。如漿濃為0.2000g/100mL，測(cè)定結(jié)果相對(duì)粘度ηr=6.12，查表2-6，[η].

ρ=2.455。因[η].

ρ＜2.5，不符合[η].

ρ=3.0±0.5的要求，應(yīng)再按[η].

ρ=3.0，計(jì)算一漿濃。當(dāng)[η]＜1100mL/g時(shí)，誤差要求小于2%；33計(jì)算方法是：用查表得出的[η].

ρ的乘積除以開(kāi)始所選的漿濃，得出特性粘度[η]，然后用3除特性粘度[η]，得到校正后的漿濃，最后用漿濃乘以試樣瓶體積得出絕干漿質(zhì)量。計(jì)算結(jié)果如下：將[η]=2.455/0.0020=1227.5mL/g，代入[η].

ρ=3.0±0.5式中，則ρ=3/1227.5=0.002444g/mL0.002444×50（30）=0.1222g（0.07332g）按最后計(jì)算出來(lái)的漿樣質(zhì)量，從新測(cè)定紙漿粘度，即可符合要求。計(jì)算方法是：用查表得出的[η].ρ的乘積除以開(kāi)始所選的漿濃34（四）注意事項(xiàng)1.銅乙二胺溶液配置與標(biāo)定時(shí)，銅的濃度和乙二胺濃度必須調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)方法所要求的范圍內(nèi)。銅的濃度C5=1.00±0.002mol/L，

C4/C5=2.00±0.04。如果乙二胺濃度與銅的濃度之比R＜2，銅的濃度C5＞1.00mol/L，說(shuō)明乙二胺和水量不夠，可根據(jù)計(jì)算，加入一定量的乙二胺和水調(diào)整到要求的濃度。如果銅的濃度C5＜

1.00mol/L，R＞2，或C5=

1mol/L乙二胺濃度C4＞2，溶液無(wú)法調(diào)整需重新配制（四）注意事項(xiàng)1.銅乙二胺溶液配置與標(biāo)定時(shí)，銅的濃度352.銅乙二胺溶液和乙二胺溶液會(huì)引起過(guò)敏，要避免與皮膚和衣服接觸。3.粘度計(jì)毛細(xì)管的規(guī)格要求比較嚴(yán)，對(duì)測(cè)定結(jié)果影響比較大，要挑選上下粗細(xì)一致的毛細(xì)管。校準(zhǔn)用毛細(xì)管粘度計(jì)的毛細(xì)管直徑是：0.57±0.02mm，測(cè)定用毛細(xì)管粘度計(jì)的毛細(xì)管直徑是：0.8±0.05mm。4.由于氧在銅乙二胺溶液中對(duì)纖維素有降解作用，所以在測(cè)定時(shí)必須盡量避免空氣與纖維素接觸。2.銅乙二胺溶液和乙二胺溶液會(huì)引起過(guò)敏，要避免與皮膚和衣服接365.測(cè)定溶液粘度時(shí)，溶液溫度是影響測(cè)定結(jié)果的重要因素。測(cè)定時(shí)要選用超級(jí)恒溫水浴，溫度控制在25±0.1℃。試樣瓶要在此溫度中調(diào)溫5min中，測(cè)試過(guò)程中也要控制溫度為25±0.1℃，所以毛細(xì)管外要加水套，以供測(cè)定時(shí)循環(huán)水使用。6.同一試樣必須測(cè)三次以上，取算術(shù)平均值作為測(cè)定結(jié)果。5.測(cè)定溶液粘度時(shí)，溶液溫度是影響測(cè)定結(jié)果的重要因素。測(cè)定時(shí)37補(bǔ)充毛細(xì)管內(nèi)徑用水銀稱(chēng)重法測(cè)定

毛細(xì)管的內(nèi)徑可用水銀稱(chēng)重法測(cè)定。將水銀吸到一定高度，然后放入已知質(zhì)量的小容器中，在天平上稱(chēng)得質(zhì)量為M，從相關(guān)手冊(cè)中可查出測(cè)定時(shí)溫度的水銀密度為D，設(shè)毛細(xì)管內(nèi)徑為d，則可按下式計(jì)算出毛細(xì)管的內(nèi)徑:

補(bǔ)充毛細(xì)管內(nèi)徑用水銀稱(chēng)重法測(cè)定毛細(xì)管的內(nèi)徑可用水銀稱(chēng)38第二章造紙植物纖維原料和紙漿的化學(xué)成分分析

第12節(jié)化學(xué)漿粘度和聚合度的測(cè)定

第二章造紙植物纖維原料和紙漿的化學(xué)成分分析

第1239紙漿粘度主要用以測(cè)定纖維素分子鏈的平均長(zhǎng)度。纖維素由若干個(gè)葡萄糖基通過(guò)1－4β甙鍵組成，葡萄糖基的數(shù)目稱(chēng)為聚合度（DP）。聚合度的大小可以反映紙漿中纖維素分子鏈的長(zhǎng)短，聚合度確定后纖維素的分子量也就知道了。纖維素的分子式為（C6H10O5）n，n表示葡萄糖基的數(shù)目，稱(chēng)為聚合度。纖維素在蒸煮和漂白過(guò)程中，受到氧化、水解和剝皮等反應(yīng)，被降解破壞以后，平均長(zhǎng)度降低，聚合度變小，粘度下降。紙漿粘度主要用以測(cè)定纖維素分子鏈的平均長(zhǎng)度。纖維素40天然纖維素的平均聚合度棉麻最高，在10000左右，草漿纖維素稍低。化學(xué)紙漿的平均聚合度在1000左右。測(cè)定紙漿粘度通常使用毛細(xì)管粘度計(jì)。粘度計(jì)的種類(lèi)比較多，如烏式粘度計(jì)、奧式粘度計(jì)和北歐標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)等。在測(cè)定粘度前，首先要選擇適宜的溶劑將纖維素溶解，然后用所形成的纖維素溶液來(lái)進(jìn)行測(cè)定。天然纖維素的平均聚合度棉麻最高，在10000左右，41過(guò)去曾采用銅氨溶液為溶劑，但由于銅氨溶液存在不易制備、不穩(wěn)定、使纖維素分子發(fā)生氧化而降解等缺點(diǎn)，因此現(xiàn)在多采用銅乙二胺作為溶劑測(cè)定紙漿的粘度。纖維素溶于銅乙二胺的反應(yīng)如下:2C6H10O5+2[Cu(NH2CH2CH2NH2)2](OH)2→[（C6H8O5）2Cu][Cu(NH2CH2CH2NH2)2]+2NH2CH2CH2NH2+4H2O(NH2CH2CH2NH2)為乙二胺分子過(guò)去曾采用銅氨溶液為溶劑，但由于銅氨溶液存在不易制備42我們所講的紙漿粘度和纖維素分子量的測(cè)定是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，采用北歐標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)，又稱(chēng)毛細(xì)管粘度計(jì)，用銅乙二胺作為溶劑來(lái)溶解纖維素。（參見(jiàn)GB/T1548-1989）。我們所講的紙漿粘度和纖維素分子量的測(cè)定是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)43一、有關(guān)粘度的定義與概念粘度是指液體或流體流動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦力，溶液粘度高低與纖維素分子量有關(guān)，同時(shí)也取決于分子的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和在溶劑中的擴(kuò)張程度等。當(dāng)纖維素被溶劑溶解后，造成溶液粘度的變化，通常采用四種表示方法。1、相對(duì)粘度（ηr）

在同一溫度下，溶液的粘度（η）與純?nèi)軇┱扯龋é莖）的比值稱(chēng)相對(duì)粘度。即ηr＝η/ηo無(wú)單位，隨紙漿濃度增加而增加一、有關(guān)粘度的定義與概念粘度是指液體或流體流動(dòng)時(shí)的442、增比粘度（ηsp）

表示相對(duì)于溶劑粘度，溶液粘度增加的分?jǐn)?shù)。ηsp＝（η－ηo）/ηo＝ηr－1即增比粘度等于相對(duì)粘度（ηr）值減1，無(wú)單位3、比濃粘度（ηsp/ρ）表示增比粘度與溶液濃度（ρ）之比。ηsp/ρ＝（ηr-1）/ρmL/g比濃粘度隨溶液濃度而變化，其單位是濃度單位的倒數(shù)，一般用ml/g表示。2、增比粘度（ηsp）454、特性粘度[η]

定義為比濃粘度（ηsp/ρ）在無(wú)限稀釋下（即濃度趨于零時(shí)）的極限值。即[η]＝lim（ηsp/ρ）ml/g特性粘度[η]可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)作圖用外推法求得。特性粘度[η]與濃度無(wú)關(guān)，其單位是濃度的倒數(shù)（ml/g）。4、特性粘度[η]465、馬?。∕artin）公式紙漿銅乙二胺溶液粘度的測(cè)定原理是依據(jù)馬丁經(jīng)驗(yàn)方程式：ηsp＝[η].ρ.eK[η]ρ或Lg[η]=Lg(η-ηo)/(ηoρ)-K`[η].ρ式中ηsp—增比粘度[η]—特性粘度，ml/gK——經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。對(duì)纖維素-銅乙二胺系統(tǒng)，K＝0.13；K`=KLge=0.056ρ—纖維素在稀釋后溶劑中的濃度（以絕干計(jì)），g/mL5、馬?。∕artin）公式47由馬丁經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出不同的相對(duì)粘度（η/η0）值，得到所對(duì)應(yīng)的特性粘度[η]和纖維素濃度（ρ）乘積列表（見(jiàn)表2－6）P70，供測(cè)定紙漿粘度計(jì)算使用。大致計(jì)算過(guò)程是：（1）先根據(jù)粘度計(jì)常數(shù)hn和纖維素溶液流過(guò)粘度計(jì)的時(shí)間tn，求出相對(duì)粘度ηr＝hn×tn。粘度計(jì)常數(shù)是用65％甘油水溶液，蒸餾水和稀銅乙二胺溶液用校準(zhǔn)用粘度計(jì)和測(cè)定用粘度計(jì)校準(zhǔn)后計(jì)算出來(lái)的。由馬丁經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出不同的相對(duì)粘度（η/η048（2）計(jì)算特性粘度由相對(duì)粘度查表，因ηr＝[η]×ρ，又因溶液濃度可計(jì)算出來(lái)，所以可計(jì)算出特性粘度[η]。（3）計(jì)算聚合度DP0.905＝0.75[η]或DP=（0.75[η]）1.105

（2）計(jì)算特性粘度49二、測(cè)定原理

采用銅乙二胺溶液作為紙漿的溶劑，因銅乙二胺是纖維素的優(yōu)良溶劑，一般紙漿只需3-5分鐘即可完全溶解，并且受空氣中的氧影響較小，因此能較好地保持纖維素的聚合度。溶解反應(yīng)見(jiàn)上式。

用銅乙二胺溶液測(cè)定紙漿粘度的方法原理是根據(jù)馬丁的經(jīng)驗(yàn)公式，只需測(cè)定化學(xué)漿在單一濃度下的相對(duì)粘度就能計(jì)算出它的特性粘度和平均聚合度。測(cè)定時(shí)要求特性粘度和紙漿濃度的乘積[η]×ρ＝3.0±0.5。且測(cè)量是在Gmax（200±30）S-1的速度梯度下進(jìn)行的。二、測(cè)定原理采用銅乙二胺溶液作為紙漿的溶劑，因50三、測(cè)定方法1、銅乙二胺（CED）溶液的配制及標(biāo)定（1）所用試劑①分析純乙二胺，含量不小于99%；②分析純硫酸銅（CuSO4·5H2O）含量99%；③分析純濃氨水（密度為0.9）含量25～28%④分析純氫氧化鈉，含量96%；注意：所用試劑最好是當(dāng)年生產(chǎn)的，否則可能配不出符合要求的銅乙二胺溶液，尤其是氨水和硫酸銅，因氨水容易揮發(fā)，硫酸銅易變質(zhì)。三、測(cè)定方法1、銅乙二胺（CED）溶液的配制及標(biāo)定51(2)銅乙二胺溶液的配制稱(chēng)取250g分析純硫酸銅（CuSO4·5H2O），于盛有2000ml熱蒸餾水的燒杯中，加熱至沸，冷至45℃，在不斷攪拌下，慢慢加入115ml（密度為0.9）濃氨水，至溶液呈淡紫色，靜置使其沉淀下降。用傾瀉法清洗滌沉淀，先用熱蒸餾水洗四次，再用冷蒸餾水洗二次，每次約用1000ml蒸餾水。(2)銅乙二胺溶液的配制52將糊狀沉淀冷卻至20℃以下（最好10℃以下）。在劇烈攪拌下慢慢加入800ml冷的100g/LNaOH溶液，以?xún)A瀉法用蒸餾水洗滌沉淀出的氫氧化銅(大約洗7、8次)，至洗液用酚酞檢查無(wú)色為止。在不斷攪拌下，慢慢向糊狀沉淀中加入110g乙二胺（以100％計(jì)），使之溶解?；瘜W(xué)漿的紙漿粘度和聚合度的測(cè)定原理步驟課件153加入時(shí)注意保持溫度低于20℃，然后用水稀釋至800ml，置于1000ml的量筒中靜置一兩天后，用虹吸法或玻璃濾器過(guò)濾。將清液量好體積，置于棕色磨口瓶中，以備標(biāo)定。(2)標(biāo)定用移液管吸取25mL配好的溶液于250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度。用移液管吸取25mL稀釋液，于500mL帶磨口塞的錐形瓶中，加入25mL1mol/LHCl標(biāo)準(zhǔn)溶液及30mL10％KI溶液，搖勻后，加入時(shí)注意保持溫度低于20℃，然后用水稀釋至800ml54立即用0.1mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至棕色幾乎消失時(shí)，加入1g硫氰酸銨及淀粉指示劑2-3ml，繼續(xù)滴至藍(lán)色消失為止，記下硫代硫酸鈉耗用的體積。向上述溶液中多加5滴Na2S2O3溶液，再加入200ml蒸餾水，搖勻，用甲基橙為指示劑，以1mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至黃色，即為終點(diǎn)。V＝25/250×25＝2.5mlV1＝25ml立即用0.1mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至55③計(jì)算=2.00±0.04式中V—用于滴定的銅乙二胺溶液的體積（2.5mL）V1—加入1.0mol/LHCI標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mLC1—HCI標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/LV2—滴定時(shí)耗用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL

③計(jì)算56C2—Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/LV3—滴定時(shí)耗用的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mLC3—NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/LC4—銅乙二胺溶液中乙二胺的濃度，mol/LC5—銅乙二胺溶液中銅的濃度，mol/LR—乙二胺與銅的濃度比例R要求為2.00±0.04，銅的濃度C5為（1.00±0.02）mol/L。如果分析結(jié)果，R＜2,銅的濃度C5＞1mol/L，說(shuō)明乙二胺和水量不C2—Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L57夠，則可按下式計(jì)算，加入一定量的乙二胺和蒸餾水，以配制所需濃度的銅乙二胺溶液。a.需加入乙二胺的量

式中V0—原始溶液量，mLW—乙二胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％夠，則可按下式計(jì)算，加入一定量的乙二胺和58b.配制銅乙二胺溶液總量（V5）計(jì)算V5=C5V0C.加入蒸餾水量（V6）的計(jì)算V6=V5-(V4+Vo)(3)65%甘油水溶液：在20℃相對(duì)密度1.167粘度約為10mPa.s。b.配制銅乙二胺溶液總量（V5）計(jì)算592.儀器（1）試樣溶解瓶：容積為52ml細(xì)口聚乙烯瓶或30ml的玻璃廣口瓶，帶放氣裝置。（2）毛細(xì)管粘度計(jì)：有校準(zhǔn)用毛細(xì)管粘度計(jì)和測(cè)定用毛細(xì)管粘度計(jì)兩種。a帶有水套的校準(zhǔn)用毛細(xì)管粘度計(jì)：25℃的蒸餾水在此粘度計(jì)中流出的時(shí)間約為60s,毛細(xì)管直徑為0.57±0.02mm，上部盛液體的容器體積為2.0mL。粘度計(jì)規(guī)格如圖2－4（a）P682.儀器（1）試樣溶解瓶：容積為52ml細(xì)口聚乙烯瓶或30m60b帶有水套的測(cè)定用毛細(xì)管粘度計(jì)：毛細(xì)管直徑為0.8±0.05mm，上部盛液體的容器體積為1.0mL，粘度計(jì)規(guī)格如圖2－4（a）P68，該粘度計(jì)使用粘度為11mPa.s的溶液，流出時(shí)間約為100s,速度梯度Gmax約為200s-1。在毛細(xì)管外部必須有冷卻水套，供循環(huán)水用，測(cè)定溫度控制在25±0.1℃?；瘜W(xué)漿的紙漿粘度和聚合度的測(cè)定原理步驟課件161

(3)超級(jí)恒溫水?。耗芸刂圃?5±0.1℃，并裝有自動(dòng)循環(huán)泵。（4）銅片或玻璃球（5）天平0.0001g（6）秒表

623、毛細(xì)管粘度計(jì)的校準(zhǔn)用65％甘油水溶液，蒸餾水和稀釋至50%的銅乙二胺溶液，分別在25±0.1℃溫度下，用兩種粘度計(jì)測(cè)定其流出時(shí)間。用下式計(jì)算粘度計(jì)因子fn和粘度計(jì)常數(shù)hn

粘度計(jì)因子

fn＝tkg/tng=甘油在校準(zhǔn)粘度計(jì)中流出的時(shí)間/甘油在測(cè)定粘度計(jì)中流出的時(shí)間，

粘度計(jì)常數(shù)

hn＝fn/tKCED（稀CED在校準(zhǔn)粘度）3、毛細(xì)管粘度計(jì)的校準(zhǔn)用65％甘油水溶液，蒸餾水63式中tkg——65％甘油溶液在校準(zhǔn)粘度計(jì)中流出的時(shí)間，s

tng——65％甘油溶液在測(cè)定用粘度計(jì)中流出的時(shí)間，s

tKCED—稀釋至50％的銅乙二胺溶液在校準(zhǔn)用粘度計(jì)中流出的時(shí)間，s

式中tkg——65％甘油溶液在校準(zhǔn)粘度計(jì)中流644.試樣制備取有代表性漿樣，在濕漿解離器中加水分散成單根纖維，不得有漿快和纖維束，然后用覆蓋有潔凈白布的銅網(wǎng)，在紙樣成型器上抄成定量約40g/m2的漿片，不必?cái)D壓，連同白布一起風(fēng)干。最后把漿片由白布上取下，撕碎5×5mm小漿塊，置于干燥潔凈的廣口瓶中或塑料袋中，放置過(guò)夜，平衡水衡，然后測(cè)其水分含量。4.試樣制備取有代表性漿樣，在濕漿解離器中加水分散655、測(cè)定步驟根據(jù)紙漿的不同粘度，按照表2-5所示，稱(chēng)取一定量試樣（稱(chēng)準(zhǔn)至0.0005g）（或先稱(chēng)0.15g紙漿），置于30ml的試樣溶解瓶中，加15ml蒸餾水，加數(shù)十顆玻璃球，塞緊瓶塞，劇烈搖蕩溶解瓶至試樣分散后，再加入15ml銅乙二胺，再加玻璃球至液面接近橡皮塞，蓋上橡皮塞，排出瓶中的空氣，反復(fù)劇烈搖蕩試樣溶解瓶3-5min至試樣完全溶解。5、測(cè)定步驟根據(jù)紙漿的不同粘度，按照表2-5所示，稱(chēng)取66

接下來(lái)把試樣溶解瓶放在超級(jí)恒溫水浴中，調(diào)節(jié)溫度至25±0.1℃（約5min時(shí)間），最后測(cè)定紙漿溶解液在25±0.1℃時(shí)，流過(guò)測(cè)定用毛細(xì)管粘度計(jì)的時(shí)間，用秒表計(jì)時(shí)，平均測(cè)定三次，取其平均值計(jì)算相對(duì)粘度。

67表2-5紙漿粘度測(cè)定稱(chēng)樣量參考值[η]/(mL/g)漿濃ρ/（g/100mL）絕干漿質(zhì)量/g400～6500.50.25（0.15）650～8500.40.20（0.12）850～11000.30.15（0.09）（50mL）(30mL)表2-5紙漿粘度測(cè)定稱(chēng)樣量參考值686、結(jié)果計(jì)算（1）相對(duì)粘度（ηr）計(jì)算ηr＝hn×tn式中hn——校準(zhǔn)后得到的粘度計(jì)常數(shù)，s-1

tn——試樣溶液流過(guò)粘度計(jì)的流出時(shí)間，s-1（2）特性粘度[η]計(jì)算根據(jù)相對(duì)粘度ηr（η/ηo）值從表2-6（P70）中查出特性粘度[η]與紙漿濃度ρ的乘積，而6、結(jié)果計(jì)算（1）相對(duì)粘度（ηr）計(jì)算69紙漿濃度ρ可由絕干漿質(zhì)量和溶液體積30.0mL或50.0mL計(jì)算出來(lái)，然后再用[η]·ρ乘積除試樣濃度，求出特性粘度[η]mL/g。例如：相對(duì)粘度ηr=8.20ρ=0