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1、粘度法测定高聚物的分子量 一.目的要求 1. 测定聚丙烯酰胺或聚乙烯醇的粘均分 子量 2. 掌握用乌贝路德(Ubbelohde)粘度计 测定粘度的方法2.基本原理 分子量是表征化合物 特性的基本参数之一。 但高聚物分子量大小不 一，参差不齐，一般在 103107之间，所以通 常所测高聚物的分子量 是平均分子量。测定高 聚分子量的方法很多， 对线型高聚物，各方法 适用的范围如下:测量方法高聚物分子量范围端基分析3104沸点升高、凝固点降低、等温蒸馏3104渗透压104106光散射104107超离心沉降及扩散104107粘度法104107粘度法设备简单，操作方便，有相当好的 实验精度，但粘度法不是
2、测分子量的绝对方法 ，因为此法中所用的特性粘度与分子量的经验 方程是要用其它方法来确定的，高聚物不同， 溶剂不同，分子量范围不同，就要用不同的经 验方程式。高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液 体在流动时存在着内摩擦。在测高聚物溶液粘 度求分子量时，常用到下表中的一些名词。反映高分子与溶剂分子之间的内摩擦 名词与符号物理意义 纯溶剂粘度 0溶剂分子与溶剂分子间的内摩擦表现出来的粘度 溶液粘度溶剂分子与溶剂分子之间、高分子与高分子之间和高分子与溶剂分子之间 ，三者内摩擦的综合表现 相对粘度 r r =/0 溶液粘度对溶剂粘度的相对值 增比粘度 sp sp = (-0)/0 =/0-1 =r-1
3、高分子与高分子之间 ，纯溶剂与高分子之间的内摩擦效应 比浓粘度 sp/C 单位浓度下所显示出的粘度特性粘度 如果高聚物分子的分子量愈大，则它与溶剂间 的接触表面也愈大，摩擦就大，表现出的特粘度也 大。特性粘度和分子量之间的经验关系式为:K与的数值可通过其它绝对方法确定，例如渗 透压法、光散射法等，从粘度法只能测定得 。 在无限稀释条件下 ： 因此我们获得的方 法有二种:一种是以sp/C对 C作图，外推到C0的截距值 ;另一种是以lnr/C对C作图 ，也外推到C0的截距值， 如右图所示，两根线应会合 于一点，这也可校核实验的 可靠性。一般这两条直线的 方程表达式为下列形式:测定粘度的方法主要有毛
4、细管法、转筒法和落 球法。在测定高聚物分子的特性粘度时，以毛细管流 出法的粘度计最为方便。若液体在毛细管粘度计中， 因重力作用流出时，可通过泊肃叶(Poiseuille)公式计 算粘度。式中，为液体的粘度；为液体的密度；L为毛细管 的长度；r为毛细管的半径；t为流出的时间；h为流 过毛细管液体的平均液柱高度；V为流经毛细管的液 体体积；m为毛细管末端校正的参数(一般在r/L1时 ，可以取m=1)。通常测定是在稀溶液中进行(C110-2gcm-3) ，所以溶液的密度和溶剂的密度近似相等，因此可将 r写成:式中，t为溶液的流出时间;t0为纯溶剂的流出时间。 所以通过溶剂和溶液在毛细管中的流出时间，
5、从而求 得r，由下式计算出sp。再由作图法求得。 sp= (-0)/0=/0-1=r-1可见，通过测量不同浓度的溶液通过粘度计的时 间，与溶剂通过的时间比较，得到不同浓度下的的相 对粘度r值，再计算得增比粘度sp。作图求得特性 粘度，即可计算得到粘均分子量。三、仪器和试剂 1.仪器 ： 恒温槽 1套; 乌贝路德粘度计1只; 停表1只; 洗耳球1只; 移液管; 螺旋夹只; 橡皮管(约5cm长) 2根。 2.药品 ： 聚乙烯醇 四、装置图五、实验步骤1.调节恒温槽温度至(30.00.1)，在粘度计的B管和C管上 都套上橡皮管，然后将其垂直放入恒温槽，使水面完全浸 没球。 2. 溶液流出时间t的测定
6、用移液管从管加入1. 00g/L的聚乙烯醇水溶液15ml。恒 温15分钟，用弹簧夹夹住C管上的橡皮管，用洗耳球从B管 将溶液缓慢吸至1球，放开C管，让溶液自由下落，当液面 通过刻度线a时，打开秒表开始计时；当液面通过刻度线b 时，按停秒表。这就是溶液1的流出时间t1。重复三次，三 次的最大偏差应小于0.3s。用移液管分别由A管加入5ml、5ml、10ml、10ml的蒸馏水 ，使溶液的浓度分别为C2、C3、C4、C5，每次稀释，均要 封闭管，并用洗耳球从管口多次吸溶液至球，以洗 涤管并使溶液均匀混合。恒温10分钟后，分别测量溶液 的流出时间t2、t3、t4、t5。 3. 溶剂流出时间t0的测定
7、将粘度计洗净，先用自来水、再蒸馏水分别冲洗几次 ，每次都要注意反复流洗毛细管部分，洗好后备用。移取15ml蒸馏水，由管注入粘度计中内，恒温 15min。用橡胶管封闭管口，用洗耳球从管吸溶剂 使溶剂上升至球。然后同时松开管和管，使 管溶剂在重力作用下流经毛细管。记录溶剂液面通过a 标线到b标线所用时间，重复三次，任意两次时间相关 小于0.3s。 六.数据记录与处理实验数据记录 室温： 大气压力： pa 1.将所测的实验数据及计算结果填入下表中。 原始溶液浓度C0 (g/ml) ； 恒温温度 ； t0 = s C(gcm-3) t1/s t2/s t3/s t平均/s r lnr SP SP/C lnr/C C1 =C0 C2 = C3 = C4 = C5 = 纯溶剂C0 /2.作SP/C C 及 lnr/C C 图，并外推到C0 由截距求出。 3.由公式(1)计算聚丙烯酰胺的粘均分子量，K， 值查阅相关附表。七.思考与讨论1.乌贝路德粘度计中支管C有何作用？除去 支管C是否可测定粘度? 2.粘度计的毛管太粗或太细有什么缺点? 3.为什么用来求算高聚物的分子量? 它和纯溶剂粘度有无区别? 4.分析实验成功与失败的原因。八.注意事项1.粘度计必须洁净 2.实验过程中，恒温槽的温度要保持恒定 。加入样品后待恒温才能进行测定。 3.粘度计要垂直浸入恒温槽中，实验中不 要振动粘度计
