粘度法测定高聚物分子量一、实验目的二、实验原理三、药品仪器四、实验步骤五、实验记录六、数据处理八、注意事项九、思考题七、结果分析与讨论实验目的1.测定线型高聚物聚乙烯醇的相 对分子质量的平均值；2.掌握测量原理和使用乌氏粘度 计测定粘度的方法实验原理相对分子质量是表征化合物特征的 基本参数之一，在高聚物的研究中，相 对分子质量是一个不可缺少的重要数据 它不仅反映了高聚物分子的大小，而 且直接关系到高聚物的物理性能一般情况，高聚物的相对分子质量 大小不一，其摩尔质量常在103~107之间 ，通常所测的高聚物摩尔质量是一个统 计平均值测定高聚物相对分子质量的方法很 多，其中以粘度法最常用因为粘度法 设备简单、操作方便、适用范围广（分 子量104~107）、有相当好的精确度测定粘度的方法主要有：⑴毛细管 法（测定液体在毛细管里的流出时间）；⑵落球 法（测定圆球在液体里下落速度）；⑶旋筒法 （测定液体与同心轴圆柱体相对转动的情况）等， 而测定高聚物溶液的粘度以毛细管法最 方便，本实验采用乌氏粘度计测量高聚 物稀溶液的粘度但粘度法不是测定相对分子质 量的绝对方法，因为在此法中所用的 粘度与相对分子质量的经验公式要用 其他方法来确定。
因高聚物、溶剂、 相对分子质量范围、温度等不同，就 有不同的经验公式高聚物在稀溶液中的粘度是它在 流动过程所存在的内摩擦的反映，这 种流动过程中的内摩擦主要有：溶剂 分子之间的内摩擦；高聚物分子与溶 剂分子间的内摩擦；以及高聚物分子 间的内摩擦其中溶剂分子之间的内摩擦又称 为纯溶剂的粘度，以 表示；三种内 摩擦的总和称为高聚物分子间的内摩 擦，以 表示实践证明：在同一温度下，高聚物溶 液的粘度一般要比纯溶剂的粘度大些， 即有 ，粘度增加的分数叫增比粘 度式中： 称为相对粘度，它指明溶液 粘度对溶剂粘度的相对值则反映出扣除了溶剂分子间的内摩擦 后，纯溶剂与高聚物分子之间，以及高 聚物分子之间的内摩擦效应随溶液浓度C而变化， 与C 的比值 称为比浓粘度 仍随C 而变化，但当C→0，也就是溶液无限 稀时， 有一极限值，即：称为特性粘度，它主要反映无限稀 溶液中高聚物分子与溶剂分子之间的内摩 擦因在无限稀溶液中，高聚物分子相距 较远，它们之间的相互作用可忽略不计根据实验，在足够稀的溶液中有 ：0 C g/100ml当高聚物、溶剂、温度等确定以 后，值只与高聚物的相对分子质量M 有关。
目前常用半经验的麦克非线性 方程来求得：式中：M----高聚物相对分子质量的平均值；K----比例常数；α----与高聚物在溶液中的形态有关的经验参数l当液体在毛细管粘度计内因重力作用而 流出时遵守泊塞勒（Poiseuille)定律 ：式中：ρ为液体的密度；l为毛细管长度；r为毛细管半径；t为流出时间；h为流经毛细管液体的平均液柱高度；g为重力加速度；v为流经毛细管的液体体积；m为与仪器的几何形状有关的常数，r/l100s时，等式右边第二项 可以忽略溶液很稀时ρ≈ρ0这样，通 过测定溶液和溶剂的流出时间t和t0，就可 求药品仪器1. 乌氏粘度计； 2. 恒温水槽一套； 3. 秒表； 4. 移液管、吸耳球、容量瓶等； 5. 0.5g/100ml聚乙烯醇溶液、正丁醇(AR) ； 6. 等等乌 氏 粘 度 计C B AabGED F（实物图片）恒温水槽一套（实物图片）控温仪玻璃温度计接触温度计电动搅拌器加热器实验步骤打开搅拌器 控温仪开关粘度计清 洗与烘干调节恒温 温度25℃乌氏粘度计 测定粘度记录时间蒸馏水恒 温15min聚乙烯醇恒 温15min加蒸馏水本步骤关键是：l⑴加热器插头必须插在控温仪的插 座上，不能直接插在其它电源上；l⑵控温仪的调节开关不能过大（即 加热功率），应小于５档（即放置 中间位置）；l⑶接触温度计的接线接到控温仪上 。
l用蒸馏水清洗三次以上，并观察蒸 馏水在毛细管中流下的情况l用电风吹吹干乌氏粘度计，关键是 毛细管内的水份l在测定蒸馏水（纯溶剂）时，可以 不吹干调节接触温度计至25℃或30℃ （以玻璃温度计上的温度为准）l用100ml的容量瓶装上蒸馏水， 放置恒温槽内恒温15min以上， 则可以用它测定蒸馏水的粘度l把乌氏粘度计固定在铁架上，放入恒温槽 中，恒温水浸没至粘度计的a线以上从 恒温槽中的容量瓶内吸取15ml蒸馏水，从 乌氏粘度计的Ａ管注入，再恒温15minl恒温15min后，用手按住Ｃ管，吸耳球放 在Ｂ管口，把溶液吸至Ｇ球，然后放开l当溶液降至a线时，即按下秒表记时，至 溶液降至b线时，按下秒表结束实验l重复测定三次，每二次间的时间相差不得 超过０.5秒，否则重测l同理，用移液管吸取15ml已配好的 0.5g/100ml的聚乙烯醇溶液，从粘度计A管注 入，再滴加2滴正丁醇，恒温20minl恒温20min后，用手按住Ｃ管，吸耳球放在Ｂ 管口，把溶液吸至Ｇ球，然后放开l当溶液降至a线时，即按下秒表记时，至溶液 降至b线时，按下秒表结束实验l重复测定三次，每二次间的时间相差不得超 过1秒，否则重测。
l测定完浓度0.5g/100ml的溶液后，用 移液管吸取恒温槽中的容量瓶内的蒸 馏水5ml从A管加入，按住C管，用吸耳 球由B管口反复压吸溶液，使混合均匀 l测定方法如上l依次加蒸馏水5ml、10ml、10ml实验数据记录实验日期： ；恒温槽恒温温度： ℃ 蒸馏水15ml0.5g/100ml 聚乙烯醇+5ml 水+5ml 水+5ml 水+5ml 水 t0(s)t1(s)t2(s )t3(s )t4(s )t5(s ) 1 2 3 平均值数据处理 1.计算 ； 2.作 图； 3.确定 值； 4.计算聚乙烯醇相对分子质量 ； 5.文献值计算15ml0.5g/100ml 聚乙烯醇+5ml 水+5ml 水+5ml 水+5ml 水 浓度 C(g/100ml)0.50.3750.30.2140.1670 C g/100ml、 关系 图 正常状态异常现象C g/100ml 红色线代表 绿色线代表的值以 关系线为准的值以 关系线为准其中：25 ℃时，K=2.00×10-4，α=0.76；30 ℃时，K=6.66×10-4，α=0.64。
文献值 ：温度对PVA溶液粘度的影响编 号温度 ℃ 聚乙烯醇 g/100ml正丁醇 ml[η]分子量 (M)1250.50.250.9590704782300.50.250.732056439实验结果与讨论 ⑴结果：实测值为M= ⑵计算实验偏差： ⑶分析产生偏差的原因： ⑷有何建议与想法？注意事项：1.随着溶液浓度增加，高聚物分子之 间的距离逐渐缩短，因而分子间作用 力增大当溶液浓度超过一定限度时 ，高聚物溶液的ηsp/C~C、lnηr/C~C 的关系不成线性因此测定时要求最 浓溶液和最稀溶液与溶剂的相对粘度 ηr在2.0~1.2之间；2.温度波动直接影响溶液粘度的测定 ，国家规定用粘度计测定相对分子质 量的恒温槽的温度波动为±0.05℃；3.毛细管粘度计的选择，即毛细管的 直径、长度以及Ｅ球体积的选择，应 根据所用溶剂的粘度而定，使溶剂流 出时间在100s以上； 4. 在特性粘度测定过程中，有时并非 操作不慎才出现各种异常现象，而是 高聚物本身的结构及其在溶液中的形 态所致，目前尚不能清楚地解释产生 这些反常现象的原因因此出现异常 现象时，以ηsp/C~C曲线且由截距求 [η]值；思考题1.在乌氏粘度计中Ｃ管的作用是什么？能否 将Ｃ管去掉，为什么？2.高聚物溶液的ηr、ηsp、ηsp/C和[η]有什 么联系和区别？从溶液的内摩擦的角度考虑 ，上述4个量各反映了什么内摩擦作用？3.试举例说明影响粘度测定的因素？粘度计 毛细管的粗细有何影响？4.为什么当C→0时，lim(ηsp/C )=lim(lnη/C) ？5.特性粘度[η]就是溶液无限稀释时的比浓 粘度，它和纯溶剂的粘度η0是否一样？为什 么要用[η]来测求高聚物的相对分子质量？重点难点l重点：粘度法测量高聚物分子 量的原理与方法。
l难点：乌氏粘度计的使用方法乌氏粘度计。