聚丙烯酰胺分子量的测定

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1、 聚丙烯酰胺分子量的测定作者： XXX【摘要】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其中粘度法设备简单，操作方便，有相当好的实验精度。 【关键词】聚丙烯酰胺；粘度法；稀释法。 AbstractMolecular weight is characterized one of basic parameters of the compound characteristics. But polymer molecular weight, size is differ, uneven

2、 in commonly between 103 to 107, so usually measured average molecular weight polymer molecular is. Determination of high molecular weight poly many methods including viscosity method, the equipment is simple, convenient operation, have fairly good experimental precision.Key wordsPAM; Viscosity, Dil

3、ution method.一、相关知识1、聚丙烯酰胺简介：聚丙烯酰胺（PAM）为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的磨擦阻力，按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。2、聚丙烯酰胺物化性质聚丙烯酰胺无色或淡黄色稠胶体、无臭、中性、溶于水、不溶于乙醇、丙酮，温度超过120时易分解，絮凝，沉降，补强等作用非离子型聚丙烯酰胺为大分子链上不含离子基团，但酰胺基与许多物质，如粘土纤维素等能产生氢键因吸附架桥而絮凝 阳离子型聚丙烯酰胺本品水溶液是高分子电解质带有正电荷(活性基)对悬浮的有机胶体和有机化合物可有效地凝聚，并能强化固液分离过程 阴离子

4、型聚丙烯酰胺在中性和碱性介质中呈高聚物电解质的特征，对盐类电解质敏感与高价金属离子能联成不溶性凝胶体 3、应用范围 ：1、在造纸过程中作助留剂，补强剂。 2、水处理中作助凝剂、絮凝剂、污泥脱水剂。3、石油钻采中作降水剂，驱油剂。 3、PAM还广泛应用于增稠、稳定胶体、减阻、粘结、成膜、生物医学材料等方面。二、聚合物分子量的测定方法1、端基分析法原理：线型聚合物的化学结构明确，而且分子链端带有可供定量化学分析的基团，则测定链端基团的数目，就可确定已知重量样品中的大分子链数目。用端基分析法测得的是数均相对摩尔质量。 MW/NWi/NiNiMi/Ni 2、稀溶液的依数性原理：在溶剂中加入不挥发性溶质

5、后，溶液的蒸汽压下降，导致溶液的沸点高于纯溶剂，冰点低于纯溶剂，这些性质的改变值都正比于溶液中溶质分子的数目。沸点升高法或冰点降低法测定的是聚合物的数均分子量。 3、气相渗透法（VPO）原理：气相渗透压法是通过间接测定溶液的蒸汽压降低来测定溶质分子量的方法。 分子量求取和计算：与测定高聚物分子量的其它方法一样，它也需要在不同浓度下进行测定，并外推到浓度为零以求取分子量。4、膜渗透压法渗透压法纯溶剂和溶液中溶剂的化学位分别为：式中：纯溶剂在标准状态下的化学位，它是温度T的函数；纯溶剂的蒸汽压，即P1，所以1到达渗透平衡，溶液与溶剂池的液柱高差所产生的压力即为渗透压。/cRT1/M+A2c通过渗透

6、压方法可同时得到和A25、光散射法 原理：利用光的散射性质测定分子量。一束光通过介质时，在入射光方向以外的各个方向也能观察到光强的现象称为光散射现象，其本质是光波的电磁场与介质分子相互作用的结果。6、小角激光光散射（LALLS） 光散射法用汞灯做光源，光强弱，溶液用量大，散射池也要大，且对除尘要求严格。同时不能在小角度下进行测定。小角激光光散射用氦氖激光作为入射光，可在很小的散射角度下进行测定，角度接近于零，便公式简化 7、超速离心沉降法 8、粘度法 原理：用气承液柱式乌氏粘度计分别测定溶液的流经时间，根据测定的值计算特性粘数。三、本实验的方法及原理1、本实验采用粘度法测定聚丙烯酰胺的分子量2

7、、实验原理按规定条件制备试样浓度0.00050.001g /ml，其氯化钠浓度为C (NaCl ) =1.00mol/L的溶液。用气承液柱式乌氏粘度计分别测定溶液的流经时间，根据测定的值计算特性粘数。3、试剂及仪器聚丙烯酰胺；氯化钠；乌氏黏度计（毛细管直径0.40.5 mm），温度计(分度为0.1 )，秒表（分度为0.1 s）,恒温水浴。4、实验步骤溶液配制：在100mL容量瓶中称入0.050.1g均匀试样，准确至0.0001g。加入约48mL的蒸馏水，经常摇动容量瓶。待试样溶解后，用移液管准确加入50mL浓度2.00mol/L的氯化钠溶液，放在300.05水浴中。恒温后，用蒸馏水稀释至刻度，

8、摇均，用干燥的玻璃砂芯漏斗过滤。即得试样浓度约0.00050.001g/mL,氯化钠浓度为1.00mol /L 和试样溶液，放在恒温水浴中备用。4.1粘度法4.1.1将恒温水浴的温度调节在300.05。4.1.2在非稀释型粘度计的管2、管3的管口接上乳胶管。将粘度计垂直固定在恒温水浴中。水面应高过缓冲球2cm。4.1.3用移液管吸取10 mL试样溶液，由管1加入粘度计，应使移液管口对准管1的中心，避免溶液挂在管壁上。待溶液自然下落后，静止10秒，用洗耳球将最后一滴吹入粘度计。恒温10分钟。4.1.4紧闭管3上的乳胶管，慢慢用注射器将溶液抽入球6，待液面升至球4一半时，取下注射器，放开管2上的乳

9、胶管,让溶液自由下落。4.1.5当液面下降至刻度线5时，启动秒表，至刻度线7时，停止秒表。记录时间。启动和停止秒表的时刻，应是溶液弯月面的最低点与刻度线相切的瞬间，观察时应平视。4.1.6按7.1.4-7.1.5重复测定三次，各次流经时间的差值应不超过0.2秒。取三次测定结果的算术平均值为该流经时间t。4.1.7洗净粘度计。干燥后，在其中加入经干燥的玻璃砂芯漏斗过滤的、浓度为1.00mol/L的氯化钠溶液1015 mL。恒温10分钟后，按7.1.47.1.6测得流经时间t0。4.2稀释法4.2.1在恒温水浴中固定一个250 mL具塞锥形瓶，在其中加入经干燥的玻璃砂芯漏斗过滤的浓度1.00mol

10、/L的氯化钠溶液，恒温30分钟备用。4.2.2使用稀释型粘度计，按7.1.27.1.6测得初始浓度（用c0表示）的试样溶液流经时间t1。4.2.3用移液管从锥形瓶中吸取5毫升已经恒温的1.00mol/L的氯化钠溶液，由管1加入粘度计。紧闭管3上的乳胶管，用洗耳球从管2打气鼓泡35次，使之与原来的10 mL溶液混合均匀。并使溶液吸上、压下三次以上。此时溶液的浓度为2/3 c0。按7.1.47.1.6测得流经时间t2。4.2.4按7.2.3再逐次加入5，10，10 mL浓度1.00mol/L的氯化钠溶液。分别测得浓度为1/2 c0、1/3 c0和1/4 c0时的流经时间t3、t4 和ts。4.2.

11、5按7.1.7测定t0。43粘度计的洗涤和干燥在使用粘度计前后以及在测定中出现读数相差大于0.2秒又无其他原因时，应按下步骤清洗粘度计：A自来水冲洗；B铬酸洗液清洗；C蒸馏水冲洗。将洗净的粘度计置于烘箱内干燥。五、数据处理方法5.1一点法5.1.1按式（1）计算试样溶液的相对粘度：r =t/ t0(1)式中：r相对粘度；t试样溶液的流经时间，st01.00 mol/L氯化钠溶液的流经时间，s5.1.2由求得的r在表1上查得相应的c值，将c值除以试样浓度c即得。5.2 稀释法5.2.1按式（2）计算试样溶液的增比粘度：r =tt/t0=f1(2)式中：sp增比粘度；t试样溶液的流经时间，st01

12、.00 mol/L氯化钠溶液的流经时间，s5.2.2用t0、t1、t2、t3、t4、t5，按式（1）和式（2）分别计算各浓度下的r和sp，由对应的相对浓度（各点的实际浓度与初始浓度c0的比值，用cr表示，分别为1、2/3、1/2、1/3、1/4）分别计算各点的sp/cr。将计算结果填入表2。5.2.3以cr为横坐标，分别以sp/cr和 lnr/cr为纵坐标，在坐标纸上作图，通过两组点作直线，外推至cr=0，求得截矩H。若两条直线不能在纵轴上交于一点时，取两截矩的平均值为H。5.2.4按式（3）计算特性粘数=H/ c0（3）式中：特性粘数,ml/g，c0试样溶液的初始浓度，ml/gc0按式（4）

13、计算c0=ms/v(4)式中：m试样的质量，g,s试样固含量，%，v配制试样溶液体积，ml 525聚丙烯酰胺分子量的计算高聚物的分子量（M）与特性粘数的关系=KMa式中K、a为经验常数,K=802，A=1.25，M=8021.25，=4.7510-3M六、分析讨论1、做好实验的关键在于粘度计必须洗净，直至毛细管壁不挂水珠，且严格保持垂直位置。恒温槽的温度要控制在0.05内。配制聚合物溶液时，确保其完全溶解。否则，这些因素都会影响结果的准确性。图274 粘度测定中的异常现象示意图2、最常用的毛细管粘度计有两种，一种是三管粘度计，即本实验采用的乌氏粘度计。其特点是溶液的流出时间与加入到F球中待测液

14、的体积无关，因而可以在粘度计里加入溶剂或溶液改变待测液的浓度。另一种是二管粘度计，即奥氏粘度计。因为液体的流出时间与加入粘度计中的溶液的液面高度有关，因此，测定时标准液和待测液的体积必须相同。考虑到式(275)的动能改正项的忽略，需选择适宜的毛细管长度、直径的大小和E球的大小，使流出时间大于100s，最好在120s左右为宜。但毛细管也不宜太细，否则测定时容易堵塞粘度计。粘度计使用完毕，应立即清洗，防止聚合物粘结甚至堵塞毛细管孔径。清洗后在粘度计内注满蒸馏水并加塞，防止落进灰尘。3、特性粘度的单位与浓度的单位互为倒数，然而在文献和现发行的实验教材中所用的单位也不完全相同，致使K一式中的常数K有数

15、量级的不同。参数K的单位与相同，而参数a 则是无因次的量。对同一聚合物，在不同的温度和不同的溶剂条件下，K及的值不同，使用时应加注意。4、在实验过程中，即使注意了上述各种事项，有时和对c作图仍然会遇到图274所表示的异常现象，这可能是聚合物本身的结构及其在溶液中的形态所致。对这些异常现象应以与c的关系作为基准来确定聚合物溶液的特性粘度。这是因为Huggins方程中的k值和值与聚合物结构和形态有关，具有明确的物理意义；而kramer方程基本上是数学运算式，含义不太明确。5、一点法经验公式适合于快速测定聚丙烯酰胺的特性黏度，只需测定一个浓度下的聚丙烯酰胺溶液的相对黏度和增比黏度，即可简便、快速并准确测出聚丙烯酰胺的特性黏度，进而求得分子量，极大方便了聚丙烯酰胺的科学研究与生产应用。但是，一点法的可靠性与准确性均不及外推法，在要求较高的情况下仍应采用外推法计算聚丙烯酰胺分子量。