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1、实验一 粘度法测定聚乳酸的分子量在所有的聚合分子量测定方法中，粘度法尽管是一种相对的方法，但因它 仪器设备简单，操作便利，分子量适用范围大，又有相当好的实验精确度，所以 成为人们最常用的实验技术。粘度法除了主要用来测定粘均分子量外，还可用于 测定溶液中的大分子尺寸，测定聚合物的溶度参数等。一、实验目的（1）掌握测定聚合物溶液粘度的实验技术。（2）掌握粘度法测定聚合物分子量的基本原理以及计算方法。（3）测定聚乳酸溶液的特性粘度，并计算其平均分子量。二、实验原理线型高分子溶液的基本特性之一是粘度比较大，并且其粘度值与平均分子 量有关，因此可利用这一特性测定其分子量。粘度除与分子量有密切关系外，对溶
2、液浓度也有很大的依赖性，故实验中 首先要消除浓度对粘度的影响，常以如下二个经验公式表达粘度对浓度的依赖关 系。nsp/c=n+knc（i）innr/c=n-pn2c（2）式中n SP叫做增比粘度，n r叫做相对粘度，若以n 0表示溶剂的粘度，n 表示溶液粘度，则nr=n/n0； nSP=（n-n0）/n0=nr-i（3）式（1）和（2）中的c为溶液浓度，k和0均为常数，显然lim nsp/c = lim In n/c = n（4）C T 0C T 0n 即是聚合物溶液的特性粘度，和浓度无关。若以n SP/c和inn r/c分别对c作 图（如图1）,则它们外推到c-o的截距应重合于一点，其值等于
3、n ,这也可 用来检查实验的可靠性。当聚合物的化学组成、溶剂、温度确定后，n 值只和聚合物的分子最有关，常用 Mark-Houwink 方程表达这一关系：n=K M 皓（5）假定液体流动时没有湍流发生，即外力 P 全部用以克服液体对流动的粘滞 阻力，则可将牛顿粘性流动定律应用于液体在毛细管中的流动，得到泊松义耳定 律。n=nPR4t/81v=nghR4Pt/81v=Aptn/p= AtA=n ghR4/81vA-仪器常数。实验时，在恒定条件下，用同一支粘度计测定几种不同浓度的溶液和纯溶剂的流出时间t及t0，由于极稀溶液中溶剂的密度近似相等p拄所以： nApt/Ap。to=t/to 由纯溶剂的流
4、出时间t0和溶液流出时间t即可求出溶液的相对粘度n r。nr=t/t0， nSP=nr-1=（t-t0）/t0（6）把聚合物溶液加以稀释，测不同浓度的流出时间，通过（1）（2）和（6）， 经浓度外推求得n 值，再利用式（5）计算粘均分子量，此即谓“外推法”“外推法”至少要测量三个以上不同浓度下的溶液粘度，而在某些情况下， 如急需快速知道结果，或样品很少，这时就要采用“一点法”，即只需测定一个 浓度下溶液的粘度，就可求得特性粘度n , “一点法”选择下列公式（7）计算n 值。一般指线型柔性高分子-良溶剂体系，k+卩=0.5,贝y：n=2（nSP-lnnr）0.5/c（7）三、仪器和试剂1. 仪器
5、：水浴锅一个，温度波动在土 0.1 C以下；秒表一个；乌式粘度计一只；50ml 容量瓶一只；50ml烧杯一只；10ml和5ml移液管各一只；10cm长医用橡皮管2 根；洗耳球一个；夹子一个，玻璃棒一根，胶头滴管一支。2. 药品： 聚乳酸，三氯甲烷，蒸馏水。四、实验步骤（1）玻璃仪器的洗涤： 粘度计、容量瓶、移液管、三角烧瓶等玻璃仪器需经蒸馏水洗净，干燥。一 般放过聚合溶液的仪器，应先以溶剂泡洗，洗去聚合物和吹干溶剂等有机物质后， 才可用洗液去浸；否则有机物把洗液中的K2Cr2O7还原，洗液将失效，在用洗液 以前，仪器中的水份也必须吹干，不然，水把洗液稀释，去污效果也将大大降低。（2）溶液的配制
6、：称取聚乳酸0.5克（准确至0.0001克）小心倒入50ml烧杯，加15毫升溶剂， 玻璃棒搅拌使固体溶解，待固体完全溶解后用玻璃棒小心倒入容量瓶中，用溶剂 洗烧杯至少三次，洗液倒入容量瓶，务必洗净，但总体积切勿超过 50 毫升，快 接近刻度线时，使用胶头滴管定容至凹面达到刻度线，备用。（ 3）测定溶液流出时间；将恒温槽调节至25C0.1C，在粘度计（见图2） B、C管上小心地接上医 用橡皮管，用铁夹夹好粘度计，放入恒温水槽，使毛细管垂直于水面，使水面浸 没a线上方的球，用移液管从A管注入10毫升聚乳酸溶液，恒温十分钟后，用 夹子夹住 C 管橡皮管使不通气，而将接在 B 管的橡皮管用吸球抽气，使
7、溶剂吸 至 a 线上方的 G 球一半时停止抽气，先把吸球移开，然后放开 C 管的夹子，空 气进入D球，使毛细管内溶剂和A管下端的F球分开，这时水平地注视液面的 下降，用停表记下液面的流经a和b线的时间，此即为流出时间然后再移入 5 毫升溶剂（三氯甲烷），这时粘度计内的溶液浓度是原来的 2/3， 将它混合均匀，并把溶液吸至a线上方G球的一半，洗二次，再用同法测定t2。 同样操作再加入 5、 10、 10 毫升溶剂，即将溶液浓度稀释为原来的 1/2、 1/3、 1/4， 分别测得 t3、 t4、 t5。将溶剂倒出，用三氯甲烷立即洗涤粘度计（包括小球、毛细管、 B 管和 C 管）， 洗三次，务必洗净
8、。（4）测定溶剂流出时间：测定溶液用移液管吸取 10 毫升溶剂（三氯甲烷）注入粘度计，测定流出时 间 t0。（5）全部测定后，关闭恒温槽的电热系统及搅拌器，取出粘度计用丙酮洗涤粘 度计一次，干燥，用纸罩上放置。五、结果处理试样，溶剂，浓度 C0温度，粘度计号码。浓度流出时间（秒）n,n n,n n,cIpnspc平均 值0C02C0/3C0/2c0/3C0/4为作图方便，设溶液初始浓度为C0,真实浓度C=C7C0。依次加入5、5、10 毫升溶剂稀释后的相对浓度各为2/3、1/2、1/3、1/4（以C表示），计算nr、ln入、 in n/c、n /c填入表内。（作n /c对c或in n/c对cj
9、。可用坐标纸12格为rspspr相对浓度横坐标（CJ1）。则其它各点就相应于8、6、4、3格处。外推得到截距A, 那么特性粘度 n= A/C0。由手册查得聚乳酸水溶液，25C, K = 2.21x10-2ml/g, a= 0.77。已知n =KM曽那么M曽=六、注意事项1. 粘度计的毛细管很细，很容易阻塞，试验后要用蒸馏水充分洗涤两次，尽量防 止尘粒带入粘度计、容量瓶和移液管中。2. 粘度计和移液管为易坏的玻璃仪器，要轻拿轻放，乌式粘度计3根管中， B、 C 管较细，极易折断，拿乌式粘度计时不能拿它们，应拿A管。七、思考题1. 实验过程中，有哪些因素影响最后测定数据的精确性？2. Mark-Houwink方程中K和a在什么条件下是常数？
