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1、粘度法测定高聚物的分子量粘度法测定高聚物的分子量三峡大学化学与生命科学学院化学系物理化学教研室三峡大学化学与生命科学学院化学系物理化学教研室9/6/202411. 实验目的实验目的了了解解黏黏度度法法测测定定高高聚聚物物摩摩尔尔质质量量的的基基本本原原理理和公式和公式1.掌掌握握用用厄厄布布洛洛德德(Ubbelohde)黏黏度度计计（伍伍式式或或乌式）乌式）测定高聚物溶液黏度的原理与方法测定高聚物溶液黏度的原理与方法2.测定测定聚乙烯醇？聚乙烯醇？的相对分子质量的平均值的相对分子质量的平均值9/6/202422. 实验原理实验原理 溶液的黏度 0 纯溶剂黏度，同温下 0 sp 增比黏度 r 相
2、对黏度9/6/20243在在足够稀的高聚物溶液足够稀的高聚物溶液中，中， lnr/c-c和和 SP/c-c之之间分别符合下述经验公式间分别符合下述经验公式 sp/c 比浓黏度；比浓黏度； r/c 比浓对数黏度比浓对数黏度 特性黏度，与浓度无关特性黏度，与浓度无关9/6/20244式式中中， 和和 分分别别称称为为Huggins和和Kramer常常数数。这这是是两两个个直直线线方方程程，因因此此我我们们获获得得的的方方法法，如如图图2所示。所示。图图2 2 外推法求外推法求 9/6/20245 一一种种方方法法是是以以sp/c 对对c作作图图，外外推推到到c0的的截距值；截距值； 另另一一种种是
3、是以以lnr/c对对c作作图图，也也外外推推到到c0的的截截距距值值，两两条条线线应应会会合合于于一一点点，这这也也可可校校核核实实验的可靠性。验的可靠性。9/6/20246 在在一一定定温温度度和和溶溶剂剂条条件件下下，特特性性黏黏度度和和高高聚聚物物摩摩尔尔质质量量M之之间间的的关关系系通通常常用用带带有有两两个个参参数的数的Mark-Houwink 经验方程式来表示：经验方程式来表示： 式式中中，M为为黏黏均均摩摩尔尔质质量量；K为为比比例例常常数数； 是是与与分分子子形形状状有有关关的的经经验验参参数数。K和和值值与与温温度度、聚聚合合物物、溶溶剂剂性性质质有有关关，也也和和分分子子量
4、量大大小小有有关关。K值值受受温温度度的的影影响响较较明明显显，而而 值值主主要要取取决决于于高高分分子子线线团团在在某某温温度度下下，某某溶溶剂剂中中舒舒展展的的程程度，其数值介于度，其数值介于1之间。之间。9/6/20247 K与与的的数数值值可可通通过过其其它它绝绝对对方方法法确确定定，例例如如渗渗透透压压法法、光光散散射射法法等等，由由黏黏度度法法只只能能测测定定。可可以以看看出出高高聚聚物物摩摩尔尔质质量量的的测测定定最最后后归归结结为为特特性性黏黏度度的的测测定定。本本实实验验采采用用毛毛细细管管法法测测定定黏黏度度，通通过过测测定定一一定定体体积积的的液液体体流流经经一一定定长长
5、度度和和半半径径的的毛细管所需时间而获得。毛细管所需时间而获得。9/6/20248 式式中中，为为液液体体的的黏黏度度；为为液液体体的的密密度度；L为为毛毛细细管管的的长长度度；r为为毛毛细细管管的的半半径径；t为为V体体积积液液体体的的流流出出时时间间；h为为流流过过毛毛细细管管液液体体的的平平均均液液柱柱高高度度；V为为流流经经毛毛细细管管的的液液体体体体积积；m为为毛毛细细管管末末端端校校正正的的参参数数(一一般般在在r/L 1时时，可可以取以取m=1)。 所使用的乌氏黏度计如图所使用的乌氏黏度计如图3所示，当液体在重力所示，当液体在重力作用下流经毛细管时，其遵守泊肃叶作用下流经毛细管时
6、，其遵守泊肃叶(Poiseuille)定律定律9/6/20249 对对于于某某一一只只指指定定的的黏黏度度计计而而言言，上上式式中中许许多多参数是一定的，因此可以改写成参数是一定的，因此可以改写成 式式中中，B1，当当流流出出的的时时间间t在在2min左左右右(大大于于100s)，该该第第二二项项(亦亦称称动动能能校校正正项项)可可以以忽忽略略，即即At。又又因因通通常常测测定定是是在在稀稀溶溶液液中中进进行行(C110-2gcm-3)，溶溶液液的的密密度度和和溶溶剂剂的的密密度近似相等，因此可将度近似相等，因此可将r写成写成9/6/202410 式式中中，t为为测测定定溶溶液液黏黏度度时时液
7、液面面从从a刻刻度度流流至至b刻刻度度的的时时间间；t0为为纯纯溶溶剂剂流流过过的的时时间间。所所以以通通过过测测定定溶溶剂剂和和溶溶液液在在毛毛细细管管中中的的流流出出时时间间，从从上上式式求求得得r，再再由由图图2求求得得图图3 3 乌氏黏度计乌氏黏度计 9/6/202411恒温槽1套；黏度计1支；分析天平1台；移液管(10mL，2支、5mL，1支)；聚乙烯醇)；NaNO3(3moldm-3、1moldm-3)3. 仪器试剂仪器试剂 9/6/2024121.黏黏度度计计的的洗洗涤涤：先用热洗液(经砂心漏斗过滤)将黏度计浸泡，再用自来水、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
8、好后烘干备用。2. 调调节节恒恒温温槽槽温温度度至至(30.00.1)，在黏度计的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G球，并用吊锤检查是否垂直4. 实验步骤实验步骤 9/6/2024133. 溶溶液液流流出出时时间间的的测测定定： 用移液管分别吸取已知浓度的聚丙烯胺溶液10mL和NaNO3溶液(3moldm-3)5mL，由A管注入黏度计中，在C管处用洗耳球打气，使溶液混合均匀，浓度记为C1，恒温15min，进行测定。9/6/202414 将将C管管用用夹夹子子夹夹紧紧使使之之不不通通气气，在在B管管处处用用洗洗耳耳球球将将溶溶液液从从F球球经经D球球、毛毛细细管管
9、、E球球抽抽至至G球球2/3处处，解解去去C管管夹夹子子，让让C管管通通大大气气，此此时时D球球内内的的溶溶液液即即回回入入F球球，使使毛毛细细管管以以上上的的液液体体悬悬空空。毛毛细细管管以以上上的的液液体体下下落落，当当液液面面流流经经a刻刻度度时时，立立即即按按停停表表开开始始记记时时间间，当当液液面面降降至至b刻刻度度时时，再再按按停停表表，测测得得刻刻度度a、b之之间间的的液液体体流流经经毛毛细细管管所所需需时时间间。重重复复这这一一操操作作至至少少三三次次，它它们们间间相相差差不不大大于，取三次的平均值为于，取三次的平均值为t1测定方法如下：测定方法如下：9/6/202415 然后
10、依次由A管用移液管加入5mL、5mL、10mL、15mL NaNO3溶液(1moldm-3)，将溶液稀释，使溶液浓度分别为C2、C3、C4、C5，用同法测定每份溶液流经毛细细管的时间t2、t3、t4、t5。应注意每次加入应注意每次加入NaNO3溶液后，要充分混合均匀，并抽溶液后，要充分混合均匀，并抽洗黏度计的洗黏度计的E球和球和G球，使黏度计内溶液各处的浓度相球，使黏度计内溶液各处的浓度相等。等。9/6/2024164. 溶溶剂剂流流出出时时间间的的测测定定：用蒸馏水洗净黏度计，尤其要反复流洗黏度计的毛细管部分。用1moldm-3 NaNO3溶液洗12次，然后由A管加入约15mL 1moldm
11、-3 NaNO3溶液。用同法测定溶剂流出的时间t0 实验完毕后，黏度计一定要用蒸馏水洗干净。9/6/202417高聚物在溶剂中溶解缓慢，配制溶液时必须保证其完全溶解，否则会影响溶液起始浓度，而导致结果偏低。黏度计必须洁净，高聚物溶液中若有絮状物不能将它移入黏度计中。本实验中溶液的稀释是直接在黏度计中进行的，因此每加入一次溶剂进行稀释时必须混合均匀，并抽洗E球和G球。 5. 注意事项注意事项9/6/202418实实验验过过程程中中恒恒温温槽槽的的温温度度要要恒恒定定，溶溶液液每每次次稀稀释恒温后才能测量。释恒温后才能测量。黏黏度度计计要要垂垂直直放放置置，实实验验过过程程中中不不要要振振动动黏黏
12、度度计，否则影响结果的准确性计，否则影响结果的准确性。9/6/2024191.将所测的实验数据及计算结果填入下表中：将所测的实验数据及计算结果填入下表中：2. 6. 数据处理数据处理流出时间测量值流出时间测量值平均平均时间时间值值123溶剂溶剂t0=溶溶液液c=1/2t1=c=1/3t2=c=1/4t3=c=1/5t4=9/6/2024202. 作 图和 图，并外推至c=0，从截 矩求出值。3. 由 求出聚乙烯醇的相对分子质量9/6/202421乌氏黏度计的毛细管太粗或太细有什么缺点？为什么用来求算高聚物的摩尔质量？它和纯溶剂黏度有无区别？分析SP /c-c及lnr /c-c作图缺乏线性的原因？7. 思考题思考题9/6/202422
