黏度法测定高聚物的分子量.ppt

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 *1 1. 1. 实验目的实验目的 了解黏度法测定高聚物摩尔质量的基本原理 和公式 掌握用厄布洛德(Ubbelohde)黏度计（伍式或 乌式）测定高聚物溶液黏度的原理与方法 测定聚乙烯醇？的相对分子质量的平均值 Date2 2. 2. 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 相对黏度 Date3 在足够稀的高聚物溶液中， lnr/c-c和 SP/c-c之间 分别符合下述经验公式 sp/c 比浓黏度； r/c 比浓对数黏度 特性黏度，与浓度无关 Date4 式中， 和 分别称 为Huggins和Kramer 常数。这是两个直线 方程，因此我们获得 的方法，如图2所 示。 图2 外推法求 Date5 一种方法是以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，两条线应会合于一点，这也可校核实验 的可靠性。 Date6 在一定温度和溶剂条件下，特性黏度和 高聚物摩尔质量M之间的关系通常用带有两个参 数的Mark-Houwink 经验方程式来表示： 式中，M为黏均摩尔质量；K为比例常数； 是与分子 形状有关的经验参数。K和值与温度、聚合物、溶剂性质 有关，也和分子量大小有关。K值受温度的影响较明显，而 值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程 度，其数值介于0.51之间。 Date7 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，由黏度法只能测定。 可以看出高聚物摩尔质量的测定最后归结为特性 黏度的测定。本实验采用毛细管法测定黏度， 通过测定一定体积的液体流经一定长度和半径的 毛细管所需时间而获得。 Date8 式中，为液体的黏度；为液体的密度；L为毛细管 的长度；r为毛细管的半径；t为V体积液体的流出时间；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/L 1时，可 以取m=1)。 所使用的乌氏黏度计如图3所示，当液体在重力 作用下流经毛细管时，其遵守泊肃叶(Poiseuille)定 律 Date9 对于某一只指定的黏度计而言，上式中许多 参数是一定的，因此可以改写成 式中，B1，当流出的时间t在2min左右(大于100s)，该第 二项(亦称动能校正项)可以忽略，即At。又因通常测定是 在稀溶液中进行(C110-2gcm-3)，溶液的密度和溶剂的密度 近似相等，因此可将r写成 Date10 式中，t为测定溶液黏度时液 面从a刻度流至b刻度的时间；t0为 纯溶剂流过的时间。所以通过测 定溶剂和溶液在毛细管中的流出 时间，从上式求得r，再由图2求 得 图3 乌氏黏度计 Date11 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. 3. 仪器试剂仪器试剂 Date12 1. 黏度计的洗涤：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 好后烘干备用。 2. 调节恒温槽温度至(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. 4. 实验步骤实验步骤 Date13 3. 溶液流出时间的测定： 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。 Date14 将C管用夹子夹紧使之不通气，在B管处用洗耳球将 溶液从F球经D球、毛细管、E球抽至G球2/3处，解去C管 夹子，让C管通大气，此时D球内的溶液即回入F球，使 毛细管以上的液体悬空。毛细管以上的液体下落，当液 面流经a刻度时，立即按停表开始记时间，当液面降至b 刻度时，再按停表，测得刻度a、b之间的液体流经毛细 管所需时间。重复这一操作至少三次，它们间相差不大 于0.3s，取三次的平均值为t1 测定方法如下：测定方法如下： Date15 然后依次由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NaNO3溶液后，要充分混合均匀，并抽 洗黏度计的E球和G球，使黏度计内溶液各处的浓度相 等。 Date16 4. 溶剂流出时间的测定：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-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 。 Date17 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. 5. 注意事项注意事项 Date18 实验过程中恒温槽的温度要恒定，溶液每次稀 释恒温后才能测量。 黏度计要垂直放置，实验过程中不要振动黏度 计，否则影响结果的准确性。 Date19 1.将所测的实验数据及计算结果填入下表中： 6. 6. 数据处理数据处理 流出时间测量值平均 时间 值123 溶剂 t0= 溶 液 c=1/2t1= c=1/3t2= c=1/4t3= c=1/5t4= Date20 2. 作 图和 图，并外推至c=0，从截 矩求