聚合物分子量的测定-粘度法.doc

中国石油大学（化学原理II）实验报告实验日期： 成绩： 班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者： 聚合物分子量的测定黏度法一、【实验目的】学会一种测定分子量的方法。二、【实验原理】由于聚合物具有多分散性，所以聚合物的分子量是一个平均值。有许多测定分子量的方法（如光散射法、渗透压法、超速离心法、端基分析法等），但简单、而使用范围又广的是粘度法。由粘度法测得的聚合物的分子量叫粘均分子量，以“”表示。粘度法又分多点法和一点法：1、多点法 多点法测定聚合物粘均分子量的计算依据是： （7-1）式中: 特性粘数；k,-与温度和溶剂有关的常数； -聚合物的粘均分子质量；若设溶剂的粘度为0,聚合物溶液浓度为 c(100mL 所含聚合物的克数表示)时的粘 度为，则聚合物溶液粘度与浓度间有如下关系： （7-2） （7-3）以SP /c,Inr/c 对 c 作图，外推直线至 c 为 0（参考图 71）求，即、 （7-4）图7-1 特性粘数的求法由于 k、是与温度、溶剂有关的常数，所以对一定温度和特定的溶剂，k、有确定的数值。例如，30时，以 1mol/L 硝酸钠溶液作溶剂，用粘度法测定聚丙烯酰胺 粘均分子量的经验式可表示如下： （7-5）即： （7-6）因此，只要测定不同浓度下聚合物溶液的粘度，即可通过上述的数据处理，求出聚合物的粘均分子量。2、单点法 对低浓度的聚合物溶液，其特性粘数可由下式计算: （7-7）实验时，只要测定一个低浓度的聚合物溶液的相对粘度，即可由式 77 求得所测试样的特性粘数。本实验采用如图 7-2 所示的乌氏粘度计测定聚合物溶液在不同浓度下的粘度。 这种粘度计的具体用法参考下述步骤。图 7-2 乌氏粘度计1，2，3支管；5，8，9玻璃管；4，6刻度；7毛细管三、【仪器与药品】1仪器 乌氏粘度计，秒表，吸耳球，恒温箱，移液管，容量瓶。2 药品 聚丙烯酰胺（工业品），硝酸钠（分析纯），蒸馏水。四、【实验步骤】1测定溶液的 t0用移液管移取 20mL/L 硝酸钠溶液由支管 3 加到已洗净、烘干的粘度计的球 9 中， 然后将粘度计固定在已调至 30的恒温槽中，恒温约 15min，即可按下述方法测定：先用左手的拇指和中指将粘度计的支管 1 捏住，用食指将支管 1 的管口堵住，然后用洗耳 球从支管 2 的管口将溶液吸至刻度 4 以上的粗直径部分，在将食指松开的同时将洗耳球 从管口移开，这时球 8 中的溶液因支管 1 通大气即迅速流回球 9，而支管 2 中的刻度 4 以上的溶液则通过毛细管 7 慢慢流回球 9，用秒表测定溶液液面经过刻度 4 与 6 所需要的时间。重复数次，取平均值，作为 1mol/L 硝酸钠溶液的液面流经粘度计 4 与 6 两刻 度的时间 t0。测定后，将粘度计的溶液倒出，先后用自来水、蒸馏水洗净，然后烘干、备用。2测定不同浓度的聚丙烯酰胺溶液的 t用移液管将 10mL 浓度为 0.4g/100mL 的聚丙烯酰胺溶液和 10mL 2mol/L 硝酸钠（为 什么用 2mol/L 硝酸钠而不是 1mol/L 硝酸钠）经支管 3 加入已洗净、烘干的粘度计的球9 中。摇动球 9，使加入的溶液均匀混合。然后将粘度计固定在 30的恒温槽中，恒温约 15min 后，用上述方法测定聚丙烯酰胺溶液的液面流经 4 与 6 两刻度间的时间 t1。用同样的方法，依次向球 9 加入 10mL、10mL、20mL、20mL、1molL 硝酸钠溶液（为 什么用 1mol/L 硝酸钠而不是 2mol/L 硝酸钠？）进行稀释，每稀释一次，都要摇匀，并测该浓度的聚丙烯酰胺溶液的液面流经 4 与 6 两刻度的时间。由此得 t2、t3、t4、t5。全部测定结束后，将球 9 的溶液倒出，先后用自来水、蒸馏水洗净，然后烘干，备下次使用。五.【结果处理】计算各溶液的浓度c及（ 即 ）及 （即）的数值。 1、以、对c作图，将直线外推至浓度为 0 处，从两直线的交点求得。2、由计算聚丙烯酰胺的粘均分子量。3、用最后一点（溶液浓度最稀的点）的粘度，用一点法求出特性粘数，并与外推求 得的特性粘数作比较，说明一点法是否适用。 测得数据如下表：溶液时间(s)实验数据1molL-1NO3t=102.92102.90103.04102.82PAM0.05g/100mlt=109.31109.29109.51109.15由数据可得：=（102.90+103.04+102.82）/3=102.92(s)t=(109.29+109.51+109.15)/3=109.31(s)则 1.1691.205故PAM的相对分子质量为.六.【思考题】1 总结聚合物分子量的测定方法，并说明各方法的适用范围。答：聚合物分子量的测定方法包括;端基分析、冰点降低、沸点升高、渗透压、蒸气压降低、光散射法、超速离心法、粘度法等。端基分析、冰点降低、沸点升高、渗透压、蒸气压降低法测得数均相对分子质量，适合用来测高相对分子质量的聚合物；光散射法测得重均相对分子质量，超速离心法测得Z均相对分子质量，粘度法测得粘均相对分子质量，适合用来测低相对分子质量的聚合物。2 粘度法测定聚合物的分子量时为什么要加硝酸钠？用其他的盐可以否？答：首先PAM与硝酸钠不反应，再者因是由硝酸钠溶液测得的，这样容易计算，若换成其他盐，公式中的k和要改变，而且其他的盐溶液不一定为聚丙烯酰胺的良溶剂。聚合物在良溶剂中较伸展，较大；聚合物在不良溶剂中较蜷曲，较小；在良溶剂中，温度变化对影响不大，而在不良溶剂中，温度变化对影响较大。3 用多点法测定分子量时，聚合物的浓度应如何决定？答：应该由溶剂与聚合物的量决定。七.【附录】本实验溶液的配制方法1.1mol/L 硝酸钠将准确称取的 85.05g 硝酸钠溶于蒸馏水中，然后用容量瓶将它稀释至 1000mL