高分子物理实验.doc

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。 SP/c=+kc （1） lnr/c=-c （2）式中SP叫做增比粘度，r叫做相对粘度，若以0表示溶剂的粘度，表示溶液粘度，则r=/0；SP=（-0）/0=r-1 （3）式（1）和（2）中的c为溶液浓度，k和均为常数，显然SP/c = r/c = (4)即是聚合物溶液的特性粘度，和浓度无关。若以SP/c和lnr/c分别对c作图（如图1），则它们外推到c0的截距应重合于一点，其值等于，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，值只和聚合物的分子最有关，常用Mark-Houwink方程表达这一关系： =K (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。=PR4t/8lv=ghR4Pt/8lv=At/= AtA=ghR4/8lv A-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0所以：r=At/A0 t0=t/t0由纯溶剂的流出时间t0和溶液流出时间t即可求出溶液的相对粘度r。 r=t/t0，SP=r-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，“一点法”选择下列公式(7)计算值。一般指线型柔性高分子-良溶剂体系，k+= 0.5，则:=2(SP-lnr)0.5/c (7)三、仪器和试剂1. 仪器: 水浴锅一个，温度波动在0.1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：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250.1，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t1。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。（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）rrr/Cspsp/C一二三平均值0C02C0/3C0/2C0/3C0/4为作图方便，设溶液初始浓度为C0，真实浓度C=C/C0。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r、r、r/C、sp/C填入表内。(作sp/C对C或r/C对C)。可用坐标纸12格为相对浓度横坐标(C=1)。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 = A/C0。由手册查得聚乳酸水溶液，25，K = 2.2110-2ml/g，= 0.77。已知=K 那么 = 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