黏度法测高聚物的相对分子质量1.doc

姓名: 肖池池 序号: 31 周次: 第五周 指导老师: 张老师 黏度法测高聚物的相对分子质量一、实验目的1.掌握用乌氏黏度法测高聚物溶液粘度的原理和方法。2.测定高聚物聚乙二醇的黏均相对分子质量二、实验原理在高聚物中，因聚合度不一定相同，所以分子质量不均一，因此高聚物的相对分子质量是一个统计平均值。对线性高聚物，相对分子质量有以下几种测定方法：方法名称适用分子量范围端基的化学滴定3104以下沸点升高3104以下渗透压104 106光散射104 107超速离心沉降及扩散104 107本实验采用黏度法测量高聚物的相对分子质量，因其设备简单，操作方便，具有一定的精确度。原理为利用高分子溶液的黏度和分子量间的某种经验方程式来计算分子量。用黏度法测得的相对分子质量为黏均相对分子质量。黏度系数（）：黏性液体流动过程中所受阻力的大小。纯溶剂黏度（0）：溶剂分子间的内摩擦力。定义增比黏度（sp）sp=-00=r-1式中r=0称为相对黏度。sp+/c称为比浓黏度，其值随溶液浓度的改变而改变。sp+/c=+2c其中为Huggins常数，为特性常数。limc0spc=当高聚物浓度不大时，可表示为lnr/c=-2c式中为Kramer常数。limc0rc=以sp/c和lnr/c对c作图，外推至c=0时所得截距即为。高聚物溶液的特性黏度与高聚物相对分子量间的关系，用Mark-Houwink经验方程式表示：=KMM为高聚物的黏均相对分子质量；K和是经验方程的两个参数。K和的值通过实验的方法确定。在测定高聚物溶液的特性参数时，毛细管法最为方便，因此本实验采用毛细管法。当液体在重力作用下流经毛细管时，其遵守Posiseuille定律：=pr4t8lV=hgr4t8lV式中p为毛细管两端的压力差；r为毛细管的半径；l为毛细管的长度；V为流经毛细管的液体体积；t为体积为V时液体的流经时间；为液体密度；g为重力加速度；h为流经毛细管液体的平均液柱高度。12=p1t1p2t2=1t12t2溶液浓度不大，溶液的密度与溶剂的密度可近似看做相同，故r=0=tt0即只需测定溶液和溶剂在毛细管中的流经时间就可以得到相对黏度。三、仪器与试剂乌氏黏度剂一支；5mL移液管一支；10mL移液管两支；洗耳球一只；秒表一只；弹簧夹。聚乙二醇四、实验步骤1.乌氏黏度剂如图所示。用自来水、蒸馏清水洗黏度剂，然后垂直固定在铁架台上。2.将10mL纯溶剂自2注入黏度剂中，加紧3上连接的乳胶管，同时用洗耳球在1管慢慢抽气，待液体上升至C球的一半时停止抽气，并打开3上连接的乳胶管上的夹子，使毛细管内的液体同D球分开，用秒表测定液面在m1，m2两线间移动所需的时间。重复测量3次。3取下黏度剂倒出溶剂，清洗，然后移取10mL高聚物溶液。用上述同样的方法测定浓度为c0高聚物溶液流经时间。4.移取5mL纯溶剂，振荡黏度剂并将液面吸至C球及A球内数次使液体混合均匀，测量浓度为2/3c0高聚物溶液流经时间。5. 同样再移取5mL纯溶剂，振荡黏度剂并将液面吸至C球及A球内数次使液体混合均匀，测量浓度为1/2c0高聚物溶液流经时间。6.从2管吸取10mL溶液，移取5mL纯溶剂，振荡黏度剂并将液面吸至C球及A球内数次使液体混合均匀，测量浓度为1/3c0高聚物溶液流经时间。7. 同样再移取5mL纯溶剂，振荡黏度剂并将液面吸至C球及A球内数次使液体混合均匀，测量浓度为1/4c0高聚物溶液流经时间。四、数据处理（1）记录数据。项目溶剂溶液c02/3c01/2c01/3c01/4c0流出时间173.34111.0997.169083.9481.13272.62111.7896.638983.7581.41372.85111.3496.8489.383.5481.57平均值72.937111.4031.527496.8771.328289.4331.226283.7431.148281.3701.1156rsp0.52740.32820.22620.14820.1156lnr0.42360.28380.20390.13820.1094sp/c0.10550.09850.09050.08890.0925lnr/c0.08470.08520.08160.08290.0875（2）数据处理由图和拟合的方程可求得c=0，=0.07638根据Mark-Houwink经验方程式=KM，查表可得实验温度为25时参数K=15610-6m3/kg，=0.5。代入Mark-Houwink经验方程式可求得M=489.622 =239727.74五、注意事项1、实验时一定要将乌氏粘度计清洗干净。2、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。3、本实验中溶液的稀释是直接在黏度计中进行的，所以第一次加入溶液时，粘度计应干燥。常用方法是用水洗净后，可先用乙醇，再用丙酮冲洗，自然风干。4、测定时黏度计要垂直放置，否则影响结果的准确性。六、 思考题1、乌氏粘度计中的管3的作用是什么？能否去除管3改为双管粘度计使用？答：3管的作用是形成气承悬液柱。不能去除3管改为双管粘度计，因为没有了3管，就成了连通器，液体不是在重力下自由下流了，这样在测定液体流出时间时就不能处在相同的条件之下，因而没有可比性。只有形成了气承悬液柱，使流出液体上下方均处在大气环境下，测定的数据才具有可比性。2、毛细管太粗或太细，对试验有何影响？答：粘度计毛细管的过粗，液体流出时间就会过短，那么使用Poisuille公式时就无法近似，也就无法用时间的比值来代替粘度；如果毛细管过细，容易造成堵塞，导致实验失败。3、高聚物溶液的sp、 r、rc、的物理意义是什么？答：sp 为以扣除溶剂分子间的内摩擦效应，仅反映高聚物分子与溶剂分子间和高聚物分子间的内摩擦效应。r 为溶液黏度与纯溶剂黏度之比rc 为单位浓度增加所引起的溶液增比黏度的增加 为特性黏度反应的是无限稀释溶液中高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦力。4、粘度法测定高聚物的摩尔质量有何局限性？该法适用的高聚物质量范围是多少？粘度法是利用大分子