粘度法測定聚合物的分子量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.實(shí)驗(yàn)一 粘度法測定聚合物的分子量 粘度法是測定聚合物分子量的相對(duì)方法。高聚物分子量對(duì)高聚物的力學(xué)性能、溶解性、流動(dòng)性均有極大影響。由于粘度法具有設(shè)備簡單、操作方便、分子量適用范圍廣、實(shí)驗(yàn)精度高等優(yōu)點(diǎn)，在聚合物的生產(chǎn)及科研中得到十分廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)是采用烏氏粘度計(jì)測定甲苯溶液中聚苯乙烯粘度，進(jìn)而測定求出PS試樣分子量。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、掌握粘度法測定聚合物分子量的實(shí)驗(yàn)基本方法。2、了解粘度法測定聚合物分子量的基本原理。3、通過測定特性粘度，能夠計(jì)算PS的分子量。二、實(shí)驗(yàn)原理1、粘性液體的牛頓型流動(dòng) 粘性流體在流動(dòng)過程中，由于分子間的相互作用，產(chǎn)生了阻礙運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力，粘度就是這種內(nèi)摩擦力的

2、表現(xiàn)。即粘度可以表征粘性液體在流動(dòng)過程中所受阻力的大小。按照牛頓的粘性流動(dòng)定律，當(dāng)兩層流動(dòng)液體間由于粘性液體分子間的內(nèi)摩擦力在其相鄰各流層之間產(chǎn)生流動(dòng)速度梯度是（），液體對(duì)流動(dòng)的粘性阻力是： （1-1）該式即為牛頓流體定律。式中， 液體粘度，單位（Pas）；A平行板面積；F外力。 符合牛頓流體定律的液體稱為牛頓型液體。高分子稀溶液在毛細(xì)管中的流動(dòng)基本屬于牛頓型流動(dòng)。在測定聚合物的特性粘度時(shí)，以毛細(xì)管粘度計(jì)最為方便。2、泊肅葉定律 高分子溶液在均勻壓力p（即重力gh）作用下，流經(jīng)半徑為R、長度為L的均勻毛細(xì)管，根據(jù)牛頓粘性定律，可以導(dǎo)出泊肅葉公式： （1-2）式中，g重力加速度；流體的密度；V液

3、出體積；t流出時(shí)間。 由于液體在毛細(xì)管內(nèi)流動(dòng)存在位能，除克服部分內(nèi)摩擦力外，還會(huì)使其獲得動(dòng)能，結(jié)果導(dǎo)致實(shí)測值偏低。因此，須對(duì)泊肅葉公式作必要的修正： （1-3）式中，m毛細(xì)管兩端液體流動(dòng)有關(guān)常數(shù)。若令；，式（1-3）可簡化為： （1-4）3、聚合物溶液粘度的測定 采用烏氏粘度計(jì)測定聚合物溶液的粘度時(shí)，常用到以下兩個(gè)參數(shù)：（1）相對(duì)粘度 （1-5）（2）增比粘度 （1-6）式中，聚合物溶液粘度；0純?nèi)軇┱扯取?整合式（1-4）和式（1-5），即有： （1-7） 在實(shí)驗(yàn)中，如果儀器設(shè)計(jì)得當(dāng)和溶劑選擇合適，可以忽略動(dòng)能改正影響，式（1-7）還可簡化為： （1-8）又因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中，通常在極稀溶液中進(jìn)行

4、，所以0，因此，式（1-5）和式（1-6）可改寫成： （1-9） （1-10）式中，t和t0分別是聚合物溶液和純?nèi)軇┑牧鞒鰰r(shí)間。 顯然，在一定溫度下測定純?nèi)軇┖筒煌瑵舛鹊木酆衔锶芤毫鞒龅臅r(shí)間，即可求出各種濃度下的和。 粘度除與分子量有關(guān)外，對(duì)溶液濃度有很大的依賴性。能夠反映這種依賴性的經(jīng)驗(yàn)公式很多，其中最常用的有兩個(gè)： （1-11） （1-12）式中，C溶液濃度；k和均為常數(shù)。 如果用或?qū)作圖（圖1-2），并外推到，兩條直線在縱坐標(biāo)上交于一點(diǎn)，其截距即是。用公式為表示為： （1-13）式中，聚合物溶液的特性粘度。 圖1-2 對(duì)c和對(duì)c關(guān)系圖4、聚合物溶液的特性粘度與分子量的關(guān)系 溶液體系確定

5、之后，在一定溫度下，聚合物溶液的特性粘度值域聚合物的分子量有關(guān)。這種關(guān)系滿足Mar-Houwink方程，即： （1-14）式中，K，均為常數(shù)，其值與聚合物、溶劑、溫度和分子量分布范圍有關(guān)。聚苯乙烯在25，甲苯作溶劑時(shí)，K = 9.210-3，= 0.72。由此可以計(jì)算聚合物的平均分子量。三、儀器藥品1、儀器恒溫槽一套、烏氏粘度計(jì)、砂芯漏斗、針筒、容量瓶、移液管、精密溫度計(jì)等。2、藥品聚苯乙烯，工業(yè)級(jí)；甲苯，分析純。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、粘度計(jì)和玻璃儀器的洗滌（1）粘度計(jì)先用經(jīng)砂芯漏斗慮過的水洗滌，洗去小球G、E中的沙?；覊m，把水甩干。（2）由A管倒入經(jīng)過濾的新配制的洗液，灌滿后用小燒杯蓋住，防止塵粒

6、落入。放置約2h后把洗液倒出，先用濾過的自來水沖洗，再用濾過的蒸餾水沖洗幾次，倒掛干燥或放入烘箱烘干。（3）移液管、容量瓶應(yīng)用慮過的洗液和水洗凈烘干備用。（4）對(duì)于放過聚合物溶液的粘度計(jì)和其它儀器，應(yīng)先用熔劑浸泡，然后用水和洗液洗凈。否則，有機(jī)物會(huì)將洗液中的K2Cr2O7還原，使洗液失效。聚合物也會(huì)被碳化，使儀器堵塞，不易洗凈。在用洗液浸泡以前，儀器中的水應(yīng)盡量弄干，否則，將沖稀洗液，降低其去污效果。2、聚合物溶液配制 在分析天平上稱取0.2g0.3g（精確到0.01mg）聚苯乙烯，小心加入25ml容量瓶中，加入略少于25ml的甲苯（不必過濾），置于恒溫槽中（控溫250.1），待恒溫后，用砂芯

7、漏斗慮入另一只25ml容量瓶中，并通過砂芯漏斗加入甲苯至刻度。恒溫待用。3、溶劑流出時(shí)間t0的測定（1）在精確控溫250.1的條件下，將粘度計(jì)放入恒溫槽中，使粘度計(jì)和水溶液面保持垂直，水面浸沒G球。固定好粘度計(jì)，在B，C兩管上小心接上乳膠管。（2）一起裝置符合要求后，用移液管吸取10ml溶劑放入粘度計(jì)A管中，保溫幾分鐘，用夾子夾緊C管的乳膠管。（3）用針管在B管的乳膠管上將溶液抽吸至G球的一半處，停止抽吸，移去針管，松開C管通向大氣，使空氣進(jìn)入D球。（4）水平觀察G球中液面的下降。當(dāng)液面降至a線處，按下秒表，記下流經(jīng)ab刻度的時(shí)間，即為t0。重復(fù)三次，誤差不超過0.2s，取三次平均值為t0。（

8、5）溶劑倒入回收瓶中，粘度計(jì)烘干待用。4、溶液流出時(shí)間t的測定（1）粘度計(jì)烘干放置冷卻后，按上面同樣的要求和方法測定溶液的流出時(shí)間。用另一支10ml移液管精確吸取10ml溶液注入A管中，同樣重復(fù)三次測得流出時(shí)間t1。（2）再用吸溶劑的移液管向粘度計(jì)中移入5ml溶劑，這是，粘度計(jì)中溶液濃度是原來的2/3，并用針筒抽吸幾次，使其混勻。用同樣方法測得t2。此后分別再加入5ml、10ml、10ml溶劑，測得t3，t4，t5。奧氏 烏氏圖1-2 粘度計(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)比5、結(jié)果處理（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表：流出時(shí)間（s）一二三平均t0t1c=c0t2c=2/3 c0t3c=1/2 c0t4c=1/3 c0t5c=1

9、/4 c0（2）作圖 假定溶液的初始濃度，則依次分加溶劑5ml、5ml、10ml和10ml后的溶液相對(duì)濃度分別為2/3，1/2，1/3，1/4（以c表示）。以和分別對(duì)c作圖，外推至c= 0所得截距為A，即有： （1-15）式中，c0實(shí)際起始濃度（g/ml）。 作圖時(shí)，橫坐標(biāo)可取24格處作為相對(duì)濃度1，則16格、12格、8格、6格處的相對(duì)濃度分別是2/3、1/2、1/3和1/4。（3）分子量計(jì)算 根據(jù)已知的K和，按公式計(jì)算分子量。五、注意事項(xiàng)1、烏氏粘度計(jì)上的A、B、C三支管中，B、C兩管特別細(xì)，極易折斷，因此，拿粘度計(jì)時(shí)必須拿住A管。特別是在安裝、固定和取出時(shí)，更應(yīng)該小心謹(jǐn)慎。2、洗滌用水、溶劑和洗液必須事先