粘度法測(cè)定高聚物相對(duì)分子量

1、高分子物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告粘度法測(cè)定高聚物的相對(duì)分子量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握粘度法測(cè)定高聚物相對(duì)分子質(zhì)量的基本原理。2.學(xué)習(xí)和掌握用烏式粘度計(jì)測(cè)定高分子溶液粘度的實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。3.用烏式粘度計(jì)測(cè)定聚乙烯醇溶液的特性粘度,并求出聚乙烯醇試樣的粘均相對(duì)分子質(zhì)量。二、實(shí)驗(yàn)原理線型高分子溶液的基本特點(diǎn)之一是粘度比較大,并且其粘度值與平均相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān),利用這一點(diǎn)可以測(cè)定高聚物的平均相對(duì)分子質(zhì)量。1.特性粘度與高聚物相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系: 式中為高聚物的粘均相對(duì)分子質(zhì)量:k、為經(jīng)驗(yàn)常數(shù),它們的值與高聚物-溶劑體系及溫度有關(guān),與高聚物相對(duì)分子質(zhì)量的范圍也有一定的關(guān)系。2.粘度測(cè)定:對(duì)于高分子溶液的

2、粘度測(cè)定,以毛細(xì)管粘度計(jì)最為方便。液體在毛細(xì)管中因自身重力作用而向下流動(dòng)時(shí)的關(guān)系式為: 第二項(xiàng)代表重力的一部分轉(zhuǎn)化成了流出液體的動(dòng)能,稱為動(dòng)能修正項(xiàng)。 式中,o、t0分別表示純?nèi)軇┑拿芏群土鞒鰰r(shí)間。當(dāng)毛細(xì)管太粗,使溶劑流出時(shí)間小于l00s,或者溶劑的比密粘度(/)太小時(shí),必須考慮動(dòng)能修正項(xiàng)。因?yàn)樗鶞y(cè)高分子溶液的濃度通常很稀(c0.01g/ml),溶液的密度與溶劑的密度近似相等(o),所以可以簡(jiǎn)化為: 3. 一點(diǎn)法求特性粘度。對(duì)于一般的線型柔性高分子-良溶劑體系,聯(lián)立式可得到一個(gè)一點(diǎn)法計(jì)算特性粘度的公式: 而對(duì)于一些支化或剛性高分子-溶劑體系,偏離較大,此時(shí)可令,并假設(shè)與相對(duì)分子質(zhì)量無(wú)關(guān),可推得

3、另一個(gè)一點(diǎn)法計(jì)算特性粘度的公式: 在某一溫度下,先用稀釋法確定了值之后,就可通過(guò)式子用一點(diǎn)法計(jì)算相對(duì)分子質(zhì)量。三、實(shí)驗(yàn)儀器和試劑烏式粘度計(jì) 1支恒溫水浴裝置(包括玻璃缸、攪拌器、加熱器) 1套分析天平 1臺(tái)玻璃儀器氣流烘干器 1臺(tái)秒表(最小讀數(shù)精度至少0.2s) 1塊容量瓶(25ml) 2個(gè)砂芯漏斗(2號(hào)) 1只吸耳球 1個(gè)夾子(固定粘度計(jì)用) 1個(gè)彈簧夾(夾乳膠管用) 2個(gè)環(huán)己酮 若干 聚乙烯醇 0.2g左右量筒 1個(gè)四、實(shí)驗(yàn)步驟1.打開(kāi)恒溫水浴裝置的電源,開(kāi)動(dòng)攪拌器,使所顯示的水浴溫度恒定在250.1。2.溶劑準(zhǔn)備。用一潔凈干燥的50ml量筒量取環(huán)己酮溶液45ml左右，靜止恒溫放置一會(huì)。3

4、.用分析天平準(zhǔn)確稱取聚乙烯醇試樣0.2g左右,全部倒入干燥潔凈的25ml容量瓶中,從量筒中加入15ml環(huán)己酮到25ml容量瓶中,溶解搖勻后,用砂芯漏斗濾入另一個(gè)干燥潔凈的25ml容量瓶中,再用少量環(huán)己酮少量多次地把第一個(gè)容量瓶和漏斗中的高聚物全部洗入第二個(gè)容量瓶里(共洗3次,但環(huán)己酮總用量不能超過(guò)25ml),然后把裝有聚氯乙烯溶液的第二個(gè)容量瓶掛在25土0.1的恒溫槽中,待溶液恒溫后加入環(huán)己酮稀釋至刻度。4.將烏式粘度計(jì)用夾子垂直地固定在水浴中使水浴的水面浸沒(méi)b管a線上方的球體。重新開(kāi)啟攪拌器。5.用移液管移取10ml環(huán)己酮,從a管的管口注入粘度計(jì)中。恒溫10min。6.用彈簧夾夾住c管上的乳

5、膠管使之不通氣,用吸耳球從b管的管口將a管下部大球中的液體通過(guò)毛細(xì)管吸入毛細(xì)管上方的球體中,當(dāng)液面到達(dá)a線上方球體中的一半時(shí)停止吸液,拿開(kāi)吸耳球后迅速打開(kāi)c管上的乳膠管夾,讓空氣進(jìn)入d球,同時(shí)水平地注視b管中的液面下降,用秒表準(zhǔn)確記錄液面流經(jīng)a、b兩條刻線之間的時(shí)間,即為溶劑的流出時(shí)間。重復(fù)上述操作3次,3次的平行數(shù)據(jù)相差不超過(guò)0.2秒,取其平均值作為to值。7.從恒溫水浴中取出粘度計(jì),將其中的溶劑倒入回收瓶中,用玻璃儀器氣流烘干器將粘度計(jì)烘干。8.將烘干的粘度計(jì)重新裝入恒溫水浴中,用移液管移取10ml已經(jīng)恒溫的聚氯乙烯溶液從a管注入粘度計(jì)中,用和第6步驟中同樣的方法測(cè)定該初始濃度(co)下溶

6、液的流出時(shí)間三次，取其平均值作為t。9.全部測(cè)定完畢后,將粘度計(jì)中的溶液倒入回收瓶中,用溶劑吸洗3次,然后用吹風(fēng)機(jī)吹干，最后倒掛涼干。10.關(guān)閉恒溫水浴裝置的電源。整理好其他實(shí)驗(yàn)用品。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果系/g/mllll/s/s/s/sln0.0051331331331331.490.400.499879.760.0033118117117117.31.320.280.3296.9784.850.0025109109110109.31.230.210.239282.810.0017102102103102.31.150.140.1588.282.210.0013999999991.110.

7、110.1184.680.2889898888.7實(shí)驗(yàn)常量實(shí)驗(yàn)溫度30度k0.067聚乙烯醇濃度0.005g/ml0.644. 根據(jù)查出實(shí)驗(yàn)條件下的 k 、值 , 計(jì)算出所測(cè)高聚物試樣的粘均相對(duì)分子質(zhì)量 : =_42560_六、思考題及實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論1.粘度法測(cè)定高聚物相對(duì)分子質(zhì)量有何優(yōu)缺點(diǎn)?使用公式 的前提條件是什么?解：優(yōu)點(diǎn)：它所需要的儀器設(shè)備簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)操作便利,相對(duì)分子質(zhì)量適用范圍較大,又有著相當(dāng)好的實(shí)驗(yàn)精確度。缺點(diǎn)：由于高聚物分子量并不是一個(gè)定值,而是一個(gè)分子量分布寬度，所以當(dāng)測(cè)量時(shí)的一個(gè)很小誤差可能會(huì)對(duì)高聚物的分子量最終影響很大，特別是相對(duì)分子量低的物質(zhì)。分子量分布稍微寬點(diǎn)將導(dǎo)致mar

8、k-houwink方程不適用.此時(shí)測(cè)量出來(lái)的高聚物的分子量誤差極大。地 使用前提條件是：儀器常數(shù)b=近似為0，溶液的密度與溶劑的密度近似相等。2.影響粘度法測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量準(zhǔn)確性的因素有哪些?當(dāng)把溶劑加入到粘度計(jì)中稀釋原有的溶液時(shí),如何才能使其混合均勻?若不均勻會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響?解：（1）影響因素有：實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度波動(dòng)； 粘度計(jì)的安裝垂直與否； 秒表所帶來(lái)的人工誤差。 （2）適當(dāng)搖勻，并且多放置一段時(shí)間半小時(shí)至少 （3）不混合均勻會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)上下跳動(dòng)的情況，測(cè)量數(shù)據(jù)中的時(shí)間會(huì)相差較大 3.用一點(diǎn)法求相對(duì)分子質(zhì)量有什么優(yōu)越性?假設(shè)k和符合一點(diǎn)法公式的要求,則用co濃度的溶液測(cè)定的數(shù)據(jù)計(jì)算出

9、的粘均相對(duì)分子質(zhì)量為多少?它與外推法得出的結(jié)果相差多少?解：操作方便，實(shí)驗(yàn)相對(duì)簡(jiǎn)單易懂，而且不需要配置多組溶液。4.本實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果是否令人滿意?實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了什么問(wèn)題?其原因可能是什么?答：比較滿意，實(shí)驗(yàn)時(shí)候出現(xiàn)了一個(gè)操作問(wèn)題，我和同組者沒(méi)有把溶質(zhì)過(guò)濾干凈，還導(dǎo)致了沙辛漏斗的堵塞，影響了實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。 七.注意事項(xiàng):1.因?yàn)楦叻肿尤芤旱恼扯葴y(cè)定中要求濃度準(zhǔn)確,因而測(cè)定中所用的容量瓶、粘度計(jì)等都必須事先進(jìn)行清洗和干燥。實(shí)驗(yàn)完畢后也要及時(shí)清洗所用的玻璃儀器。一般盛放過(guò)高分子溶液的玻璃儀器,應(yīng)先用其溶劑泡洗,待洗去高聚物并吹干溶劑等有機(jī)物質(zhì)后,才可用洗液去浸洗,否則,有機(jī)物會(huì)把洗液中的k2cr207還原,使洗液失效。在用洗液之前,玻璃儀器中的水分也應(yīng)吹干,否則會(huì)稀釋洗液,大大降低洗液的去污效果。2.由于粘度計(jì)的毛細(xì)管較細(xì),很容易被溶劑中的顆粒雜質(zhì)或溶液中不溶解的顆粒雜質(zhì)所堵塞,為此,測(cè)定中所用的溶劑和制備的溶液都必須經(jīng)過(guò)砂芯漏斗的過(guò)濾。粘度計(jì)的洗滌一般應(yīng)按照洗液蒸餾水干燥的步驟進(jìn)行,用于洗滌粘度計(jì)的液體也必須用砂芯漏斗過(guò)濾。若粘度計(jì)比較干凈,可用溶劑洗滌3次后