黏度法測定水溶性高聚物相對分子質(zhì)量

1、黏度法測定水溶性高聚物相對分子質(zhì)量、實驗目的1掌握用烏氏黏度計測定黏度的原理與方法2、測定聚乙二醇的平均相對分子質(zhì)量二、實驗原理粘度就是指液體對流動所表現(xiàn)的阻力，這種阻力反抗液體中相鄰部分的相對移動，可瞧作由液體內(nèi)部分子間的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生。當相距為ds的兩液層以不同速率(v與dv)移動時，產(chǎn)生的流速梯度為dv/ds。建立平穩(wěn)流動時，維持一定流速所需要的力 f 與液層接觸面積A以及 流速梯度dv/ds成正比,即：f = n ? A ? dv/ds單位面積液體的粘滯阻力用f表示,f = f則A,f = n ?(dv/ds )此式稱為牛頓粘度定律表示式，比例常數(shù)n稱為黏度系數(shù)，簡稱黏度，單位為Pa?s

2、如果液體就是高聚物的稀溶液，則溶液的粘度反映了溶劑分子之間的內(nèi)摩擦力、高聚物分子之間的內(nèi)摩擦力、 以及高聚物分子與溶劑分子之間的內(nèi)摩擦力三部分。三者之與表現(xiàn)為溶液總的粘度 n其中溶劑分子之間的內(nèi)摩擦力所表現(xiàn)的粘度如用n表示的話，則由于溶液的黏度一般說來要比純?nèi)軇┑酿ざ雀?，我們把兩者之差的相對值稱為增比黏度 ，記作nsp：nsp = (- no)/ n溶液黏度與純?nèi)軇ざ戎确Q為相對黏度增比黏度表示了扣除溶劑內(nèi)摩擦效應后的黏度，而相對黏度則表示整個溶液的行為。它們之間的關系為：np = n 0 nl = ni高分子溶液的增比黏度一般隨濃度的增加而增加。為了便于比較，將單位濃度下所顯示出的增比黏度

3、稱為比濃黏度nsp /c。而將In n/c稱為比濃對數(shù)黏度。為進一步消除高聚物分子之間的內(nèi)摩擦效應，將溶液無限稀釋，這時溶液所呈現(xiàn)的黏度行為基本上反映了高聚物分子與溶劑分子之間的內(nèi)摩擦，這時的黏度稱為特性黏度n ：lim牛切特性黏度與濃度無關，實驗證明，在聚合物、溶劑、溫度三者確定后，特性黏度的數(shù)值只與高聚 物平均相對分子質(zhì)量有關，它們之間的半經(jīng)驗關系式為：可二燈廠式中的K為比例系數(shù)，a就是與分子形狀有關的經(jīng)驗常數(shù)。這兩個參數(shù)都與溫度、聚合物與 溶劑性質(zhì)有關。黏度測定的方法有用毛細管黏度計測量液體在毛細管中的流出時間、落球黏度計測定圓球在液體中的下落速率、旋轉(zhuǎn)黏度計測定液體與同心軸圓柱體相對轉(zhuǎn)

4、動阻力等三種。本實驗采用第一種方法。高分子溶液在毛細管黏度計中因重力作用而流出時，遵守泊肅葉定律:=m式中,p夜體密度；1:毛細管長度丁:毛細管半徑;t:流出時間;h:流經(jīng)毛細管液體的平均液柱高度;g:重力加速度;V:流經(jīng)毛細管液體的體積；m:與儀器幾何形狀有關的參數(shù)，當r/l 1時,取m = 1。此式可改寫為：n / p = 3 o/t t當3小于1,t大于100s時，第二項可忽略。對稀溶液，密度與溶劑密度近似相等，可以分別測定溶液與溶劑的流出時間，求算相對黏度 n :n = n / o / t o根據(jù)測定值可以進一步計算增比黏度（n- 1），比濃黏度（nsp /c），比濃對數(shù)黏度（In n

5、/c）。對一系列不同濃度的溶液進行測定，在坐標系里繪出比濃黏度與比濃對數(shù)黏度與濃度之間的關系，外推到c = 0的點，此處的截距即為特性黏度n。在K、/已知時，可求得平均相對分子質(zhì)量。 對于聚乙二醇，在 25C 時，K = 1、56X102（Kg-1?dm3），a =05。三、儀器與試劑烏氏粘度計1支秒表1塊蒸餾水四、實驗步驟1、黏度計的洗滌先將洗液灌入黏度計內(nèi)移液管（10mL）2只洗耳球1個已配好濃度的聚乙二醇，并使其反復流過毛細管部分。然后將洗液倒入專用瓶中，用過濾過的蒸餾水洗滌干凈。容量瓶、移液管也都應清洗干凈。2、溶劑流出時間to的測定用移液管吸10mL過濾過的蒸餾水，從A管注入粘度計F

6、球內(nèi),恒溫10min,在C管與B 管的上端套上干燥清潔橡皮管，并用夾子夾住C管上的橡皮管下端，使其不通大氣。用洗耳球 在B管的上端吸氣，將水從F球經(jīng)D球、毛細管、E球抽至G球中部，取下洗耳球，同時松開 C管上夾子，使其通大氣。此時溶液順毛細管而流下，當凹液面最低處流經(jīng)刻度 a線時,立刻按 下秒表開始記時，至b處則停止記時。記下液體流經(jīng) a、b之間所需的時間。重復測定三次 ， 取其平均值，即為to值。3、溶液流出時間的測定取出黏度計，傾去其中的水，加入少量的無水酒精潤洗黏度計，甩干。用移液管吸取 8mL聚乙二醇溶液，注入黏度計內(nèi)，同上法，安裝黏度計，測定溶液的流出時間t，然后依次加入2、0,3、

7、0,5、0,8、0mL蒸餾水。每次稀釋后，先在C管處用洗耳球打氣，使溶液混合均勻。然后將稀 釋液多次抽洗黏度計的 E球與G球及毛細管部分，使黏度計內(nèi)各處溶液的濃度相等，按同樣方法進行測定。4、黏度計的最后清洗處理測完后，傾盡黏度計內(nèi)的溶液，依次用自來水、蒸餾水洗凈。再加上少量的無水酒精，用電吹風吹干。將黏度計放入盛放黏度計的盒中。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1根據(jù)實驗對不同濃度溶液測出的相應留出時間，并計算r，SP，sp/C與In r/C并填入下表。項目c(g/mL)t/srspsp / Cln r /c蒸餾水0131、 471、0000、0000、0000、000聚乙二醇0、 0400148、 131

8、、1270、1273、1752、989加水2、00、 0320146、 921、1180、1183、6883、486ml加水5、00、 0246145、 621、1080、1084、3904、169ml加水& 00、 0200141、 581、0770、0773、8503、709ml加水10 ml0、0178141、 531、0770、0774、3264、1672、 sp/c與C及In r /c與C的關系圖從圖中讀得特性粘度n =7、80=1、56 X 10-3 (Kg-1?dm3)x M 1/2，求得 M=2、5X 107 g/mol。六、實驗結果分析1、 溫度的影響：高聚物溶液黏度的測定對

9、測試溫度特別敏感 ，故必需嚴格控制溫度精度范圍 , 測定結果才有可靠保證。而本實驗中溶液下落段距離水浴缸水面較近，且室溫較低,可能使 25C不能嚴格被保證。2、 陳化時間、陳化溫度、溶解溫度的影響。實驗數(shù)據(jù)表明，陳化時間在2-7天內(nèi)，右旋糖酐 的分子量逐漸上升；陳化與溶解溫度越高相對分子量越大。而本實驗中測定的溶液為現(xiàn)配現(xiàn)用,且使用的微沸的蒸餾水配置的溶液 ，必會對最終結果造成一定影響。七、問題與討論1、烏氏黏度計中的 C管的作用就是什么？能否去除 C管改為雙管粘度計使用？答:C管的作用就是形成氣承懸液柱。不能去除C管改為雙管粘度計，因為沒有了 C管,就成了連通器，不斷稀釋之后會導致黏度計內(nèi)液體量不一樣，這樣在測定液體流出時間時就不能處在相同的條件之下，因而沒有可比性。只有形成了氣承懸液柱，使流出液體上下方均處在大氣環(huán)境下，測定的數(shù)據(jù)才具有可比性。2、黏度計毛細管的粗細對實驗結果有何影響? 答: 黏度計毛細管的過粗 ,液體流出時間就會過短 ,那么使用 Poisuille 公式時就無法近似 ,也就 無法用時間的比值來代替粘度 ;如果毛細管過細 ,容易造成堵塞 ,導致實驗失敗。3、為什么用耳來求算高聚物的分子量？它與純?nèi)軇┱扯扔袩o區(qū)別？答 :特征