黏度法測(cè)高聚物的相對(duì)分子量

1、膆粘度法測(cè)高聚物的相對(duì)分子量莇一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿C 1、測(cè)定聚丙烯酰胺的相對(duì)分子質(zhì)量；膂 2、掌握烏貝路德粘度計(jì)測(cè)定高聚物的基本原理和方法。羇二、基本原理膄高聚物稀溶液的粘度，主要反映了液體在流動(dòng)時(shí)存在著內(nèi)摩擦。其中因溶劑分子之間的內(nèi)摩擦表現(xiàn)出來的粘度叫純?nèi)軇┱扯龋?記作 0；此外還有高聚物分子相互之間的內(nèi)摩擦， 以及高分子與溶劑分子之間的內(nèi)摩擦。 三者只和表現(xiàn)為溶液的粘度 。在統(tǒng)一溫度下，一般來說 0。相對(duì)于溶劑，其溶液的粘度增加的分?jǐn)?shù)，稱為增比粘度，記作 sp，即膁0sp0蟻而溶液的粘度與純?nèi)軇┱扯鹊谋戎党蔀橄鄬?duì)粘度，記作r， r也是整個(gè)溶液的粘度行為， sp 則意味著已扣除了溶劑分子之間的內(nèi)摩

2、擦效應(yīng)。二者關(guān)系為蚇1 r 1sp0膅對(duì)于高分子溶液， 增比粘度 sp 往往隨溶液的濃度c 增加而增加。 為了便于比較，將單位濃度下所顯示出的增比粘度，即sp/c 稱為比濃黏度；而r/c 稱為比濃對(duì)數(shù)粘度。 sp 和 r都是物因次的量。薄為了進(jìn)一步消除高聚物分子間的內(nèi)摩擦效應(yīng)，必須將溶液濃度無限稀釋，使得每個(gè)高聚物分子彼此相隔極遠(yuǎn)，其相互干擾可以忽略不計(jì)。 這時(shí)溶液所呈現(xiàn)出的粘度行為基本上反映了高分子與溶劑分子之間的內(nèi)摩擦。這一粘度的極限值即為sp肀 limc0c蕆 被稱為特性粘度，其值與濃度無關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)聚合物、溶劑和溫度確定以后， 的數(shù)值只與高聚物平均相對(duì)分子質(zhì)量M 有關(guān)，它們之間的半

3、經(jīng)驗(yàn)公式可以用Mark Houwink 方程式表示：芇K M螞式中 K 為比例常數(shù)， 是與分子形狀有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。它們都與溫度、聚合物和溶劑性質(zhì)有關(guān)， 在一定的相對(duì)分子質(zhì)量范圍內(nèi)與相對(duì)分子質(zhì)量無關(guān)。蒀本實(shí)驗(yàn)采用方便快捷的烏貝路德粘度計(jì)對(duì)溶液粘度進(jìn)行測(cè)定。 根據(jù)所得數(shù)據(jù)，采用外推法以得出溶液粘度。膈三、儀器與試劑肄 烏氏粘度計(jì)、恒溫水浴、移液管（ 2mL ，5mL ，10mL）、秒表、真空泵、夾子、鐵架臺(tái)、洗耳球羅 1mol/L NaNO3 溶液、聚丙烯酰胺、蒸餾水衿四、實(shí)驗(yàn)步驟袈 1、粘度計(jì)的洗滌肅將蒸餾水注入黏度計(jì)中，用真空泵反復(fù)抽濾毛細(xì)管使蒸餾水反復(fù)流過毛細(xì)管部分，直至洗凈。膃 2、溶劑流

4、出時(shí)間 t0 的測(cè)定荿將恒溫水浴調(diào)溫至300.1，先在黏度計(jì)的 C 管和 B 管上端套上干燥潔凈的橡皮管，在鐵架臺(tái)上調(diào)好黏度計(jì)的垂直度和高度， 然后將黏度計(jì)安放在恒溫水浴中。從 A 管加入 15.00mL 1mol/L 的 NaNO3 溶液，并用夾子夾住 C 管上的橡皮管下端，使其不通大氣。在 B 管的橡皮管口用洗耳球?qū)⑺畯?F 球經(jīng)較小球、毛細(xì)球等抽至刻度 a 上方的球中部， 取下洗耳球， 同時(shí)松開 C 管上的夾子，使其通大氣。此時(shí)溶液順毛細(xì)管流下， 當(dāng)液面流經(jīng)刻度 a 線處時(shí)，立即按下秒表開始計(jì)時(shí)，至 b 刻度時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下液體流經(jīng)a， b 之間所需要的時(shí)間。重復(fù)測(cè)定3 次，偏差應(yīng)小于

5、0.2s，取其平均值，即為t0 值。蠆 3、溶液流出時(shí)間的測(cè)定膇取出粘度計(jì)，傾去其中的溶液， 同上法調(diào)節(jié)好粘度計(jì)， 用移液管吸取 10.00mL 聚丙烯酰胺溶液及 5.00mL NaNO3 溶液，用洗耳球打氣的方法將溶液在 F 球中充分混勻，然后將溶液抽洗粘度計(jì)的毛細(xì)管等部分， 使粘度計(jì)內(nèi)各處溶液的濃度相等。同上法測(cè)定溶液的流出時(shí)間t 值。然后依次分別小心的再往里加入2.0，2.0，2.0，2.0mL NaNO3 溶液稀釋原濃度溶液。分別測(cè)定各次稀釋液的流出時(shí)間t。芁肂荿五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果羄 1、數(shù)據(jù)記錄與處理薄經(jīng)實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)即處理結(jié)果記錄如下：蒁腿濃度肆螂 t袁 t2/s蚆 t3/s肇t平

6、/s肄 莀 ln 莆 襖 膃1/srrspsp/cc(g/mL)ln r/c014.0613.9414.0814.03蝿 c0c10.00666716.0416.0215.9115.991.1400.14020.9965.1421.140c20.00588215.6615.6615.5515.621.1140.11419.3515.2441.114c30.00526315.3915.4615.4615.441.1010.10119.0995.3431.101c40.00476215.0815.1415.1315.121.0780.07816.3195.4221.078c50.00434814.

7、9114.9414.8214.891.0620.06214.1565.4981.062由上表數(shù)據(jù)結(jié)合前述公式繪得相關(guān)曲線如下圖：25.00020.000y = 2793.7x + 2.94215.000sp/cln( r/c)10.000線性 ( sp/c)線性 (ln(r/c)5.000y = -153.55x + 6.15630.00000.0010.0020.0030.0040.0050.0060.007已知K M，其中 K=3.75 10-2L3-1，=0.66。Kg聯(lián)立兩直線方程得交點(diǎn)處x=0.001091，將 x 代入方程即得 y=5.989927，即 =5.989927，將該值連

8、同 K 和 帶入公式求得 M=2180，即聚丙烯酰胺的平均分子量為 2180。2、結(jié)果分析與討論高聚物相對(duì)分子質(zhì)量是表征聚合物特征的基本參數(shù)之一， 不同分子量的高聚物性能差異很大，不同用途、 不同材料對(duì)相對(duì)分子量的要求是不同的。 測(cè)定高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)生產(chǎn)和使用高分子材料具有重要的實(shí)際意義。粘度計(jì)示意圖中， A 管是裝液體的； B 管是主件，用來做流動(dòng)的，從而測(cè)得定向距離的流動(dòng)時(shí)間； C 管用來連通空氣， 使 B 管里的液體成為懸浮的， 這樣是減少湍流，讓液體沿壁自由流動(dòng)，從而精確度更高。 C 管的作用是形成氣承懸液柱。不能去除 C 管改為雙管粘度計(jì)，因?yàn)闆]有了 C 管，就成了連通器，不斷

9、稀釋之后會(huì)導(dǎo)致粘度計(jì)內(nèi)液體量不一樣， 這樣在測(cè)定液體流出時(shí)間時(shí)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(cè)定的數(shù)據(jù)才具有可比性。粘度法測(cè)定高聚物相對(duì)分子質(zhì)量，具有操作簡便，測(cè)量精確等優(yōu)點(diǎn)，但也有一定的局限。粘度法是利用大分子化合物溶液的粘度和分子量間的某種經(jīng)驗(yàn)方程來計(jì)算分子量， 只適用于各種分子量的范圍。局限性在于不同的分子量范圍有不同的經(jīng)驗(yàn)方程。影響準(zhǔn)確測(cè)定的因素有溫度、溶液濃度、攪拌速度、粘度計(jì)的垂直度等，因此實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意操作及實(shí)驗(yàn)條件控制。以下無正文僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途。 , .For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f r den pers?nlichen f r Stud