粘度法測定聚合物的分子量實驗報告（精編版）

1、. . . 1 / 5 實驗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方法。高聚物分子量對高聚物的力學(xué)性能、溶解性、 流動性均有極大影響。由于粘度法具有設(shè)備簡單、操作方便、分子量適用圍廣、實驗精度高等優(yōu)點，在聚合物的生產(chǎn)與科研中得到十分廣泛的應(yīng)用。本實驗是采用烏氏粘度計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、實驗?zāi)康囊?、掌握粘度法測定聚合物分子量的實驗基本方法。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，能夠計算ps的分子量。二、實驗原理1、粘性液體的牛頓型流動粘性流體在流動過程中，由于分子間的相互作用，產(chǎn)生了阻礙運動的摩擦力， 粘度就

2、是這種摩擦力的表現(xiàn)。即粘度可以表征粘性液體在流動過程中所受阻力的大小。按照牛頓的粘性流動定律，當(dāng)兩層流動液體間由于粘性液體分子間的摩擦力在其相鄰各流層之間產(chǎn)生流動速度梯度是（drdv/） ，液體對流動的粘性阻力是：drdvaf/（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)管中的流動基本屬于牛頓型流動。在測定聚合物的特性粘度 時，以毛細(xì)管粘度計最為方便。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：l

3、vtghr84（1-2 ）式中， g重力加速度；流體的密度；v液出體積； t 流出時間。由于液體在毛細(xì)管流動存在位能，除克服部分摩擦力外，還會使其獲得動能，結(jié)果導(dǎo)致實測值偏低。因此，須對泊肅葉公式作必要的修正：ltvmlvtghr884（1-3 ）式中， m 毛細(xì)管兩端液體流動有關(guān)常數(shù)。若令lvghra84；lmvb8，式（ 1-3 ）可簡化為：tbat（1-4 ）3、聚合物溶液粘度的測定采用烏氏粘度計測定聚合物溶液的粘度時，常用到以下兩個參數(shù)：（1）相對粘度0r（1-5 ）. . . 2 / 5 （2）增比粘度00sp（1-6 ）式中，聚合物溶液粘度；0純?nèi)軇┱扯取Ｕ鲜剑?1-4 ）和式（

4、 1-5 ） ，即有：000/tbattbatr（1-7 ）在實驗中，如果儀器設(shè)計得當(dāng)和溶劑選擇適宜，可以忽略動能改正影響，式（1-7）還可簡化為：0000ttatatr（1-8 ）又因為在實驗中，通常在極稀溶液中進(jìn)行，所以0，因此，式（1-5 ）和式（ 1-6 ）可改寫成：0/ttr（1-9 ）00/)(tttsp（1-10）式中， t 和 t0分別是聚合物溶液和純?nèi)軇┑牧鞒鰰r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間，即可求出各種濃度下的r和sp。粘度除與分子量有關(guān)外，對溶液濃度有很大的依賴性。能夠反映這種依賴性的經(jīng)驗公式很多，其中最常用的有兩個：ckcsp2 （1

5、-11 ）ccr2ln（1-12 ）式中， c溶液濃度； k和均為常數(shù)。如果用csp/或cr/ln對 c 作圖（圖1-2 ） ，并外推到0c，兩條直線在縱坐標(biāo)上交于一點，其截距即是 。用公式為表示為：limlim00ccrcspc（1-13 ）式中， 聚合物溶液的特性粘度。. . . 3 / 5 cspcrln圖 1-2 csp對 c 和crln對 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：km（ 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

6、圍有關(guān)。聚苯乙烯在25，甲苯作溶劑時，k = 9.2 10-3， = 0.72 。由此可以計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、砂芯漏斗、針筒、容量瓶、移液管、精密溫度計等。2、藥品聚苯乙烯，工業(yè)級；甲苯，分析純。四、實驗步驟1、粘度計和玻璃儀器的洗滌（1）粘度計先用經(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）對于放過

7、聚合物溶液的粘度計和其它儀器，應(yīng)先用熔劑浸泡，然后用水和洗液洗凈。否則，有機物會將洗液中的k2cr2o7還原，使洗液失效。聚合物也會被碳化，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25 0.1 ） ，待恒溫后，用砂芯漏斗慮入另一只25ml 容量瓶中，并通過砂芯漏斗加入甲苯至刻度。恒溫待用。3、溶劑流出時間t0的測定（1）在精確控溫25 0.1 的條件下，將粘度計放入恒溫

8、槽中，使粘度計和水溶液面保持垂直，水面浸沒g球。固定好粘度計，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a管中，. . . 4 / 5 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 刻度的時間，即為 t0。重復(fù)三次，誤差不超過0.2s ，取三次平均值為t0。（5）溶劑倒入回收瓶中，粘度計烘干待用。4、溶液流出時間t 的測定（1） 粘度計烘干放置冷卻后，按上面同樣的要

9、求和方法測定溶液的流出時間。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)三次測得流出時間t1。（2） 再用吸溶劑的移液管向粘度計中移入5ml 溶劑，這是，粘度計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 粘度計結(jié)構(gòu)對比5、結(jié)果處理（1）實驗數(shù)據(jù)填入下表：流出時間（ s）rrlncrlnspcsp一二三平均t0 t1c=c0 t2c=2/3 c0t3c=1/2 c0t4 c=1/3 c0t5c=1/4 c0（2）作圖. . . 5 / 5 假定溶液的初

10、始濃度10c，則依次分加溶劑5ml、5ml、10ml 和 10ml 后的溶液相對濃度分別為 2/3 ，1/2 ，1/3 ，1/4（以 c表示）。 以csp/和cr/ln分別對 c作圖， 外推至 c= 0 所得截距為a，即有：0/ca（1-15 ）式中， c0實際起始濃度（g/ml ） 。作圖時，橫坐標(biāo)可取24 格處作為相對濃度1，則 16 格、 12 格、 8 格、 6 格處的相對濃度分別是 2/3 、1/2 、1/3 和 1/4 。（3）分子量計算根據(jù)已知的k和，按m公式計算分子量。五、須知1、烏氏粘度計上的a、b、c三支管中， b、c兩管特別細(xì)，極易折斷，因此，拿粘度計時必須拿住 a管。特別是在安裝、固定和取出時，更應(yīng)該小心謹(jǐn)慎。