粘度的測定和應(yīng)用

2023/2/1

粘度的測定和應(yīng)用2023/2/1實驗?zāi)康膶嶒炘硭幤穬x器實驗步驟注意事項實驗討論思考題數(shù)據(jù)處理實驗十七粘度的測定和應(yīng)用2023/2/13.1

實驗?zāi)康?.掌握用烏氏(Ubbelohde)粘度計測定高聚物溶液粘度的原理與方法。1.了解粘度法測定高聚物分子量的基本原理和公式。3.測定聚丙烯酰胺或聚乙烯醇的摩爾質(zhì)量。2023/2/13.2實驗原理高聚物摩爾質(zhì)量不僅反映了高聚物分子的大小，而且直接關(guān)系到它的物理性能，是個重要的基本參數(shù)。與一般的無機(jī)物或低分子的有機(jī)物不同，高聚物多是摩爾質(zhì)量大小不同的大分子混合物，所以通常所測高聚物摩爾質(zhì)量是一個統(tǒng)計平均值。有幾種表示方式，本實驗測定是什么摩爾質(zhì)量？2023/2/13.2實驗原理

實踐證明，在相同溫度下η

＞η

，為了比較這兩種粘度，引入增比粘度的概念，以ηsp表示：高聚物稀溶液的粘度是它在流動時內(nèi)摩擦力大小的反映，這種流動過程中的內(nèi)摩擦主要有：純?nèi)軇┓肿娱g的內(nèi)摩擦，記作η；高聚物分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦；以及高聚物分子間的內(nèi)摩擦。這三種內(nèi)摩擦的總和稱為高聚物溶液的粘度，記作η。ηsp

＝(η－η)/η＝η/

η－1＝ηr－1

2023/2/13.2實驗原理

高聚物溶液的ηsp往往隨質(zhì)量濃度C的增加而增加。為了便于比較，定義單位濃度的增比粘度ηsp/C為比濃粘度，定義lnηr/C為比濃對數(shù)粘度。當(dāng)溶液無限稀釋時，高聚物分子彼此相隔甚遠(yuǎn)，它們的相互作用可以忽略，此時比濃粘度趨近于一個極限值，即：2023/2/13.2實驗原理因為根據(jù)實驗，在足夠稀的高聚物溶液中有如下經(jīng)驗公式：

2023/2/13.2實驗原理式中，κ和β分別稱為Huggins和Kramer常數(shù)，這是兩根直線方程，因此我們獲得[η]的方法如圖所示：一種方法是以ηSP/C對C作圖，外推到C→0的截距值；另一種是以lnηr/C對C作圖，也外推到C→0的截距值，兩根線應(yīng)會合于一點(diǎn)，這也可校核實驗的可靠性。

如果沒有會合于一點(diǎn)，怎么解決？2023/2/13.2實驗原理本實驗采用毛細(xì)管法測定粘度，通過測定一定體積的液體流經(jīng)一定長度和半徑的毛細(xì)管所需時間而獲得。當(dāng)液體在重力作用下流經(jīng)毛細(xì)管時，其遵守泊肅葉(Poiseuille)定律：η為液體的粘度ρ為液體的密度L為毛細(xì)管的長度r為毛細(xì)管的半徑t為V體積液體的流出時間h為流過毛細(xì)管液體的平均液柱高度V為流經(jīng)毛細(xì)管的液體體積m為毛細(xì)管末端校正的參數(shù)2023/2/13.2實驗原理

對于某一只指定的粘度計而言，上式中許多參數(shù)是一定的，因此可以改寫成：式中，B＜1，當(dāng)流出的時間t在2min左右(大于100s)，該項可以忽略即η＝Aρt2023/2/13.2實驗原理又因通常測定是在稀溶液中進(jìn)行(C＜1×10-2g·cm-3)，溶液的密度和溶劑的密度近似相等，因此可將ηr寫成

：所以通過測定溶劑和溶液在毛細(xì)管中的流出時間，從上式求得ηr，再由外推法求[η]t為測定溶液粘度時液面從a刻度流至b刻度的時間t0為純?nèi)軇┝鬟^的時間2023/2/13.3儀器和試劑儀器：恒溫槽1套；烏氏粘度計1支；分析天平1臺；移液管(10mL)2支、(5mL)1支；停表1支；洗耳球1支；螺旋夾一支；橡皮管(約5cm長)2根；吊錘一支。試劑：聚乙烯醇(5g/L)。烏氏粘度計

2023/2/13.4實驗步驟1.粘度計的洗滌先用熱洗液(經(jīng)砂心漏斗過濾)將粘度計浸泡，再用丙酮、自來水、蒸餾水分別沖洗幾次，每次都要注意反復(fù)流洗毛細(xì)管部分，洗好后烘干備用(上一組的準(zhǔn)備)。2.調(diào)節(jié)恒溫槽溫度至(30.0±0.1)℃，在粘度計的B管和C管上都套上橡皮管，然后將其垂直放入恒溫槽，使水面完全浸沒G球，并用吊錘檢查是否垂直。2023/2/13.4實驗步驟

用移液管分別吸取已知濃度的聚乙烯醇溶液10mL和水5mL，由A管注入粘度計中，在C管處用洗耳球打氣，使溶液混合均勻，濃度記為C1，恒溫15min，進(jìn)行測定。3.溶液流出時間的測定2023/2/1實驗步驟3.溶液流出時間的測定測定方法如下：將C管用夾子夾緊使之不通氣，在B管處用洗耳球?qū)⑷芤簭腇球經(jīng)D球、毛細(xì)管、E球抽至G球2/3處，解去C管夾子，讓C管通大氣，此時D球內(nèi)的溶液即回入F球，使毛細(xì)管以上的液體懸空。毛細(xì)管以上的液體下落，當(dāng)液面流經(jīng)a刻度時，立即按停表開始記時間，當(dāng)液面降至b刻度時，再按停表，測得刻度a、b之間的液體流經(jīng)毛細(xì)管所需時間。2023/2/1實驗步驟3.溶液流出時間的測定重復(fù)以上操作至少三次，它們間相差不大于0.3s，取三次的平均值為t1。

然后依次由A管用移液管加入5mL、5mL、10mL、15mL水，將溶液稀釋，使溶液濃度分別為C2、C3、C4、C5，用同法測定每份溶液流經(jīng)毛細(xì)管的時間t2、t3、t4、t5。應(yīng)注意每次加入NaNO3溶液后，要充分混合均勻，并抽洗粘度計的E球和G球，使粘度計內(nèi)溶液各處的濃度相等。2023/2/1實驗步驟4.溶劑流出時間的測定用蒸餾水洗凈粘度計，尤其要反復(fù)流洗粘度計的毛細(xì)管部分。用水洗1～2次，然后由A管加入約15mL水溶液。用同法測定溶劑流出的時間t為什么是“大約”？這個值需要精確嗎？2023/2/13.5數(shù)據(jù)處理1.將所測的實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入下表中：

原始溶液濃度C0

(g·

cm-3)；恒溫溫度

℃C/g·L-1t平均/sηrηSPηSP/Clnηr/C2.作ηSP/C-C及l(fā)nηr/C-C圖，并外推到C→0求得截距，以截距除以起始濃度即得[η]，由截距求出[η]。2023/2/13.6實驗注意事項1、高聚物在溶劑中溶解緩慢，配制溶液時必須保證其完全溶解，否則回影響溶液起始濃度，而導(dǎo)致結(jié)果偏低。2、粘度計必須潔凈，高聚物溶液中若有絮狀物不能將它移入粘度計中。3、本實驗溶液的稀釋是直接在粘度計中進(jìn)行的，因此每加入一次溶劑進(jìn)行稀釋時必須混合均勻，并抽洗E球和G球。4、實驗過程中恒溫槽的溫度要恒定，溶液每次稀釋恒溫后才能測量。5、粘度計要垂直放置，實驗過程中不要振動粘度計，否則影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。2023/2/13.7思考題與奧氏粘度計相比，烏氏粘度計有何優(yōu)點(diǎn)？本實驗?zāi)芊裼脢W氏粘度計？