物理化學(xué)-粘度法課件

粘度法測(cè)定聚合物的

相對(duì)分子質(zhì)量化學(xué)實(shí)驗(yàn)示范中心粘度法測(cè)定聚合物的

相對(duì)分子質(zhì)量化學(xué)實(shí)驗(yàn)示范中心1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼脼踟惵返抡扯扔?jì)測(cè)定粘度的方法測(cè)定聚乙烯醇的粘均分子量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼脼踟惵返抡扯扔?jì)測(cè)定粘度的方法2二、實(shí)驗(yàn)原理高聚物的分子量對(duì)其性能有很大影響，是表征化合物特性的基本參數(shù)之一。高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液體在流動(dòng)時(shí)存在的內(nèi)摩擦。分子量越大，內(nèi)摩擦越大，溶液粘度越高。粘度法測(cè)定高聚物分子量，設(shè)備簡(jiǎn)單，測(cè)定技術(shù)容易掌握，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，目前應(yīng)用比較廣泛。二、實(shí)驗(yàn)原理高聚物的分子量對(duì)其性能有很大影響，是表征化合物3名詞與符號(hào)物理意義純?nèi)軇┱扯圈?溶劑分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦表現(xiàn)出來的粘度溶液粘度η溶劑分子與溶劑分子之間、高分子與高分子之間和高分子與溶劑分子之間，三者內(nèi)摩擦的綜合表現(xiàn)相對(duì)粘度ηr

ηr=η/η0溶液粘度對(duì)溶劑粘度的相對(duì)值

增比粘度ηSPηsp=(η-η0)/η0=η/η0-1=ηr-1高分子與高分子之間，純?nèi)軇┡c高分子之間的內(nèi)摩擦效應(yīng)比濃粘度ηsp/C

單位濃度下所顯示出的粘度

特性粘度［η］

反映高分子與溶劑分子之間的內(nèi)摩擦名詞與符號(hào)物理意義純?nèi)軇┱扯圈?溶劑分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦4純?nèi)軇┱扯雀呔畚锶芤赫扯仍霰日扯认鄬?duì)粘度在無(wú)限稀釋溶液中：特性粘度純?nèi)軇┱扯雀呔畚锶芤赫扯仍霰日扯认鄬?duì)粘度在無(wú)限稀釋溶液中：5根據(jù)實(shí)驗(yàn)，在足夠稀的溶液中有：根據(jù)實(shí)驗(yàn)，在足夠稀6ηr

ηsp

ηsp/c

lnηr/c

獲得［η］的方法有二種:一種是以ηSP/C對(duì)C作圖，外推到C→0的截距值;另一種是以lnηr/C對(duì)C作圖，也外推到C→0的截距值，兩根線應(yīng)會(huì)合于一點(diǎn)，這也可校核實(shí)驗(yàn)的可靠性。ηrηspηsp/clnηr/c7[η]與高聚物分子量M的關(guān)系可用經(jīng)驗(yàn)式表示為：粘均相對(duì)分子量式中：和為與溶劑、大分子物質(zhì)和溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，有表可查。[η]與高聚物分子量M的關(guān)系可用經(jīng)驗(yàn)式表示為：粘均相對(duì)分子量8

測(cè)定粘度的方法主要有毛細(xì)管法、轉(zhuǎn)筒法和落球法。在測(cè)定高聚物分子的特性粘度時(shí)，以毛細(xì)管流出法的粘度計(jì)最為方便。若液體在毛細(xì)管粘度計(jì)中，因重力作用流出時(shí)，可通過泊肅葉(Poiseuille)公式計(jì)算粘度?！街?，η為液體的粘度；ρ為液體的密度；L為毛細(xì)管的長(zhǎng)度；r為毛細(xì)管的半徑；t為流出的時(shí)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)(一般在r/L<<1時(shí)，可以取m=1)。測(cè)定粘度的方法主要有毛細(xì)管法、轉(zhuǎn)筒法和落球法9對(duì)于某一只指定的粘度計(jì)而言，可以寫成下式：式中，t為溶液的流出時(shí)間；t0為純?nèi)軇┑牧鞒鰰r(shí)間。

所以通過溶劑和溶液在毛細(xì)管中的流出時(shí)間，求得ηr，再求得［η］。式中，B<1，當(dāng)流出的時(shí)間t在2min左右(大于100s)，該項(xiàng)(亦稱動(dòng)能校正項(xiàng))可以從略。又因通常測(cè)定是在稀溶液中進(jìn)行C<1×10-2g·cm-3)，所以溶液的密度和溶劑的密度近似相等，因此可將ηr寫成:對(duì)于某一只指定的粘度計(jì)而言，可以寫成下式：10三、儀器和試劑儀器恒溫水浴槽1套、烏氏粘度計(jì)1支、10mL移液管2支、5mL移液管1支、吸耳球1只、螺旋夾一只、橡皮管(約5cm長(zhǎng))2根。試劑0.2％聚乙烯醇水溶液、3mol·dm-3和1mol·dm-3NaNO3溶液。三、儀器和試劑儀器11恒溫水浴槽恒溫水浴槽12物理化學(xué)-粘度法ppt課件13烏氏粘度計(jì)本實(shí)驗(yàn)用烏貝路德粘度計(jì)，又叫氣承懸柱式粘度計(jì)。它的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在粘度計(jì)里逐漸稀釋從而節(jié)省許多操作手續(xù)，其構(gòu)造如圖所示。

烏氏粘度計(jì)本實(shí)驗(yàn)用烏貝路德粘度計(jì)，又叫氣承14溶液流出時(shí)間的測(cè)定1.調(diào)節(jié)恒溫槽溫度至(30.0±0.1)℃，將粘度計(jì)垂直放入恒溫槽，使水面完全浸沒G球，固定好；四、實(shí)驗(yàn)步驟溶液流出時(shí)間的測(cè)定1.調(diào)節(jié)恒溫槽溫度至(30.0±0.1152.分別用移液管吸取10mL已知濃度的聚乙烯醇溶液和5mLNaNO3溶液(3mol·dm-3)，濃度記做c1，從A管注入粘度計(jì)中；聚乙烯醇NaNO32.分別用移液管吸取10mL已知濃度的聚乙烯醇溶液和5mL163.用夾子將B管上橡皮管夾緊，在C管上用洗耳球打氣，使溶液混合均勻，恒溫10min后進(jìn)行測(cè)定。3.用夾子將B管上橡皮管夾緊，在C管上用洗耳球打氣，使溶液174.用夾子將C管夾緊，在B管處用洗耳球?qū)⑷芤撼橹罣球2/3處；解去夾子，讓C管通大氣，此時(shí)溶液回落，使毛細(xì)管以上的液體懸空。4.用夾子將C管夾緊，在B管處用洗耳球?qū)⑷芤撼橹罣球2/3185.松開B管，使毛細(xì)管以上的液體下落，當(dāng)液面流經(jīng)a刻度時(shí)，立即按停表開始記時(shí)，當(dāng)液面降至b刻度時(shí)，再按停表，測(cè)得a、b刻度之間的液體流經(jīng)毛細(xì)管所需時(shí)間t，重復(fù)3次，算平均值。5.松開B管，使毛細(xì)管以上的液體下落，當(dāng)液面流經(jīng)a刻度時(shí)，196.依次用移液管由A管加入5mL、10mL、15mL1mol·dm-3NaNO3溶液，將溶液稀釋，溶液濃度分別記為c2、c3、c4，同法測(cè)定每份溶液流經(jīng)毛細(xì)管的時(shí)間t2、t3、t4。

NaNO36.依次用移液管由A管加入5mL、10mL、15mL1mo20溶劑流出時(shí)間的測(cè)定用蒸餾水漂洗粘度計(jì)，尤其要反復(fù)漂洗粘度計(jì)的毛細(xì)管部分，再用1mol·dm-3NaNO3洗1～2次，然后由A管加入約15mL1mol·dm-3NaNO3溶液。用同法測(cè)定溶劑流出的時(shí)間t0。實(shí)驗(yàn)完畢后，清洗粘度計(jì)先將洗液灌入粘度計(jì)內(nèi)，并反復(fù)抽洗毛細(xì)管部分。然后將洗液倒入專用瓶中，再依次用自來水、蒸餾水洗滌干凈，烘干備用。溶劑流出時(shí)間的測(cè)定用蒸餾水漂洗粘度計(jì)，尤其要反復(fù)漂洗粘度計(jì)21五、數(shù)據(jù)處理1.將所測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填入下表中原始溶液濃度c0

(g·cm-3)；恒溫溫度

℃溶劑流出時(shí)間t0_______、_________、________sc(g·cm-3)t1/st2/st3/st平均/sηrlnηrηspηsp/clnηr/cc1c2c3c42.作ηsp/c~c和lnηr/c~c圖，并外推到c→0，由截距求出[η]。3.計(jì)算聚乙烯醇的粘均分子量M。五、數(shù)據(jù)處理1.將所測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填入下表中原始溶液濃22六、注意事項(xiàng)粘度計(jì)必須潔凈，聚乙烯醇溶液中若有絮狀物不能將它移入粘度計(jì)中。實(shí)驗(yàn)過程中恒溫槽的溫度要恒定，溶液每次稀釋混合均勻，恒溫后才能測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)溶液的稀釋是直接在粘度計(jì)中進(jìn)行的，因此每加入一次溶劑進(jìn)行稀釋時(shí)必須混合均勻，并抽洗各部。實(shí)驗(yàn)過程中恒溫槽的溫度要恒定，溶液每次稀釋恒溫后才能測(cè)量。粘度計(jì)要垂直放置，實(shí)驗(yàn)過程中不要振動(dòng)粘度計(jì)，否則將影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。六、注意事項(xiàng)粘度計(jì)必須潔凈，聚乙