中国石油大学中国石油大学（化学原理（化学原理 II）实验报告实验报告实验日期：实验日期： 成绩：成绩： 班级：班级： 学号：学号： 姓名：姓名： 教师：教师： 同组者：同组者： 聚合物分子量的测定聚合物分子量的测定黏度法黏度法一、实验目的一、实验目的 学会一种测定分子量的方法。 二、实验原理二、实验原理 由于聚合物具有多分散性，所以聚合物的分子量是一个平均值。有许多测 定分子量的方法（如光散射法、渗透压法、超速离心法、端基分析法等），但简 单、而使用范围又广的是粘度法。 由粘度法测得的聚合物的分子量叫粘均分子 量，以 “”表示。粘度法又分多点法和一点法：vM 1、多点法 多点法测定聚合物粘均分子量的计算依据是：（7-1） vkM 式中: 特性粘数；k,-与温度和溶剂有关的常数；-聚合物的粘均分子质量；vM若设溶剂的粘度为0,聚合物溶液浓度为 c(100mL 所含聚合物的克数表示)时的粘 度为，则聚合物溶液粘度与浓度间有如下关系：（7-2）200 SPkccc（7-3）20ln( /)ln rccc 以SP /c,Inr/c 对 c 作图，外推直线至 c 为 0（参考图 71）求，即、（7-4）00 limlimSPrccLn cc 图图7-1 特性粘数特性粘数的求法的求法 由于 k、是与温度、溶剂有关的常数，所以对一定温度和特定的溶剂，k、有确定的数值。例如，30时，以 1mol/L 硝酸钠溶液作溶剂，用粘度法测定聚丙烯酰胺 粘均分子量的经验式可表示如下：（7-5）2/34 3.73 10 M即：（7-6）53/21.40 10 vM因此， 只要测定不同浓度下聚合物溶液的粘度， 即可通过上述的数据处理，求出聚合物的粘均分子量。vM2、单点法 对低浓度的聚合物溶液，其特性粘数可由下式计算:（7-7）1 (ln)2SPrc实验时，只要测定一个低浓度的聚合物溶液的相对粘度，即可由式 77 求 得所测试样的特性粘数。本实验采用如图 7-2 所示的乌氏粘度计测定聚合物溶液在不同浓度下的粘度。 这种粘度计的具体用法参考下述步骤。图图7-27-2 乌氏粘乌氏粘度度计计1 1，2 2，3 3支管；支管；5 5，8 8，9 9玻璃玻璃管管；4 4，6 6刻刻度；度；7 7毛毛细细管管三、仪器与药品三、仪器与药品 1仪器 乌氏粘度计，秒表，吸耳球，恒温箱，移液管，容量瓶。2药品 聚丙烯酰胺（工业品），硝酸钠（分析纯），蒸馏水。 四、实验步骤四、实验步骤1测定溶液的 t0用移液管移取 20mL/L 硝酸钠溶液由支管 3 加到已洗净、烘干的粘度计的球 9 中， 然后将粘度计固定在已调至 30的恒温槽中，恒温约 15min，即可按下述方法测定：先用左手的拇指和中指将粘度计的支管 1 捏住， 用食指将支管 1 的管口堵住，然后用洗耳 球从支管 2 的管口将溶液吸至刻度 4 以 上的粗直径部分， 在将食指松开的同时将洗耳球 从管口移开，这时球 8 中的溶 液因支管 1 通大气即迅速流回球 9，而支管 2 中的刻度 4 以上的溶液则通过毛细 管 7 慢慢流回球 9，用秒表测定溶液液面经过刻度 4 与 6 所需要的时间。重复数次，取平均值，作为 1mol/L 硝酸钠溶液的液面流经粘度计 4 与 6 两刻 度的时间 t0。测定后，将粘度计的溶液倒出，先后用自来水、蒸馏水洗净，然后烘干、备用。2测定不同浓度的聚丙烯酰胺溶液的 t用移液管将 10mL 浓度为 0.4g/100mL 的聚 丙烯酰胺溶液和 10mL 2mol/L 硝酸钠（为 什么用 2mol/L 硝酸钠而不是 1mol/L 硝 酸钠）经支管 3 加入已洗净、烘干的粘度计的球9 中。摇动球 9，使加入的溶液均匀混合。然后将粘度计固定在 30的恒温槽中，恒温约 15min 后，用上述方法测定聚丙烯酰胺溶液的液面流经 4 与 6 两刻度间的时间 t1。用同样的方法， 依次向球 9 加入 10mL、 10mL、 20mL、 20mL、 1molL 硝酸钠溶液 （为 什么用 1mol/L 硝酸钠而不是 2mol/L 硝酸钠？）进行稀释，每稀释一次，都要摇匀，并测该浓度的聚丙烯酰胺溶液的液面流经 4 与 6 两刻度的时间。由此得 t2、t3、t4、t5。全部测定结束后，将球 9 的溶液倒出，先后用自来水、蒸馏水洗净，然后烘干，备下次使用。 五五. .结果处理结果处理计算各溶液的浓度c及（ 即 ）及 （即）的数值。SP c00tt ctlnr c0ln( /)t t c1、以、对c作图，将直线外推至浓度为 0 处，从两直线的交点求SP clnr c得。2、由计算聚丙烯酰胺的粘均分子量。vM3、用最后一点（溶液浓度最稀的点）的粘度，用一点法求出特性粘数，并与外推求 得的特性粘数作比较，说明一点法是否适用。测得数据如下表：溶液时间(s)实验数据1molL-1NO3t0=87.5887.5887.7387.43PAM0.01g/100mlt=93.2993.8193.0593.00由数据可得：=（87.58+87.73+87.43）/3=87.58(s)0tt=(93.81+93.05+93.00)/3=93.29 (s)则12. 629.9301. 058.8729.930cttt cSP32. 601. 0)58.87/29.93ln()/ln(ln0ctt cr22. 6232. 612. 6)ln(21rspc62/352/351017. 222. 61040. 11040. 1 VM故PAM的相对分子质量为61017. 2六六. .思考题思考题 1 总结聚合物分子量的测定方法，并说明各方法的适用范围。(1).光散射法利用光的散射性质测定分子量。 (2).沸点升高和冰点下降在溶剂中加入不挥发性溶质后，溶液的蒸汽压下降，导致溶液的沸点高于纯溶剂，冰点低于纯溶剂，这些性质的改变值都 正比于溶液中溶质分子的数目。 (3).端基分析法线型聚合物的化学结构明确而且分子链端带有可供定量化学分析的基团则测定链端基团的数目，就可确定已知重量样品中的大分子链数目。用端基分析法测得的是数均相对摩尔质量。 (4).粘度法，通过测量计算的聚合物特性粘度来求出聚合物的粘均分子量。2粘度法测定聚合物的分子量时为什么要加硝酸钠？用其他的盐可以否？ 答：(1)聚丙烯酰胺不能用水作溶剂，可以用盐溶液。 (2) 可以用其他不使聚丙烯酰胺水解的盐，但是必须把第一步的盐也 更换成相同的盐， 3用多点法测定分子量时，聚合物的浓度应如何决定？ 答：应该由溶剂与聚合物的量决定。七实验总结：通过本实验，我学会了一种测量分子量的方法，这个实验虽然简单，但 是需要点耐心，还有眼力，要尽量测得的数据准确些。 八八. .附录附录 本实验溶液的配制方法 1.1mol/L 硝酸钠 将准确称取的 85.05g 硝酸钠溶于蒸馏水中，然后用容量瓶将它稀释至 1000mL。 2.2mol/L 硝酸钠 将准确称取的 170.10g 硝酸钠溶液蒸馏水中，然后用容量瓶将它稀释至 1000mL。 3.0.4g/100mL 的聚丙烯酰胺溶液。 准确称取经纯化、干燥的聚丙烯酰胺 0.4g 溶于蒸馏水中，然后用容量瓶将 它稀释至 100mL。