粘度法测定粘度法测定高聚物平均摩尔质量高聚物平均摩尔质量实验目的实验目的 用粘度法测定聚乙烯醇的平均摩尔质量 掌握测量原理 了解乌氏粘度计特点，掌握其使用方法表1 测定高聚分子量相应的分析方法分析测定方法高聚分子量 (Mr) 端基分析3104 沸点升高，凝固点降低，等温 蒸馏3104渗透压104106 光散射104107 超离心沉降及扩散104107 粘度法104107分子量是表征化合物特性的基本参数之一。但高聚 物分子量大小不一，参差不齐，一般在103107之 间，所以通常所测高聚物的分子量是平均分子量。 测定高聚分子量的方法很多，对线型高聚物，各方 法适用的范围如表1所示。 实验原理实验原理高聚物的摩尔质量的对其性能有很大的影响，通过摩尔质量的测定可了解高聚物的性能，并控制聚合条件以获得 优良产品。在某一温度下，高聚物溶液的粘度比纯溶剂的粘度0 大，粘度增加的分数为增比粘度spr称为相对粘度，是整个溶液的粘度行为。sp意味着扣除 了溶剂分子间的内摩擦效应，仅考虑溶剂与溶质分子之间 以及溶质分子间的相互作用。sp随高聚物浓度增加而增大 。常用sp/c，称为比浓粘度比浓粘度随溶液浓度c变化。当溶液无限稀(c0)时时，溶质质分子 间间内摩擦效应应可以忽略不计计，只存在溶剂剂分子与溶质质分子间间 的内摩擦作用，sp/c趋趋于固定极限值值为特性粘度，可由sp/c-c图用外推法求出。实验表明 sp/c 与的关系用经验公式表示为故作sp/c-c图，外推后由sp/c轴上的截距可求。浓度不太大时，经验公式可表示为ln/c = + 2c (3) 这样sp/c及ln/c对c作图，得两条直线。这两条直线 在纵轴上相交于一点，可求出值。的单位是浓 度倒数。与高聚物平均摩尔质量的关系为 = M其中，和为经验方 程的两个参数。一定 温度，一定的高聚物 体系为常数。M为平均摩尔质量。同一温度下，对纯溶剂和45个不同浓度的溶液进 行流出时间的测定后，可计算出相应r和sp，再作 图外推求出，最后由 = M （4）及经验常数、求算平均摩尔质量M。本实验用毛细管粘度计测定高聚物溶液的粘度。在 稀溶液中（浓度小于10gL-1），溶剂与溶液的密度近似为相等，可得实验步骤实验步骤 恒温槽的调节高聚物溶液粘度的温度系数较大，如果温度控制 波动较大，会使液体流出时间的重现性差，或作图 线性不好。严格调整恒温槽温度在(30.00.1)0C范 围内。 粘度计的选择和洗涤使用乌氏粘度计能在粘度计内进行逐步 稀释，适合连续测定不同浓度溶液的粘度 。由所用溶剂的粘度选择毛细管r与管E体 积的大小，使流出时间不少于100s。对于 溶剂水，毛细管径为0.57mm，E球体积为 4ml。粘度计应用洗液浸泡后，再依次用 自来水、蒸馏水冲洗，最后用乙醇淌洗后 真空干燥备用。将清洁干净的粘度计B管、C管口导上乳胶管 后垂直放入恒温槽中。恒温水面应浸没G球。调节夹粘度计的夹具使粘度计毛细管垂直一次吸取5ml聚丙烯酰胺水溶液，从A管注入 ，夹住C管口的乳胶管，在B管上用洗耳球来回 推拉，使溶液混合均匀，设浓度为c1,恒温10min。溶液流出时间的测定C管不通大气，由B管抽气，溶液从F球经D球、 毛细管、E球抽至G球2/3处。松开C管处夹子，使C 管通大气，D球中液体即回入F球。毛细管以上液体 悬空并开始下落。当液面流经a刻度立即按下表开 始计时，当液面将到b刻度时，再按停表，读取a、 b刻度间液体流经毛细管所需时间t1，重复3次，时 间相差不得超过0.5s。依次由A管分别注入5ml、10ml、15ml 、20ml 蒸馏水，将高聚物稀释为c2、c3、c4、 c5 ，同法测 定流出时间t2、t3、t4、 t5 。每次加入蒸馏水后，应 混合均匀后抽洗毛细管3次，恒温10 min倾去高聚物溶液，用自来水、蒸馏水淌洗净粘度计后。加入约15ml蒸馏水，恒温10min后测定流出时间t0实验完毕，倾去溶液，洗净粘度计，用乙醇淌洗，放置干燥。溶剂流出时间的测定数据记录和处理 记录并计算高聚物名称、试样浓度、恒温温度、 溶剂、流出时间、平均值、r、lnr、lnr/c、 sp/c。 作sp/c-c以及ln/c-c图，外推以c0求出。 由(4)求出聚丙烯酰胺的平均摩尔质量M。30C 时，参数 = 3.7310-4，=0.66实验温度大气压Pa 被测溶液流出时间 t(s)hrhsplnhrhsp/c lnhr/c1 次2 次3 次平 均溶 剂 t0=h0= 溶液*c0 为5g/L注意：注意： 液体粘度的温度系数均较大，实验中应严格控制 温度的恒定，否则难以获得重现结果。 粘度计系玻璃仪器，在洗涤、安放及使用过程中 应仔细，避免损坏。 因高聚物粘度较大，用移液管取样前应用溶液淌 洗几次。取样将溶液放入粘度计F球时，应避免试 液沿管壁淌下。溶液放完移液管应多滞留一段时 间，使移液管中残留液尽可能少，并认真混合溶 液使浓度均匀。 实验完毕应立即清洗粘度计及所用移液管，以免 高聚物溶液干涸后阻塞毛细管及移液管注意：注意： 粘度计要保持垂直状态。 在抽溶液时，不得把溶液带入洗耳球内，否则要重作。 不要将洗耳球球内的杂物落在粘度计内，以免毛细管堵 塞。 三管粘度计易折，一般只拿较粗的A管。若三管一把抓 ，一不小心稍用劲，便折断了。在B管或C管上接乳胶 管时，应在管的外圈加少许水作润滑剂；此外，两手要 近距离操作，作用力要在一直线上。 实验完毕，倒出粘度计内的蒸馏水，去掉B管和C管上 的乳胶管，将仪器试剂还原。拔掉恒温装置的电源插头 ，但不能关继电器上的开关。思考题 1乌氏粘度计中C管有何作用？本实验能否采用U型粘度计（即减去C管）？2粘度计的毛细管的粗细对实验结果有何影响？3试推导 。4若要求hr测定精确度达到0.2%，则恒温槽的温度需恒定在什么范围？试用水的粘度的温度系数解释之。 5若把溶液带到了乳胶管内，对结果有何影响？6测量蒸馏水的流出时间时，加蒸馏水的量是否要准确测量？讨论高聚物分子链在溶液中所表现得出的一些行为会影响 的测定。如某些高分子链有相互排斥作用，随c的减少， sp/c却反常的增大，这称作聚电解质行为。通常可加入少量小分子电解质作为抑制剂，利用同离子效应抑制聚电解质行 为。又如某些高聚物在溶液中会发生降解，会使和M结果偏低，可加入少量的抗氧化剂以抑制降解。温度的波动可直接影响到溶液粘度的测定，因此恒温槽的控温精度是很重要的。一般而言，对于不同的溶剂和高聚 物，温度波动对粘度的影响程度不同。=AeB/RT 此外溶液浓度选择不当或浓度不准确，测量过程中因微粒杂质局部堵 塞毛细管而影响流经时间及毛细管垂直发生改变等都对作图 线性产生较大的影响在数据处理时会遇到一些反常现象，如图中K和hsp/c的值与大分子物的结构 和其在溶液中的形态有关而式ln/c = + 2c基 本上是数学运算式，含义不太明确。因此遇到上述 情况，应以式的hsp/c c关系为基准求大分子物的 分子量。