聚合物摩尔质量测定——粘度法.doc

聚合物摩尔质量的测定——粘度法 （2）掌握毛细管黏度计的使用方法，测定聚合物的黏均相对分子质量。 二、实验原理 黏度是液体流动时内摩擦力大小的反映。对聚合物溶液有 sp＝= r-1????????? ????????????（1） 式中为sp增比浓度；为聚合物溶液的黏度；0为纯溶剂黏度；r为相对黏度 比浓黏度/c和比浓对数黏度（ln r）/c与高分子溶液浓度c的关系为： =[]+k/[]2c ????????????(2) =[]+k//[]2c?????????? ?（3） 其中：[η]为特征黏度，它决定于溶剂的性质和聚合物的形态及大小。 对同一聚合物，两直线方程外推交于一点,所得截距即为特征黏度[]；[η]值随聚合物的摩尔质量有规律变化。 特征黏度与聚合物摩尔质量的关系为： ???????? []=k???? ??????????????????（4） 式中：M为黏均相对分子质量；k和是与温度、聚合物及溶剂性质有关的常数。 液体黏度的测定方法有落球法、转筒法和毛细管法。前两者是与高、中黏度的测定。后者适用于较低黏度的测定。本实验采用毛细管法。当液体在重力作用下流经毛细管黏度计时，遵守Poiseuile公式： ?????? ???????????????????????????（5） 对某一给定毛细管黏度计，式可改写为： ???????????? ????????????????????（6） 式中，当B〈1，t〉100s时，第二项可以忽略。通常测定在稀溶液中进行（c〈1g/ml），溶剂与溶液密度近似相等，则有： ???????? ?????????????（7） 式中t和t0分别为溶液和纯溶剂的流出时间。 毛细管黏度计（如图） 实验中，测出不同浓度下聚合物对应的相对黏度，则可求出sp、 /c、 （ln r）/c 。以/c或（ln r）/c对c作图外推得[]。在查得k和后，根据式（4）计算聚合物的黏均分子量。 三、实验仪器与试剂 封闭式毛细管黏度计、超级恒温水浴槽、10ml带刻度吸量管（2支）、秒表。 高纯水、0.5g/100ml聚乙烯醇。 四、实验步骤 1、准备工作 将恒温水浴槽设置为25℃，将内壁洁净的毛细管黏度计连接在恒温水浴槽上。装置如图 2、聚合物溶液黏度流出时间ti的测定 （1） 在黏度计中注入10mL聚乙烯醇溶液，预热5min。 （2） 测量时，将黏度计沿d管一侧放倒，使粘度计中聚乙烯醇溶液由b球全部进入a球，再顺时针抬起粘度计45角度，使a球顺利流入定体积c球，并注满。多余溶液及液表面气泡由f管流入b球，观察记录液面通过e1、e2刻度线时所用的时间，即为要测得t1（平行测量两次，误差＜0.5秒）。 （3）??? 5ml高纯水，混匀后预热5min后，按（2）中方法测量溶液流出时间t2（平行测量两次）。 （4）??? 10ml二次水，混匀后预热5min后，按（2）中方法测量溶液流出是间t3（平行测量两次）。 3、水黏度流出时间t0的测定 用高纯水洗黏度计3次，尤其注意，每次每次必须洗涤到c球及毛细管h，再向黏度计中注入10ml高纯水，同步骤2--（2）测其流出时间t0。 4、粘度计最后清洗处理 测完后，倾净计内水，加入5ml左右丙酮，萃取管内残余水珠，将计内废液倒入回收瓶中，取开黏度计活塞，侧到放置于实验台上。 ? ? 五、原始数据记录 待测液 t(s) ηri ηspi ci(g/100ml) ηspi/ci(ml/g) ti1(s) ti2(s) ti(s) 聚乙烯醇 211.72 211.69 211.70 1.5662 0.5662 0.5 1.1324 加5ml水 187.62 187.31 187.46 1.3868 0.3868 0.33 1.1721 加10ml水 168.53 168.10 168.31 1.2452 0.2452 0.25 0.9808 高纯水 135.22 135.13 135.17 ? ? ? ? ? 六、结果分析 根据实验数据以ηsp/c对c作图，如下所示： ? t ? 由图知[η]=0.9992。又知聚乙烯醇以水做溶剂在25℃下k=2.0×104，α=0.67 再由[]=k可求出Mη： Mη=([η]/K)1/α=(0.9992/0.0002) 1/0.67=331279.1 说明：在作图时，三个点不在同一直线上，而点（0.5，1.3124）在测量时的时间误差最小，因此让直线通过该点及另外两点的中点。 七、注意事项 1、每次装入溶液后，须混匀且预热5min,确保在溶液各部分温度一定的条件下测定溶液的流出时间。 2、测待测液时，毛细管黏度计须加盖空心塞，以防落入微尘，影响流出时间的测定。 3、在测定时应使水浴槽的制冷开关一直开着，以确保恒温。