8黏度法測(cè)定高聚物的分子量

1、2021-11-51三峽大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院化學(xué)系物理化學(xué)教研室三峽大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院化學(xué)系物理化學(xué)教研室2021-11-52 了解黏度法測(cè)定高聚物摩爾質(zhì)量的基本原理了解黏度法測(cè)定高聚物摩爾質(zhì)量的基本原理和公式和公式 掌握用厄布洛德掌握用厄布洛德(ubbelohde)黏度計(jì)黏度計(jì)（伍式或（伍式或?yàn)跏剑跏剑y(cè)定高聚物溶液黏度的原理與方法測(cè)定高聚物溶液黏度的原理與方法 測(cè)定測(cè)定聚乙烯醇？聚乙烯醇？的相對(duì)分子質(zhì)量的平均值的相對(duì)分子質(zhì)量的平均值2021-11-53 溶液的黏度 0 純?nèi)軇ざ?，同溫?0 sp 增比黏度 r 相對(duì)黏度00sp0r1rsp2021-11-54在在足夠稀的高聚物溶液

2、足夠稀的高聚物溶液中，中， lnr/c-c和和 sp/c-c之間之間分別符合下述經(jīng)驗(yàn)公式分別符合下述經(jīng)驗(yàn)公式cc2sp ccr2ln sp/c 比濃黏度；比濃黏度； r/c 比濃對(duì)數(shù)黏度比濃對(duì)數(shù)黏度 特性黏度，與濃度無(wú)關(guān)特性黏度，與濃度無(wú)關(guān)2021-11-55式中，式中， 和和 分別稱(chēng)分別稱(chēng)為為huggins和和kramer常數(shù)。這是兩個(gè)直線常數(shù)。這是兩個(gè)直線方程，因此我們獲得方程，因此我們獲得的方法，如圖的方法，如圖2所所示。示。圖圖2 2 外推法求外推法求 2021-11-56 一種方法是以一種方法是以sp/c 對(duì)對(duì)c作圖，外推到作圖，外推到c0的截的截距值；距值； 另一種是以另一種是以l

3、nr/c對(duì)對(duì)c作圖，也外推到作圖，也外推到c0的的截距值，兩條線應(yīng)會(huì)合于一點(diǎn)，這也可校核實(shí)截距值，兩條線應(yīng)會(huì)合于一點(diǎn)，這也可校核實(shí)驗(yàn)的可靠性。驗(yàn)的可靠性。2021-11-57 在一定溫度和溶劑條件下，在一定溫度和溶劑條件下，特性黏度特性黏度和和高聚物摩爾質(zhì)量高聚物摩爾質(zhì)量m之間的關(guān)系通常用帶有兩個(gè)參之間的關(guān)系通常用帶有兩個(gè)參數(shù)的數(shù)的mark-houwink 經(jīng)驗(yàn)方程式來(lái)表示：經(jīng)驗(yàn)方程式來(lái)表示： mk 式中，式中，m為黏均摩爾質(zhì)量；為黏均摩爾質(zhì)量；k為比例常數(shù)；為比例常數(shù)； 是與分子是與分子形狀有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。形狀有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。k和和值與溫度、聚合物、溶劑性質(zhì)值與溫度、聚合物、溶劑性質(zhì)有關(guān)，也

4、和分子量大小有關(guān)。有關(guān)，也和分子量大小有關(guān)。k值受溫度的影響較明顯，而值受溫度的影響較明顯，而 值主要取決于高分子線團(tuán)在某溫度下，某溶劑中舒展的值主要取決于高分子線團(tuán)在某溫度下，某溶劑中舒展的程度，其數(shù)值介于程度，其數(shù)值介于0.51之間。之間。2021-11-58 k與與的數(shù)值可通過(guò)其它絕對(duì)方法確定，例如的數(shù)值可通過(guò)其它絕對(duì)方法確定，例如滲透壓法、光散射法等，由黏度法只能測(cè)定滲透壓法、光散射法等，由黏度法只能測(cè)定?？梢钥闯隹梢钥闯龈呔畚锬栙|(zhì)量的測(cè)定最后歸結(jié)為特性高聚物摩爾質(zhì)量的測(cè)定最后歸結(jié)為特性黏度黏度的測(cè)定的測(cè)定。本實(shí)驗(yàn)采用毛細(xì)管法測(cè)定黏度，。本實(shí)驗(yàn)采用毛細(xì)管法測(cè)定黏度，通過(guò)測(cè)定一定體積的

5、液體流經(jīng)一定長(zhǎng)度和半徑的通過(guò)測(cè)定一定體積的液體流經(jīng)一定長(zhǎng)度和半徑的毛細(xì)管所需時(shí)間而獲得。毛細(xì)管所需時(shí)間而獲得。2021-11-59ltvmvlthgr 884 式中，式中，為液體的黏度；為液體的黏度；為液體的密度；為液體的密度；l為毛細(xì)管為毛細(xì)管的長(zhǎng)度；的長(zhǎng)度；r為毛細(xì)管的半徑；為毛細(xì)管的半徑；t為為v體積液體的流出時(shí)間；體積液體的流出時(shí)間；h為流過(guò)毛細(xì)管液體的平均液柱高度為流過(guò)毛細(xì)管液體的平均液柱高度；v為流經(jīng)毛細(xì)管的液為流經(jīng)毛細(xì)管的液體體積；體體積；m為毛細(xì)管末端校正的參數(shù)為毛細(xì)管末端校正的參數(shù)(一般在一般在r/l 1時(shí)，可時(shí)，可以取以取m=1)。 所使用的烏氏黏度計(jì)如圖所使用的烏氏黏度計(jì)

6、如圖3所示，當(dāng)液體在重所示，當(dāng)液體在重力作用下流經(jīng)毛細(xì)管時(shí)，其遵守泊肅葉力作用下流經(jīng)毛細(xì)管時(shí)，其遵守泊肅葉(poiseuille)定律定律2021-11-510 對(duì)于某一只指定的黏度計(jì)而言，上式中許對(duì)于某一只指定的黏度計(jì)而言，上式中許多參數(shù)是一定的，因此可以改寫(xiě)成多參數(shù)是一定的，因此可以改寫(xiě)成tbat 式中，式中，b1，當(dāng)流出的時(shí)間，當(dāng)流出的時(shí)間t在在2min左右左右(大于大于100s)，該第，該第二項(xiàng)二項(xiàng)(亦稱(chēng)動(dòng)能校正項(xiàng)亦稱(chēng)動(dòng)能校正項(xiàng))可以忽略，即可以忽略，即at。又因通常測(cè)定是。又因通常測(cè)定是在稀溶液中進(jìn)行在稀溶液中進(jìn)行(c110-2gcm-3)，溶液的密度和溶劑的密度，溶液的密度和溶劑的

7、密度近似相等，因此可將近似相等，因此可將r寫(xiě)成寫(xiě)成2021-11-51100ttr 式中，式中，t為測(cè)定溶液黏度時(shí)液為測(cè)定溶液黏度時(shí)液面從面從a刻度流至刻度流至b刻度的時(shí)間；刻度的時(shí)間；t0為為純?nèi)軇┝鬟^(guò)的時(shí)間。所以純?nèi)軇┝鬟^(guò)的時(shí)間。所以通過(guò)測(cè)通過(guò)測(cè)定溶劑和溶液在毛細(xì)管中的流出定溶劑和溶液在毛細(xì)管中的流出時(shí)間，從上式求得時(shí)間，從上式求得r，再由圖，再由圖2求求得得圖圖3 3 烏氏黏度計(jì)烏氏黏度計(jì) 2021-11-512恒溫槽1套；黏度計(jì)1支；分析天平1臺(tái)；移液管(10ml，2支、5ml，1支)；聚乙烯醇)；nano3(3moldm-3、1moldm-3) 2021-11-5131. 黏度計(jì)的洗

8、滌：黏度計(jì)的洗滌：先用熱洗液(經(jīng)砂心漏斗過(guò)濾)將黏度計(jì)浸泡，再用自來(lái)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。2. 調(diào)節(jié)恒溫槽溫度至調(diào)節(jié)恒溫槽溫度至(30.00.1)，在黏度計(jì)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(méi)g球，并用吊錘檢查是否垂直 2021-11-5143. 溶液流出時(shí)間的測(cè)定：溶液流出時(shí)間的測(cè)定： 用移液管分別吸取已知濃度的聚丙烯胺溶液10ml和nano3溶液(3moldm-3)5ml，由a管注入黏度計(jì)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(cè)定。2021-11-515 將將c管用夾子夾緊

9、使之不通氣，在管用夾子夾緊使之不通氣，在b管處用洗耳球?qū)⒐芴幱孟炊驅(qū)⑷芤簭娜芤簭膄球經(jīng)球經(jīng)d球、毛細(xì)管、球、毛細(xì)管、e球抽至球抽至g球球2/3處，解去處，解去c管管夾子，讓夾子，讓c管通大氣，此時(shí)管通大氣，此時(shí)d球內(nèi)的溶液即回入球內(nèi)的溶液即回入f球，使球，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)面流經(jīng)a刻度時(shí)，立即按停表開(kāi)始記時(shí)間，當(dāng)液面降至刻度時(shí)，立即按停表開(kāi)始記時(shí)間，當(dāng)液面降至b刻度時(shí)，再按停表，測(cè)得刻度刻度時(shí)，再按停表，測(cè)得刻度a、b之間的液體流經(jīng)毛細(xì)之間的液體流經(jīng)毛細(xì)管所需時(shí)間。重復(fù)這一操作至少三次，它們間相差不大管所需

10、時(shí)間。重復(fù)這一操作至少三次，它們間相差不大于于0.3s，取三次的平均值為，取三次的平均值為t12021-11-516 然后依次由a管用移液管加入5ml、5ml、10ml、15ml nano3溶液(1moldm-3)，將溶液稀釋?zhuān)谷芤簼舛确謩e為c2、c3、c4、c5，用同法測(cè)定每份溶液流經(jīng)毛細(xì)細(xì)管的時(shí)間t2、t3、t4、t5。應(yīng)注意每次加入應(yīng)注意每次加入nano3溶液后，要充分混合均勻，并抽溶液后，要充分混合均勻，并抽洗黏度計(jì)的洗黏度計(jì)的e球和球和g球，使黏度計(jì)內(nèi)溶液各處的濃度相球，使黏度計(jì)內(nèi)溶液各處的濃度相等。等。2021-11-5174. 溶劑流出時(shí)間的測(cè)定溶劑流出時(shí)間的測(cè)定：用蒸餾水洗凈

11、黏度計(jì)，尤其要反復(fù)流洗黏度計(jì)的毛細(xì)管部分。用1moldm-3 nano3溶液洗12次，然后由a管加入約15ml 1moldm-3 nano3溶液。用同法測(cè)定溶劑流出的時(shí)間t0 實(shí)驗(yàn)完畢后，黏度計(jì)一定要用蒸餾水洗干凈。2021-11-518 高聚物在溶劑中溶解緩慢，配制溶液時(shí)必須保證其完全溶解，否則會(huì)影響溶液起始濃度，而導(dǎo)致結(jié)果偏低。 黏度計(jì)必須潔凈，高聚物溶液中若有絮狀物不能將它移入黏度計(jì)中。 本實(shí)驗(yàn)中溶液的稀釋是直接在黏度計(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e球和g球。 2021-11-519 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中恒溫槽的溫度要恒定，溶液每次實(shí)驗(yàn)過(guò)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。稀釋恒溫后才能測(cè)量。 黏度計(jì)要垂直放置，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不要振動(dòng)黏黏度計(jì)要垂直放置，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不要振動(dòng)黏度計(jì)，否則影響結(jié)果的準(zhǔn)確性度計(jì)，否則影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。2021-11-5201.將所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填入下表中：將所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填入下表中： 流出時(shí)間測(cè)量值流出時(shí)間測(cè)量值平均平均時(shí)間時(shí)間值值123溶劑溶劑t0=溶溶液液c=1/2t1=c=1/3t2=c=1/