特性粘度的測(cè)試

1、實(shí)驗(yàn)二 烏氏粘度計(jì)測(cè)定聚合物的特性粘度一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?粘度法是測(cè)定聚合物分子量的相對(duì)方法，此法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，且具有較好的精確度，因而在聚合物的生產(chǎn)和研究中得到十分廣泛的應(yīng)用。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)要求掌握粘度法測(cè)定高聚物分子量的基本原理、操作技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法。二、實(shí)驗(yàn)原理分子量是表征化合物特征的基本參數(shù)之一。但高聚物分子量大小不一，參差不齊，一般在103107 之間，所以通常所測(cè)高聚物的分子量是平均分子量。測(cè)定高聚分子量的方法很多，本實(shí)驗(yàn)采用粘度法測(cè)定高聚物分子量。高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液體在流動(dòng)時(shí)存在著內(nèi)摩擦。在測(cè)高聚物溶液粘度求分子量時(shí)，常用到下面一些名詞。如果高聚物分子的分子量愈大

2、，則它與溶劑間的接觸表面也愈大，摩擦就大，表現(xiàn)出的特性粘度也大。特性粘度和分子量之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為： 式中，M 為粘均分子量；K為比例常數(shù)；alpha是與分子形狀有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。K和alpha值與溫度、聚合物、溶劑性質(zhì)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alpha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)值解與0.51 之間。K 與alpha 的數(shù)值可通過(guò)其他絕對(duì)方法確定，例如滲透壓法、光散射法等，從粘度法只能測(cè)定。在無(wú)限稀釋條件下因此我們獲得的方法有二種；一種是以sp/C對(duì)C 作圖，外推到C0 的截距值；另一種是以lnr/C對(duì)C作圖，也外推到C0 的截距，兩

3、根線會(huì)合于一點(diǎn)。方程為：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)管流出發(fā)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(guò)泊肅葉公式計(jì)算粘度。(m=1)。對(duì)于某一只指定的粘度計(jì)而言，（4）可以寫(xiě)成下式省略忽略相關(guān)值，可寫(xiě)成：式中，t 為溶液的流出時(shí)間；t0為純?nèi)軇┑牧鞒鰰r(shí)間?？梢酝ㄟ^(guò)溶劑和溶液在毛細(xì)管中的流出時(shí)間，從(6)式求得r，再由圖求得。三、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料主要儀器：恒溫玻璃水?。ò娂訜崞?、電動(dòng)攪拌器、溫度計(jì)、感溫元件和溫度控制儀）、 三管烏式粘度計(jì) 、 秒 表 、洗 耳 球、 250ml 三角燒瓶、 20ml移液管、40

4、 ml砂芯漏斗 主要原料：溶劑（分析純）和 聚合物自選四、實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試1. 試樣準(zhǔn)備： 按溶劑選擇原則選擇待測(cè)高聚物的溶劑。從手冊(cè)查所選高聚物/溶劑對(duì)在特定溫度下Mark-Houwink方程中的K和值。        預(yù)先在容量瓶?jī)?nèi)配制精確體積的溶液。濃度選擇要使溶液和純?nèi)軇┝鹘?jīng)烏氏粘度計(jì)上兩刻度線之間C球的時(shí)間比約為1.22.0。2. 溫度調(diào)節(jié)： 圖1 烏式粘度計(jì) 恒溫水浴溫度控制 在25±0.1，注意粘度計(jì)要放在離攪拌器較遠(yuǎn)的地方，這樣溫度波動(dòng)對(duì)粘度計(jì)的影響較小。3. 測(cè)定流出時(shí)間： 將洗凈烘干的烏

5、氏粘度計(jì)（圖1）垂直放在恒溫水浴中，使G球完全浸沒(méi)在水面下，由A管用G2耐酸度漏斗過(guò)濾1015毫升苯溶劑于粘度計(jì)中，恒溫10分鐘左右，B、C兩管各套一膠管，用吸球從B管的膠管將溶劑吸至G球一半，取下吸液球，開(kāi)啟C管，使空氣進(jìn)入D球，以秒表記錄溶劑流經(jīng)a、b刻線間的時(shí)間，重復(fù)三次，其誤差不得超過(guò)0.2秒，取平均值為溶劑的流出時(shí)間t0，倒去溶劑。 用漏斗將已配好的試液過(guò)濾一半于粘度計(jì)內(nèi)，用吸液球抽吸到G球23次后將溶液倒掉，剩下一半于粘度計(jì)中，測(cè)定其流出時(shí)間，重復(fù)三次取平均時(shí)間t4 計(jì)算 ：1）sp的計(jì)算： 根據(jù)所測(cè)的t和t0數(shù)據(jù)由公式r=t/t0計(jì)算r，再由公式sp=r1計(jì)算出sp。2）粘均分子

6、量計(jì)算： sp/C及l(fā)nr/C作圖外推得到值，由將聚合物溶液在25時(shí)的，K之值代入經(jīng)驗(yàn)公式： =K M 即可求得試樣的粘均分子量五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1數(shù)據(jù)記錄2 作圖由回歸直線截矩得 3 由公式代入數(shù)據(jù)得六、 思考題1.烏式粘度計(jì)測(cè)量聚合物分子量有何優(yōu)點(diǎn)?2.為什么在配制試樣溶液時(shí)需用移液管正確量取混合溶劑于錐形瓶中，而將溶劑或溶液倒入粘度計(jì)中時(shí)不需正確量取?3.在本實(shí)驗(yàn)中影響數(shù)據(jù)正確性的關(guān)鍵是什么? 高聚物溶劑體系的- M關(guān)系式 高聚物 溶劑 t/ 103K/dm3·kg-1 分子量范圍M×10-4 聚丙烯酰胺       聚丙烯腈 聚甲基丙烯酸甲酯   聚乙烯醇   聚苯乙烯 聚己內(nèi)酰胺 聚醋酸乙烯酯 水 水 1mol·dm-3 NaNO3 二甲基甲酰胺 苯 丙酮 水 水 甲苯 40%H2SO4 丙酮 30 30 30   25 25 25 25 30 25 25 25 6.31 68 37.5   16.6 3.8 7.5 20 66.6 17 59.2 10.8 0.80 0.66 0.66   0.81 0.79 0.70 0.76 0.64 0.69 0.69