實驗十粘度法測定高聚物摩爾質(zhì)

1、實驗十三粘度法測定高聚物摩爾質(zhì)量1. 實驗?zāi)康募耙? )掌握用烏氏(ubbelohde)粘度計測定高聚物溶液粘度的原理和方法。2 )測定多糖聚合物-右旋糖昔的平均相對分子質(zhì)量。2. 實驗原理單體分子經(jīng)加聚或縮聚過程便可合成高聚物。并非高聚物每個分子的大小都相同，即聚合度不一定相同，所以高聚物摩爾質(zhì)量是一個統(tǒng)計平均值。對于聚合和解聚過程機理和動力學(xué)的研究，以及為了改良和控制高聚物產(chǎn)品的性能，高聚物摩爾質(zhì)量是必須掌握的重要數(shù)據(jù)之一。高聚物溶液的特點是粘度特別大，原因在于其分子鏈長度遠大于溶劑分子，加上溶劑化作用，使其在流動時受到較大的內(nèi)摩擦阻力。粘性液體在流動過程中，必須克服內(nèi)摩擦阻力而做功。粘

2、性液體在流動過程中所受阻力的大小可用粘度系數(shù)Y(簡稱粘度)來表示(kg-m1s-1)。高聚物稀溶液的粘度是液體流動時內(nèi)摩擦力大小的反映。純?nèi)軇┱扯确从沉巳軇┓肿娱g的內(nèi)摩擦力，記作Y0,高聚物溶液的粘度則是高聚物分子間的內(nèi)摩擦、高聚物分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦以及Y0三者之和。在相同溫度下，通常Y門0,相對于溶劑，溶液粘度增加的分數(shù)稱為增比粘度，記作Ysp,即(13.1)而溶液粘度與純?nèi)軇┱扯鹊谋戎捣Q作相對粘度，記作Yr,即土(13.2)B反映的也是溶液的粘度行為，而門sp則意味著已扣除了溶劑分子間的內(nèi)摩擦效應(yīng)，僅反映了高聚物分子與溶劑分子間和高聚物分子間的內(nèi)摩擦效應(yīng)。高聚物溶液的增比粘度Ysp往

3、往隨質(zhì)量濃度C的增加而增加。為了便于比較，將單位濃度下所顯示的增比粘度Ysp/c稱為比濃粘度，而lnYr/C則稱為比濃對數(shù)粘度。當溶液無限稀釋時，高聚物分子彼此相隔甚遠，它們的相互作用可以忽略，此時有關(guān)系式(13.3)門稱為特性粘度，它反映的是無限稀釋溶液中高聚物分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦，其值取決于溶劑的性質(zhì)及高聚物分子的大小和形態(tài)。由于門r和Ysp均是無因次量，所以他們的單位是濃度C單位的倒數(shù)。在足夠稀的高聚物溶液里，Ysp/c與C和ln門r/c與C之間分別符合下述經(jīng)驗關(guān)系式：知，/。=歸+4汀。(13.4)(13.5)上兩式中e和6分別稱為Huggins和Kramer常數(shù)。這是兩直線方程，

4、通過門sp/c對C或lnYr/c對c作圖，外推至C=0時所得截矩即為Y。顯然，對于同一高聚物，由兩線性方程作圖外推所得截矩交于同一點，如圖13.1。圖13.1外推法求7圖圖13.2烏氏粘度計高聚物溶液的特性粘度Y與高聚物摩爾質(zhì)量之間的關(guān)系，通常用帶有兩個參數(shù)的MarkHouwink經(jīng)驗方程式來表示：=K藏(13.6)式中而是粘均摩爾質(zhì)量，K、a是與溫度、高聚物及溶劑的性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，只能通過一些絕對實驗方法(如膜滲透壓法、光散射法等)確定。本實驗采用毛細管法測定粘度，通過測定一定體積的液體流經(jīng)一定長度和半徑的毛細管所需時間而獲得。本實驗使用的烏氏粘度計如圖13.2所示。當液體在重力作用下流經(jīng)毛

5、細管時，其遵守Poiseuille定律：_k"%_nhpgrt8W一更.(13.7)式中y(kg-m1s-1)為液體的粘度；p(kgm1s-2)為當液體流動時在毛細管兩端間的壓力差(即是液體密度p,重力加速度g和流經(jīng)毛細管液體的平均液柱高度h這三者的乘積)；r(m)為毛細管的半徑；、V(m3)為流經(jīng)毛細管的液體體積；t(s)為V體積液體的流出時間；l(m)為毛細管的長度。用同一粘度計在相同條件下測定兩個液體的粘度時，它們的粘度之比就等于密度與流出時間之比(13.8)如果用已知粘度門1的液體作為參考液體，則待測液體的粘度Y2可通過上式求得。在測定溶劑和溶液的相對粘度時，如溶液的濃度不大

6、(C<1x10kg-m3),溶液的密度與溶劑的密度可近似地看作相同，故w里=(13.9)3. 儀器試劑烏氏黏度計移液管（2mL,5mL,10mL）恒溫水浴秒表3號砂芯漏斗錐形瓶（100mL）水抽氣泵燒杯（50mL）大號針筒超聲波清洗機夾子鐵架臺右旋糖昔（分析純）4. 實驗步驟1 ）溶液配制用分析夭平準確稱取1.2g右旋糖昔樣品，倒入預(yù)先洗凈的50mL燒杯中，加入約30mL蒸儲水，在水浴中加熱溶解至溶液完全透明，取出自然冷卻至室溫，再將溶液移至50mL容量瓶中，并用蒸儲水稀釋至刻度。如溶液中有不溶物，則須用預(yù)先洗凈并烘干的3號砂芯漏斗過濾，裝入錐形瓶中備用。2 ）黏度計的洗滌先將黏度計放于

7、存有蒸儲水的超聲波清洗機中，讓蒸儲水灌滿黏度計，打開電源清洗5min；拿出后用熱的蒸儲水沖洗，同時用水泵抽濾毛細管使蒸儲水反復(fù)流過毛細管部分。容量瓶、移液管也都應(yīng)仔細洗凈。3 ）溶劑流出時間t0的測定開啟恒溫水浴和攪拌器電源，調(diào)節(jié)溫度為25C（或37C）。先在黏度計的C管和B管的上端套上干燥清潔的橡皮管，在鐵架臺上調(diào)節(jié)好黏度計的垂直度和高度，然后將黏度計安放在恒溫水浴中（G球及以下部位應(yīng)在水浴的液面下）。從A管加入10ml左右的蒸儲水，并用夾子夾住C管上的橡皮管下端，使其不通大氣。在B管的橡皮管口用針筒將水從F球經(jīng)D球、毛細管、E液面流經(jīng)刻度口線處時，立刻按下秒表開始計時，至b處則停止記時。記

8、下液體流經(jīng)a,b之間所需的時間。重復(fù)測定三次，偏差應(yīng)小于0.2S,取其平均值，即為to值。4 ）溶液流出時間的測定取出黏度計，傾去其中的水，加入少量的無水酒精潤洗黏度計，連接到水泵上讓酒精從毛細管中抽出，然后在烘箱中烘干。同上法安裝調(diào)節(jié)好黏度計，用移液管吸取10.0mL溶液小心注入黏度計內(nèi)（不要將溶液粘在黏度計的管壁上），在溶液恒溫過程中，應(yīng)用溶液潤洗毛細管后再測定溶液的流出時間t,然后依次分別小心加入2.0,3.0,5.0,10.0mL蒸儲水，按上述方法分別測量不同濃度時的t值。每次稀釋后都要將溶液在F球中充分攪勻（可用針筒打氣的方法，但不要將溶液濺到管壁上），然后將稀釋液抽洗黏度計的毛細管、E和G球，使黏度計內(nèi)各處溶液的濃度相等，而且須恒溫。5. 數(shù)據(jù)處理）根據(jù)不同濃度的溶液測得的相應(yīng)流出時間分別計算Ysp,門r,Ysp/C和ln門r/C,并列表；1 ）以門sp/C和lnYr/C對C作冬得兩條直線，夕卜推至C=0處，求出Y;2 ）將3值代入（13.6）式，計算M。）右旋糖背水溶液的參數(shù)，25C：K=9.22X10%搭g-1,a=0.5;37C：K=0.141CmTg",a=0.46。6. 思