粘度法測(cè)定聚合物的分子量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)一粘度法測(cè)定聚合物的分子量粘度法是測(cè)定聚合物分子量的相對(duì)方法。高聚物分子量對(duì)高聚物的力學(xué)性能、溶解性、流動(dòng)性均有極大影響。由于粘度法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、分子量適用范圍廣、實(shí)驗(yàn)精度高等優(yōu)點(diǎn)，在聚合物的生產(chǎn)及科研中得到十分廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)是采用烏氏粘度計(jì)測(cè)定甲苯溶液中聚苯乙烯粘度，進(jìn)而測(cè)定求出PS試樣分子量。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、掌握粘度法測(cè)定聚合物分子量的實(shí)驗(yàn)基本方法。2、了解粘度法測(cè)定聚合物分子量的基本原理。3、通過(guò)測(cè)定特性粘度，能夠計(jì)算PS的分子量。二、實(shí)驗(yàn)原理1、粘性液體的牛頓型流動(dòng)粘性流體在流動(dòng)過(guò)程中，由于分子間的相互作用，產(chǎn)生了阻礙運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力，粘度就是這種內(nèi)摩擦力的表現(xiàn)。即粘度可以表征粘性液體在流動(dòng)過(guò)程中所受阻力的大小。按照牛頓的粘性流動(dòng)定律，當(dāng)兩層流動(dòng)液體間由于粘性液體分子間的內(nèi)摩擦力在其相鄰各流層之間產(chǎn)生流動(dòng)速度梯度是（），液體對(duì)流動(dòng)的粘性阻力是：（1-1）該式即為牛頓流體定律。式中，η—液體粘度，單位（Pa·s）；A—平行板面積；F—外力。符合牛頓流體定律的液體稱為牛頓型液體。高分子稀溶液在毛細(xì)管中的流動(dòng)基本屬于牛頓型流動(dòng)。在測(cè)定聚合物的特性粘度[η]時(shí)，以毛細(xì)管粘度計(jì)最為方便。2、泊肅葉定律高分子溶液在均勻壓力p（即重力ρgh）作用下，流經(jīng)半徑為R、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的均勻毛細(xì)管，根據(jù)牛頓粘性定律，可以導(dǎo)出泊肅葉公式：（1-2）式中，g—重力加速度；ρ—流體的密度；V—液出體積；t—流出時(shí)間。由于液體在毛細(xì)管內(nèi)流動(dòng)存在位能，除克服部分內(nèi)摩擦力外，還會(huì)使其獲得動(dòng)能，結(jié)果導(dǎo)致實(shí)測(cè)值偏低。因此，須對(duì)泊肅葉公式作必要的修正：（1-3）式中，m—毛細(xì)管兩端液體流動(dòng)有關(guān)常數(shù)。若令；，式（1-3）可簡(jiǎn)化為：（1-4）3、聚合物溶液粘度的測(cè)定采用烏氏粘度計(jì)測(cè)定聚合物溶液的粘度時(shí)，常用到以下兩個(gè)參數(shù)：（1）相對(duì)粘度（1-5）（2）增比粘度（1-6）式中，η—聚合物溶液粘度；η0—純?nèi)軇┱扯?。整合式?-4）和式（1-5），即有：（1-7）在實(shí)驗(yàn)中，如果儀器設(shè)計(jì)得當(dāng)和溶劑選擇合適，可以忽略動(dòng)能改正影響，式（1-7）還可簡(jiǎn)化為：（1-8）又因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中，通常在極稀溶液中進(jìn)行，所以ρ≈ρ0，因此，式（1-5）和式（1-6）可改寫成：（1-9）（1-10）式中，t和t0分別是聚合物溶液和純?nèi)軇┑牧鞒鰰r(shí)間。顯然，在一定溫度下測(cè)定純?nèi)軇┖筒煌瑵舛鹊木酆衔锶芤毫鞒龅臅r(shí)間，即可求出各種濃度下的和。粘度除與分子量有關(guān)外，對(duì)溶液濃度有很大的依賴性。能夠反映這種依賴性的經(jīng)驗(yàn)公式很多，其中最常用的有兩個(gè)：（1-11）（1-12）式中，C—溶液濃度；k′和β均為常數(shù)。如果用或?qū)作圖（圖1-2），并外推到，兩條直線在縱坐標(biāo)上交于一點(diǎn)，其截距即是[]。用公式為表示為：（1-13）式中，[]—聚合物溶液的特性粘度。假定溶液的初始濃度，則依次分加溶劑5ml、5ml、10ml和10ml后的溶液相對(duì)濃度分別為2/3，1/2，1/3，1/4（以c′表示）。以和分別對(duì)c′作圖，外推至c′=0所得截距為A，即有：（1-15）式中，c0—實(shí)際起始濃度（g/ml）。作圖時(shí)，橫坐標(biāo)可取24格處作為相對(duì)濃度1，則16格、12格、8格、6格處的相對(duì)濃度分別是2/3、1/2、1/3和1/4。（3）分子量計(jì)算根據(jù)已知的K和α，按公式計(jì)算分子量。五、注意事項(xiàng)1、烏氏粘度計(jì)上的A、B、C三支管中，B、C兩管特別細(xì)，極易折斷，因此，拿粘度計(jì)時(shí)必須拿住A管。特別是在安裝、固定和取出時(shí)，更應(yīng)該小心謹(jǐn)慎。2、洗滌用水、溶劑和洗液必須事先過(guò)濾，以防灰塵雜質(zhì)等帶入粘度計(jì)阻塞毛細(xì)管。3、在配制溶液、量取溶液和溶劑都須在同一溫度下