粘度法測定高聚物分子量.ppt

1、粘度法測定高聚物分子量,一、實驗?zāi)康?二、實驗原理,三、藥品儀器,四、實驗步驟,五、實驗記錄,六、數(shù)據(jù)處理,八、注意事項,九、思考題,七、結(jié)果分析與討論,實驗?zāi)康?1.測定線型高聚物聚乙烯醇的相對分子質(zhì)量的平均值； 2.掌握測量原理和使用烏氏粘度計測定粘度的方法。,實驗原理,相對分子質(zhì)量是表征化合物特征的基本參數(shù)之一，在高聚物的研究中，相對分子質(zhì)量是一個不可缺少的重要數(shù)據(jù)。它不僅反映了高聚物分子的大小，而且直接關(guān)系到高聚物的物理性能。 一般情況，高聚物的相對分子質(zhì)量大小不一，其摩爾質(zhì)量常在103107之間，通常所測的高聚物摩爾質(zhì)量是一個統(tǒng)計平均值。,測定高聚物相對分子質(zhì)量的方法很多，其中以粘度

2、法最常用。因為粘度法設(shè)備簡單、操作方便、適用范圍廣（分子量104107）、有相當(dāng)好的精確度。 測定粘度的方法主要有：毛細(xì)管法（測定液體在毛細(xì)管里的流出時間）；落球法（測定圓球在液體里下落速度）；旋筒法（測定液體與同心軸圓柱體相對轉(zhuǎn)動的情況）等，而測定高聚物溶液的粘度以毛細(xì)管法最方便，本實驗采用烏氏粘度計測量高聚物稀溶液的粘度。,但粘度法不是測定相對分子質(zhì)量的絕對方法，因為在此法中所用的粘度與相對分子質(zhì)量的經(jīng)驗公式要用其他方法來確定。因高聚物、溶劑、相對分子質(zhì)量范圍、溫度等不同，就有不同的經(jīng)驗公式。,高聚物在稀溶液中的粘度是它在流動過程所存在的內(nèi)摩擦的反映，這種流動過程中的內(nèi)摩擦主要有：溶劑分子

3、之間的內(nèi)摩擦；高聚物分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦；以及高聚物分子間的內(nèi)摩擦。 其中溶劑分子之間的內(nèi)摩擦又稱為純?nèi)軇┑恼扯龋?表示；三種內(nèi)摩擦的總和稱為高聚物分子間的內(nèi)摩擦，以 表示。,實踐證明：在同一溫度下，高聚物溶液的粘度一般要比純?nèi)軇┑恼扯却笮从?，粘度增加的分?jǐn)?shù)叫增比粘度 式中： 稱為相對粘度，它指明溶液粘度對溶劑粘度的相對值。 則反映出扣除了溶劑分子間的內(nèi)摩擦后，純?nèi)軇┡c高聚物分子之間，以及高聚物分子之間的內(nèi)摩擦效應(yīng)。,隨溶液濃度C而變化， 與C的比值 稱為比濃粘度。 仍隨C而變化，但當(dāng)C0，也就是溶液無限稀時， 有一極限值，即：,稱為特性粘度，它主要反映無限稀溶液中高聚物分子與溶劑

4、分子之間的內(nèi)摩擦。因在無限稀溶液中，高聚物分子相距較遠(yuǎn)，它們之間的相互作用可忽略不計。,根據(jù)實驗，在足夠稀的溶液中有：,0 C g/100ml,當(dāng)高聚物、溶劑、溫度等確定以后，值只與高聚物的相對分子質(zhì)量M有關(guān)。目前常用半經(jīng)驗的麥克非線性方程來求得：,式中：M-高聚物相對分子質(zhì)量的平均值； K-比例常數(shù)； -與高聚物在溶液中的形態(tài)有關(guān)的經(jīng)驗參數(shù)。,當(dāng)液體在毛細(xì)管粘度計內(nèi)因重力作用而流出時遵守泊塞勒（Poiseuille)定律：,式中：為液體的密度；l為毛細(xì)管長度；r為毛細(xì)管半徑； t為流出時間；h為流經(jīng)毛細(xì)管液體的平均液柱高度； g為重力加速度；v為流經(jīng)毛細(xì)管的液體體積； m為與儀器的幾何形狀有

5、關(guān)的常數(shù)，r/l1時，可取m=1。,對某一指定的粘度計而言，令 ， ，則上式可寫為：,對某一指定的粘度計而言，令 ， ，則上式可寫為：,式中100s時，等式右邊第二項可以忽略。溶液很稀時0。這樣，通過測定溶液和溶劑的流出時間t和t0，就可求,藥品儀器,1. 烏氏粘度計； 2. 恒溫水槽一套； 3. 秒表； 4. 移液管、吸耳球、容量瓶等； 5. 0.5g/100ml聚乙烯醇溶液、正丁醇(AR)； 6. 等等。,烏氏粘度計,C B A,a,b,G,E,D,F,（實物圖片）,恒溫水槽一套（實物圖片）,控溫儀,玻璃溫度計,接觸溫度計,電動攪拌器,加熱器,實驗步驟,打開攪拌器控溫儀開關(guān),粘度計清洗與烘

6、干,調(diào)節(jié)恒溫溫度25,烏氏粘度計測定粘度,記錄時間,蒸餾水恒溫15min,聚乙烯醇恒溫15min,加蒸餾水,本步驟關(guān)鍵是： 加熱器插頭必須插在控溫儀的插座上，不能直接插在其它電源上； 控溫儀的調(diào)節(jié)開關(guān)不能過大（即加熱功率），應(yīng)小于檔（即放置中間位置）； 接觸溫度計的接線接到控溫儀上。,用蒸餾水清洗三次以上，并觀察蒸餾水在毛細(xì)管中流下的情況。 用電風(fēng)吹吹干烏氏粘度計，關(guān)鍵是毛細(xì)管內(nèi)的水份。 在測定蒸餾水（純?nèi)軇r，可以不吹干。,調(diào)節(jié)接觸溫度計至25或30 （以玻璃溫度計上的溫度為準(zhǔn)）,用100ml的容量瓶裝上蒸餾水，放置恒溫槽內(nèi)恒溫15min以上，則可以用它測定蒸餾水的粘度。,把烏氏粘度計固定

7、在鐵架上，放入恒溫槽中，恒溫水浸沒至粘度計的a線以上。從恒溫槽中的容量瓶內(nèi)吸取15ml蒸餾水，從烏氏粘度計的管注入，再恒溫15min。 恒溫15min后，用手按住管，吸耳球放在管口，把溶液吸至球，然后放開。 當(dāng)溶液降至a線時，即按下秒表記時，至溶液降至b線時，按下秒表結(jié)束實驗。 重復(fù)測定三次，每二次間的時間相差不得超過.5秒，否則重測。,同理，用移液管吸取15ml已配好的0.5g/100ml的聚乙烯醇溶液，從粘度計A管注入，再滴加2滴正丁醇，恒溫20min。 恒溫20min后，用手按住管，吸耳球放在管口，把溶液吸至球，然后放開。 當(dāng)溶液降至a線時，即按下秒表記時，至溶液降至b線時，按下秒表結(jié)束

8、實驗。 重復(fù)測定三次，每二次間的時間相差不得超過1秒，否則重測。,測定完濃度0.5g/100ml的溶液后，用移液管吸取恒溫槽中的容量瓶內(nèi)的蒸餾水5ml從A管加入，按住C管，用吸耳球由B管口反復(fù)壓吸溶液，使混合均勻。 測定方法如上。 依次加蒸餾水5ml、10ml、10ml。,實驗數(shù)據(jù)記錄,實驗日期： ；恒溫槽恒溫溫度： 。,數(shù)據(jù)處理,1.計算 ； 2.作 圖； 3.確定 值； 4.計算聚乙烯醇相對分子質(zhì)量； 5.文獻值。,計算,0 C g/100ml,、 關(guān)系 圖,正常狀態(tài),異常現(xiàn)象,C g/100ml,紅色線代表,綠色線代表,的值以 關(guān)系線為準(zhǔn),的值以 關(guān)系線為準(zhǔn),其中：25 時，K=2.00

9、10-4，=0.76； 30 時，K=6.6610-4，=0.64。,文獻值：,溫度對PVA溶液粘度的影響,實驗結(jié)果與討論,結(jié)果：實測值為M= 計算實驗偏差： 分析產(chǎn)生偏差的原因： 有何建議與想法？,注意事項：,1.隨著溶液濃度增加，高聚物分子之間的距離逐漸縮短，因而分子間作用力增大。當(dāng)溶液濃度超過一定限度時，高聚物溶液的sp/CC、lnr/CC的關(guān)系不成線性。因此測定時要求最濃溶液和最稀溶液與溶劑的相對粘度r在2.01.2之間； 2.溫度波動直接影響溶液粘度的測定，國家規(guī)定用粘度計測定相對分子質(zhì)量的恒溫槽的溫度波動為0.05；,3.毛細(xì)管粘度計的選擇，即毛細(xì)管的直徑、長度以及球體積的選擇，應(yīng)根據(jù)所用溶劑的粘度而定，使溶劑流出時間在100s以上； 4. 在特性粘度測定過程中，有時并非操作不慎才出現(xiàn)各種異常現(xiàn)象，而是高聚物本身的結(jié)構(gòu)及其在溶液中的形態(tài)所致，目前尚不能清楚地解釋產(chǎn)生這些反?，F(xiàn)象的原因。因此出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時，以sp/CC曲線且由截距求值；,思考題,1.在烏氏粘度計中管的作用是什么？能否將管去掉，為什么？ 2.高聚物溶液的r、sp、sp/C和有什么聯(lián)系和區(qū)別？從溶液的內(nèi)摩擦的角度考慮，上述4個量各反映了什么內(nèi)摩擦作用？ 3.試舉例說明影響粘度測定的因素？粘度計毛細(xì)管的粗細(xì)