粘度法测定水溶性高聚物的相对分子量.ppt

第一页，共十九页，2022年，8月28日 目的要求 一、测定聚合物—聚乙二醇的平均相对分子质量 二、掌握用乌贝路德（Ubbelohde）粘度计测定粘度的原理和方法 第二页，共十九页，2022年，8月28日 基本原理 粘度是指液体对流动所表现的阻力，这种力反抗液体中邻接部分的相对移动，因此可看作是一种内摩擦。 若以f表示单位面积液体的粘滞阻力，则 式中f为牛顿粘度定律表示式，其比例常数η称为粘度系数，简称粘度，单位为Pa.s。 1、粘度，增比粘度，相对粘度 第三页，共十九页，2022年，8月28日 高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液体在流动时存在着内摩擦。其中因溶剂分子之间的内摩擦表现出来的粘度叫纯溶剂粘度，记作η0；此外还有高聚物分子相互之间的内摩擦，以及高分子与溶剂分子之间的内摩擦。三者之总和表现为溶液的粘度η。 在同一温度下，一般来说，η>η0。相对于溶剂，其溶液粘度增加的分数，称为增比粘度，记作ηsp， 溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称为相对粘度，记作ηr，即 ηsp=(η-η0)/η0 ηsp=(η-η0)/η0=ηr-1 ηr=η/η0 第四页，共十九页，2022年，8月28日 2、比浓粘度，比浓对数粘度 为了便于比较，将单位浓度下所显示出的增比浓度，即ηsp/c称为比浓粘度；而lnηr/c 称为比浓对数粘度。ηr和ηsp都是无因次的量。 将溶液浓度无限稀释，使得每个高聚物分子彼此相隔极远，其相互干扰可以忽略不记，则： [η]被称为特性粘度，其值与浓度无关。 第五页，共十九页，2022年，8月28日 配制一系列不同浓度的溶液分别进行测定，ηsp/c以和lnηsp/c为纵坐标，c为横坐标作图，得两条直线，分别外推到c=0处，其截距即为[η]， 第六页，共十九页，2022年，8月28日 实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，[η]的数值只与高聚物平均相对分子质量M有关，它们之间的半经验关系可用Mark Houwink 方程式表示： 式中K为比例常数，α是与分子形状有关的经验常数。它们都与温度、聚合物、溶剂性质有关，在一定的相对分子质量范围内与相对分子质量无关。 K和α的数值，只能通过其它绝对方法确定，例如渗透压法、光散射法等等。粘度法只能测定[η]求算出M。 第七页，共十九页，2022年，8月28日 测定高分子的[η]时，用毛细管粘度计最为方便。当液体在毛细管粘度计内因重力作用而流出是遵守泊稷叶（Poiseuille）定律： 对某一支指定的粘度计而言，令 设溶液的密度ρ与溶剂密度ρ0近似相等。这样，通过测定溶液和溶剂的流出时间t和t0，就可求算ηr： ηr=η/η0=t/t0 第八页，共十九页，2022年，8月28日 仪器与试剂 乌氏粘度计 一支 移液管（5mL、10mL） 各一支 恒温水浴 一套 秒表 一个 烧杯（150mL） 一个 广口瓶（200mL） 二只 3号砂芯漏斗 一只 容量瓶（1000mL） 一个 吸滤瓶（250mL） 一只 聚乙二醇 （分析纯） 吸耳球 一只 铬酸洗液 橡皮管 一根 第九页，共十九页，2022年，8月28日 乌氏粘度计 第十页，共十九页，2022年，8月28日 实验步骤 用分析天平准确称取40g聚乙二醇样品，倒入预先洗净的150mL烧杯中，加入约100mL蒸馏水，在水浴中加热溶解至溶液完全透明，取出自然冷却至室温，再将溶液移至1000mL的容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度。然后用预先洗净并烘干的3号砂芯漏斗过滤，装入广口瓶中备用。 一、溶液配制 第十一页，共十九页，2022年，8月28日 先将洗液灌入粘度计内，并使其反复流过毛细管部分。然后将洗液倒入专用瓶中，再顺次用自来水、蒸馏水洗涤干净。容量瓶、移液管也都应仔细洗净。 二、粘度计的洗涤 第十二页，共十九页，2022年，8月28日 三、溶剂流出时间t0的测定 开启恒温水浴。并将粘度计垂直安装在恒温水浴中（G球及以下部位均浸在水中），用移液管吸10mL蒸馏水，从A管注入粘度计F球内，在C管的上端套上干燥清洁橡皮管，并用夹子夹住C管上的橡皮管下端，使其不通大气。恒温后，在B管的橡皮管口用洗耳球将水从F球经D球、毛细管、E球抽至G球中部，松开洗耳球 ，同时松开C管上夹子，使其通大气。此时溶液顺毛细管而流下，当液面流经刻度a线处时，立刻按下停表开始记时，至b处