文档介绍：实验一粘度法测定聚乳酸的分子量
在所有的聚合分子量测定方法中,粘度法尽管是一种相对的方法,但因它仪器设备简单,操作便利,分子量适用范围大,又有相当好的实验精确度,所以成为人们最常用的实验技术。粘度法除了主要用来测定粘均分子量外,还可用于测定溶液中的大分子尺寸,测定聚合物的溶度参数等。
一、实验目的
(1)掌握测定聚合物溶液粘度的实验技术。
(2)掌握粘度法测定聚合物分子量的基本原理以及计算方法。
(3)测定聚乳酸溶液的特性粘度,并计算其平均分子量。
二、实验原理
线型高分子溶液的基本特性之一是粘度比较大,并且其粘度值与平均分子量有关,因此可利用这一特性测定其分子量。
粘度除与分子量有密切关系外,对溶液浓度也有很大的依赖性,故实验中首先要消除浓度对粘度的影响,常以如下二个经验公式表达粘度对浓度的依赖关系。
ηSP/c=[η]+k´[η]²c (1)
lnηr/c=[η]-β[η]²c (2)
式中ηSP叫做增比粘度,ηr叫做相对粘度,若以η0表示溶剂的粘度,η表示溶液粘度,则
ηr=η/η0;ηSP=(η-η0)/η0=ηr-1 (3)
式(1)和(2)中的c为溶液浓度,k´和β均为常数,显然
ηSP/c = ㏑ηr/c = [η] (4)
[η]即是聚合物溶液的特性粘度,和浓度无关。若以ηSP/c和lnηr/c分别对c作图(如图1),则它们外推到c→0的截距应重合于一点,其值等于[η],这也可用来检查实验的可靠性。
当聚合物的化学组成、溶剂、温度确定后,[η]值只和聚合物的分子最有关,常用Mark-Houwink方程表达这一关系:
[η]=K (5)
假定液体流动时没有湍流发生,即外力P全部用以克服液体对流动的粘滞阻力,则可将牛顿粘性流动定律应用于液体在毛细管中的流动,得到泊松义耳定律。
η=πPR4t/8lv=πghR4Pt/8lv=Aρt
η/ρ= At
A=πghR4/8lv A-仪器常数。
实验时,在恒定条件下,用同一支粘度计测定几种不同浓度的溶液和纯溶剂的流出时间t及t0,由于极稀溶液中溶剂的密度近似相等ρ≈ρ0所以:
ηr=Aρt/Aρ0 t0=t/t0
由纯溶剂的流出时间t0和溶液流出时间t即可求出溶液的相对粘度ηr。
ηr=t/t0,ηSP=ηr-1=(t-t0)/t0 (6)
把聚合物溶液加以稀释,测不同浓度的流出时间,通过(1)(2)和(6),经浓度外推求得[η]值,再利用式(5)计算粘均分子量,此即谓“外推法”。
“外推法”至少要测量三个以上不同浓度下的溶液粘度,而在某些情况下,如急需快速知道结果,或样品很少,这时就要采用“一点法”,即只需测定一个浓度下溶液的粘度,就可求得特性粘度[η],“一点法”选择下列公式(7)计算[η]值。
一般指线型柔性高分子-良溶剂体系,k´+β= ,则:
[η]=[2(ηSP-lnηr)] (7)
三、仪器和试剂
1. 仪器:
水浴锅一个,温度波动在±℃以下;秒表一个;乌式粘度计一只;50ml容量瓶一只;50ml烧杯一只;10ml和5ml移液管各一只;10cm长医用橡皮管2根;洗耳球一个;夹子一个,玻璃棒一根,胶头滴管一支。
2. 药品: 聚乳酸,三***甲烷,蒸馏水。
四、实验步骤
(1)玻璃仪器的