文档介绍：粘度法测定高聚物的分子量
三峡大学化学与生命科学学院化学系物理化学教研室
6/13/2018
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1. 实验目的
了解黏度法测定高聚物摩尔质量的基本原理和公式
掌握用厄布洛德(Ubbelohde)黏度计(伍式或乌式)测定高聚物溶液黏度的原理与方法
测定聚乙烯醇?的相对分子质量的平均值
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2. 实验原理
——溶液的黏度
0 ——纯溶剂黏度,同温下0
sp ——增比黏度
r ——相对黏度
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在足够稀的高聚物溶液中, lnηr/c-c和ηSP/c-c之间分别符合下述经验公式
sp/c ——比浓黏度;
r/c ——比浓对数黏度
[] ——特性黏度,与浓度无关
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式中,κ和β分别称为Huggins和Kramer常数。这是两个直线方程,因此我们获得[η]的方法,如图2所示。
图2 外推法求[η]
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一种方法是以ηsp/c 对c作图,外推到c→0的截距值;
另一种是以lnηr/c对c作图,也外推到c→0的截距值,两条线应会合于一点,这也可校核实验的可靠性。
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在一定温度和溶剂条件下,特性黏度[η]和高聚物摩尔质量M之间的关系通常用带有两个参数的Mark-Houwink 经验方程式来表示:
式中,M为黏均摩尔质量;K为比例常数;α是与分子形状有关的经验参数。K和α值与温度、聚合物、溶剂性质有关,也和分子量大小有关。K值受温度的影响较明显,而α值主要取决于高分子线团在某温度下,某溶剂中舒展的程度,~1之间。
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K与α的数值可通过其它绝对方法确定,例如渗透压法、光散射法等,由黏度法只能测定[η]。可以看出高聚物摩尔质量的测定最后归结为特性黏度[η]的测定。本实验采用毛细管法测定黏度,通过测定一定体积的液体流经一定长度和半径的毛细管所需时间而获得。
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式中,η为液体的黏度;ρ为液体的密度;L为毛细管的长度;r为毛细管的半径;t为V体积液体的流出时间;h为流过毛细管液体的平均液柱高度;V为流经毛细管的液体体积;m为毛细管末端校正的参数(一般在r/L< 1时,可以取m=1)。
所使用的乌氏黏度计如图3所示,当液体在重力作用下流经毛细管时,其遵守泊肃叶(Poiseuille)定律
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对于某一只指定的黏度计而言,上式中许多参数是一定的,因此可以改写成
式中,B<1,当流出的时间t在2min左右(大于100s),该第二项(亦称动能校正项)可以忽略,即η=Aρt。又因通常测定是在稀溶液中进行(C<1×10-2g·cm-3),溶液的密度和溶剂的密度近似相等,因此可将ηr写成
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