粘度法测定水溶聚合物的平均分子量.doc

粘度法测定水溶性聚合物的平均分子量 一、实验目的 1．掌握乌氏粘度计测定粘度的 单体分子经过聚或缩聚过程便可合成高聚物。高聚物溶液由于其分子链长度远大于溶剂分子，液体分子有流动或有相对运动时，会产生内摩擦阻力。内摩擦阻力越大，表现出来的粘度就越大，而且与聚合物的结构、溶液浓度、溶剂性质、温度以及压力等因素有关。聚合物溶液粘度的变化，一般采用下列有关的粘度量进行描述。 （1）粘度比（相对粘度）用ηr表示。如果纯溶液的粘度为η0，形同温度下溶液的粘度为η，则ηr = η / η0 （1） （2）粘度相对增量（增比粘度）用ηsp表示。是相对溶液来说，溶液粘度增加的分数ηsp =（η-η0）/η0 =ηr –1ηsp/c = (ηr -1)/c ? （3） （4）对比粘数（比浓对比粘度）是粘度比的自然对数与浓度之比，即 ( lnηr)/c = [ln(1+ηsp)]/c （4） （5）极限粘度（特性粘度）定义为粘数ηsp/c或比浓对数粘度（对数粘度）lnηr/c在无限稀释时的外推值，用[η]表示，即 [η] = lim(ηsp /c) = lim(lnηr /c) （5） c→0 c→0 实验证明，对于给定的聚合物，给定的溶剂和温度下，[η]的数值仅由试样的摩尔质量Mηα所决定。[η]与高聚物摩尔质量之间的关系，通常用带有两个参数的Mark-Houwink经验方程式来表示：[η] =K Mηα （6） 式中： K——比例常数： α——与溶液中聚合物分子的形态有关的经验常数； Mη——粘均摩尔质量 K、α与温度、聚合物种类和溶剂性质有关，K值受温度影响较大。在一定温度是，对给定的聚合物—溶剂体系，一定的分子量范围内K、α为常数，[η]之与摩尔质量大小有关。K、α值可从有关手册中查到（附录），或采用几个标准样品根据式（1-6）进行确定，标准样品的摩尔质量可由绝对方法（如渗透压和光散射法等）确定。 本次实验中K=1.25E-2 cm3/g； α= 0.78 在一定温度下，聚合物溶液粘度对浓度有一定的依赖关系。描述溶液粘度与浓度关系的方程式很多，应用较多的有哈金斯（Huggins）方程： ηsp /c =[η] – k[η]2c （7） 克拉默（Kraemer）方程： (lnηr)/c =[η] – β[η]2c （8） 对于给定改的聚合物在给定温度和溶剂时，k、β应是常数，其中k称为哈金斯（Huggins）常数。它表示溶液中聚合物之间和聚合物与溶剂分子之间的相互作用，k值一般来说对摩尔质量并不敏感。用(lnηr)/c对c的图外推和用ηsp/c对c的图外推，得到共同的截距[η]，如图1所示。最后代入（1-6）式，即可得到其粘均摩尔质量Mηα。 图1 外推法求[η] 由式（7）跟式（8）得一点法求[η]的方程： [η] = （1/c）[/（k+β）×（ηsp -lnηr）]1/2 η ρt(1-B/At2) ηr = —— = —————— （10） η0 ρ0t0(1-B/At02) 式中ρ、ρ0分别为溶液和溶剂的密度。如溶液的浓度不大（c＜1×10Kg/m3），溶液的密度与溶剂的密度可近似地看作相同，即ρ≈ρ0；A和B为粘度计常数；t和t0 分别为溶液和溶剂在毛细管中的流出时间。在恒温的条件下，用同一支毛细管测定溶液和溶剂的流出时间。如溶液在该粘度计中流出时间大于100秒，则动能校正项B/At2值远远小于1，因此溶液的粘度比为 ηr=t/t0 （11） 所以只需测定溶液和溶剂在毛细管中的流出时间就可以得到ηr 。 三、/mL）、蒸馏水 四、实验过程 1．调节恒温水浴温度至30+1.0℃ 2．测量溶剂流出时间 在粘度计的C管和B管上端套上干燥清洁的橡皮管，在铁架台上调好粘度计的高度和垂直度，然后用移液管将10mL蒸馏水自A管注入粘度计，放在恒温水浴中恒温3min。用夹子夹紧C管和B管上的橡皮管，在B管的橡皮塞用洗耳球抽气，待水上升