粘度法测定高聚的分子量及其相关知识点.doc

粘度法测定高聚物的分子量 [适用对象] 药学、药物制剂、中药学、制药工程、中药学（国际交流方向）、生物工程专业 [实验学时] 4学时 一、实验目的 1、掌握粘度法测定高聚物相对分子质量的原理。 2、用乌氏粘度计测定聚乙烯醇的特性粘度，计算聚乙烯醇的粘均相对分子质量。 二、实验原理 单体分子经加聚或缩聚过程便可合成高聚物。并非高聚物每个分子的大小都相同，即聚合度不一定相同，所以高聚物摩尔质量是一个统计平均值。对于聚合和解聚过程的机理和动力学的研究，以及为了改良和控制高聚物产品的性能，高聚物摩尔质量是必须掌握的重要数据之一。 高聚物溶液的特点是粘度特别大，原因在于其分子链长度远大于溶剂分子，加上溶剂化作用，使其在流动时受到较大的内摩擦阻力。 粘性液体在流动过程中，必须克服内摩擦阻力而做功。其所受阻力的大小可用粘度系数η（简称粘度）来表示（kg·m-1·s-1）。 高聚物稀溶液的粘度是液体流动时内摩擦力大小的反映。纯溶剂粘度反映了溶剂分子间的内摩擦力，记作η0，高聚物溶液的粘度则是高聚物分子间的内摩擦、高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦以及η0三者之和。在相同温度下，通常ηη0,相对于溶剂，溶液粘度增加的分数称为增比粘度，记作ηsp，即 ηsp=（η-η0）/η0 而溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称作相对粘度，记作ηr，即 ηr=η/η0 ηr反映的也是溶液的粘度行为，而ηsp则意味着已扣除了溶剂分子间的内摩擦效应，仅反映了高聚物分子与溶剂分子间和高聚物分子间的内摩擦效应。 高聚物溶液的增比粘度ηsp往往随质量浓度C的增加而增加。为了便于比较，将单位浓度下所显示的增比粘度ηsp /C称为比浓粘度，而1nηr/C则称为比浓粘度。当溶液无限稀释时，高聚物分子彼此相隔甚远，它们的相互作用可忽略，此时有关系式 [η]称为特性粘度，它反映的是无限稀释溶液中高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦，其值取决于溶剂的性质及高聚物分子的大小和形态。由于ηr和ηsp均是无因次量，所以[η]的单位是质量浓度C单位的倒数。 在足够稀的高聚物溶液里，ηsp/C与C和lnηr/C与C之间分别符合下述经验关系式： ηsp/C=[η]+κ[η]2C lnηr/C=[η]-β[η]2C 上两式中κ和β分别称为Huggins和Kramer常数。这是两直线方程，通过ηsp/C对C或lnηr/C对C作图，外推至C=0时所得截距即为[η]。显然，对于同一高聚物，由两线性方程作图外推所得截距交于同一点，如右图所示。 高聚物溶液的特性粘度[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： 式中是粘均摩尔质量，K、α是与温度、高聚物及溶剂的性质有关的常数，只能通过一些绝对实验方法（如膜渗透压法、光散射法等）确定，聚乙烯醇水溶液在25℃时K=2×10-2，α=0.76；在30℃时K=6.66×10-2，α=0.64。 三、仪器设备 恒温槽 　1套　　　　　乌贝路德粘度计　1只　　移液管(10mL0mL、5mL) 各1只 秒表1块 容量瓶（100mL） 2个 洗耳球　　　　　　1只聚乙烯醇　　Poiseuille定律： 式中η（kg·m-1·s-1）为液体的粘度； p（kg·m-1·s-2）为当液体流动时在毛细管两端间的压力差（即是液体密度ρ，重力加速度g和流经毛细管液体的平均液柱高度h这三者的乘积）； r（m）为毛细管的半径； V（m3）为流经毛细管的液体体积； t（s）为V体积液体的流出时间； l（m）为毛细管的长度。 用同一粘度计在相同条件下测定两个液体的粘度时，它们的粘度之比就等于密度与流出时间之比 如果用已知粘度η1的液体作为参考液体，则待测液体的粘度η2可通过上式求得。 在测定溶剂和溶液的相对粘度时，如溶液的浓度不大（C10kg·m-3），溶液的密度与溶剂的密度可近似地看作相同，故， 所以只需测定溶液和溶剂在毛细管中的流出时间就可得到ηr。 多课程知识点综合： （二　）高分子分子量的其它测定方法 高聚物的分子量及分子量分布，是研究聚合物及高分子材料性能的最基本数据之一。它涉及到高分子材料及其制品的力学性能，高聚物的流变性质，聚合物加工性能和加工条件的选择。也是在高分子化学、高分子物理领域对具体聚合反应，具体聚合物的结构研究所需的基本数据之一。 　　（）小角激光光散射法测重均分子量（Mw）　　当入射光电磁波通过介质时，使介质中的小粒子（如高分子）中的电子产生强迫振动，从而产生二次波源