黏度法测高聚物分子量讲述.ppt

一、实验目的 用黏度法测定聚乙二醇的黏均相对分子质量 掌握测定黏均相对分子质量的原理和方法 了解乌氏黏度计特点，掌握其使用方法 二、实验原理 单体分子经加聚或缩聚过程便可合成高聚物。高聚物每个分子的大小并非都相同，即聚合度不一定相同，所以高聚物相对分子质量是一个统计平均量。对于聚合和解聚过程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 ，高聚物相对分子质量是必须掌握的重要数据之一。 二、实验原理 黏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。当相距为ds的两个液层以不同速率移动时，产生的流速梯度为dv/ds。当建立平稳流动时，维持一定流速所需的力（液体对流动的阻力）f’有 若以f表示单位面积液体的黏滞阻力 二、实验原理 比例常数称为黏度系数，简称黏度，单位（Pa·s或kg?m-1?s-1）。反 映黏性液体在流动过程中内摩擦阻力的大小。黏性液体在流动过程 中，必须克服内摩擦阻力而做功。高聚物溶液的特点是黏度特别大， 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作用。 高聚物稀溶液的黏度是液体在流动时内摩擦力大小的反映。纯溶 剂黏度反映了溶剂分子间的内摩擦力，记作?0，高聚物分子与溶剂分 子间的内摩擦力则是高聚物分子之间的内摩擦，以及高分子与溶剂分 子之间的以及?0三者之和（ ? ）。在相同温度下，一般说来??0 。 二、实验原理 二、实验原理 当溶液无限稀释时，高聚物分子彼此相隔甚远，它们 的相互作用可以忽略 此时用关系式： [η]称为特性黏度, 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?r 和?sp均是量纲为1,所以[η]的 单位是质量浓度的单位的倒数。 在足够稀的溶液里, 之间 分别符合下列经验关系式: 二、实验原理 二、实验原理 为了作图方便，引进相对浓度 1/2， 1/3…… [?] =截距/ (4g/100mL) 二、实验原理 高聚物的特性黏度[?]与高聚物摩尔质量的关系，通常用带有两个参数的Mark-Houwink经验方程式来表示： 式中 是黏均相对分子质量； K，α是与温度、高聚物、 高聚物的相对分子质量范围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，通常可查表获得。 [?]的量纲与质量浓度的量纲互为倒数。 K的单位应与[?]的单位一致。 本实验采用毛细管法测定相对黏度，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。 二、实验原理 实验采用的乌式黏度 计如图所示。当液体在重力 作用下流经毛细管达到稳定 时，促使其流动的重力与阻 止其流动的内摩擦力相等， 遵守Poiseuille定律 二、实验原理 K是仪器常数， η是液体的黏度，p为当液体流动时在毛细管两端的压力 差，r为毛细管半径，V为流经毛细管的液体体积， t为V体积液体的流出 时间，l为毛细管的长度。 当满足以下条件时： 1）液体的流动为牛顿型液体，即液体的黏度与液体的切变速度无关。 2）液体的流动层流状态，没有湍流，要求液体流动速度不能太大。根据所用溶剂选择V和r，并使流出时间t0大于100s。 3）液体在毛细管管壁上没有滑动。 4）毛细管半径与长度的比值要足够小，当r/l1时,末端改正项可以忽略。 二、实验原理 用同一黏度计在相同条件下测定两个液体的黏度时，它们的黏 度之比就等于密度与流出时间之比： 如果用已知黏度 的液体作为参考液体，则待测液体的黏度 可通 过上式求得。 在测定溶剂和溶液的相对黏度时，如溶液的质量浓度不大 ，溶液的密度与溶剂的密度可近似看作相同，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?r 。 三、实验步骤 由于乌氏黏度计有一支管C， 测定时管A中的液体在毛细管 下端出口处与管B中的液体断 开，形成了气承悬液柱，这 样液流下流时所承受的压力 差 与管A（大球）中的液 体无关，故可以在黏度计中 直接稀释液体。而奥式黏度 计测定时，每次溶液体积必 须相同，因为液体流下时所 受的压力差与管A中液面 高度有关。 二、仪器与药品 恒温槽 一套 乌式黏