实验一溶液黏度法测定无干扰高分子链的均方.pdf

高分子物理实验

实验报告

实验日期2024年

院（系）化学与材料学院

实验地点理工楼9#

专业班级22级复合材料与工程

姓名：冉洋洋

实验一θ溶液黏度法测定无干扰高分子链的均方末端距

一、实验目的

1.掌握在θ溶剂中测定黏度而计算高分子链的无干扰尺寸的实验技术，

2.了解θ溶液的性质。

二、基本原理

聚合物溶解在良溶剂中，高分子链在溶液中扩张，分子链的末端距增大，而在不良溶剂中则卷曲而使末端距

减小。通过选择适当的溶剂或温度，可使聚合物分子卷曲而达到析出的临界状态，此时的聚合物溶液称为θ溶

液，此时的温度称为θ温度(又称Flory温度)，该溶剂即为该温度下该聚合物的θ溶剂。在此θ条件下，高分

子链段间由于溶剂化及已占空间所表现的斥力恰恰与链段间相互吸引力平衡，使高分子链的形态相似于既不受溶

剂化作用的干扰，也不受高分子间长程相互作用的干扰，就像单个高分子处于无干扰状态，把这种高分子链称为

“无干扰”高分子链。“无干扰”高分子链的均方末端距用表示，“无干扰”均方回转半径用s²₀表

示。Flory用扩张因子χ来描述由于溶剂与聚合物作用而使分子尺寸变大的关系。即

(2-1)

(2-2)

高聚物的θ溶液有如下特性：①第二维利系数②扩张因子x1;③特性粘数[η]θ最小。

[η]θ与分子量的关系为

(2-3)

若用一个等效流体力学球体来表征大分子在稀溶液中的线团状态，等效球体半径Re与r²或s²有如下关

系。

(2-4)

利用爱因斯坦的悬浮球形质点的黏度方程

(2-5)

式中，φ是悬浮质点的体积分数。对于高分子线团

(2-6)

式中，m为高聚物质量；Vg为一个粒子的体积；ng为线团粒子的数目；NA为阿伏伽德罗常数；V为溶液

的总体积。

由式(2-5)和式(2-6)可得

(2-7)

式中，φ为Flory常数，在许多聚合物-溶剂体系中(没有分过级的样品)，φ的平均值

为2.1×10²³,它随溶剂不同有所改变。在θ溶剂中，取由于

所以

(2-8)

(2-9)

在上例运算中，高聚物溶液的浓度单位取g/mL，而特性黏数[η]的单位为mL/g。

同样，无干扰均方回转半径为

(2-10)

因此，用黏度法在θ溶液中测定特性黏数[η]₀，已知K₀值时，可求得分子量M，或从良溶剂中测得黏均

分子量Mn，可计算大分子链的无干扰尺寸。

35℃时，聚苯乙烯的环己烷溶液是θ溶液，聚环氧乙烷的)水溶液也为θ溶液。本实

验采用35℃时聚苯乙烯的环己烷θ溶液，测定聚苯乙烯分子链的无干扰尺寸，并计算聚苯乙烯分子链的扩张因

子。在附录Ⅳ中给出了