聚丙烯酰胺分子量的測(cè)定

1、聚丙烯酰胺分子量的測(cè)定作者： XXX【摘要】分子量是表征化合物特性的基本參數(shù)之一。但高聚物分子量大小不一，參差不齊，一般在103107之間，所以通常所測(cè)高聚物的分子量是平均分子量。測(cè)定高聚分子量的方法很多其中粘度法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，有相當(dāng)好的實(shí)驗(yàn)精度。 【關(guān)鍵詞】聚丙烯酰胺；粘度法；稀釋法。 AbstractMolecular weight is characterized one of basic parameters of the compound characteristics. But polymer molecular weight, size is differ, uneven

2、in commonly between 103 to 107, so usually measured average molecular weight polymer molecular is. Determination of high molecular weight poly many methods including viscosity method, the equipment is simple, convenient operation, have fairly good experimental precision.Key wordsPAM; Viscosity, Dilu

3、tion method.一、相關(guān)知識(shí)1、聚丙烯酰胺簡(jiǎn)介：聚丙烯酰胺（PAM）為水溶性高分子聚合物，不溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，具有良好的絮凝性，可以降低液體之間的磨擦阻力，按離子特性分可分為非離子、陰離子、陽離子和兩性型四種類型。2、聚丙烯酰胺物化性質(zhì)聚丙烯酰胺無色或淡黃色稠膠體、無臭、中性、溶于水、不溶于乙醇、丙酮，溫度超過120時(shí)易分解，絮凝，沉降，補(bǔ)強(qiáng)等作用非離子型聚丙烯酰胺為大分子鏈上不含離子基團(tuán)，但酰胺基與許多物質(zhì)，如粘土纖維素等能產(chǎn)生氫鍵因吸附架橋而絮凝 陽離子型聚丙烯酰胺本品水溶液是高分子電解質(zhì)帶有正電荷(活性基)對(duì)懸浮的有機(jī)膠體和有機(jī)化合物可有效地凝聚，并能強(qiáng)化固液分離過程 陰離子型

4、聚丙烯酰胺在中性和堿性介質(zhì)中呈高聚物電解質(zhì)的特征，對(duì)鹽類電解質(zhì)敏感與高價(jià)金屬離子能聯(lián)成不溶性凝膠體 3、應(yīng)用范圍 ：1、在造紙過程中作助留劑，補(bǔ)強(qiáng)劑。 2、水處理中作助凝劑、絮凝劑、污泥脫水劑。3、石油鉆采中作降水劑，驅(qū)油劑。 3、PAM還廣泛應(yīng)用于增稠、穩(wěn)定膠體、減阻、粘結(jié)、成膜、生物醫(yī)學(xué)材料等方面。二、聚合物分子量的測(cè)定方法1、端基分析法原理：線型聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)明確，而且分子鏈端帶有可供定量化學(xué)分析的基團(tuán)，則測(cè)定鏈端基團(tuán)的數(shù)目，就可確定已知重量樣品中的大分子鏈數(shù)目。用端基分析法測(cè)得的是數(shù)均相對(duì)摩爾質(zhì)量。 MW/NWi/NiNiMi/Ni 2、稀溶液的依數(shù)性原理：在溶劑中加入不揮發(fā)性溶質(zhì)后

5、，溶液的蒸汽壓下降，導(dǎo)致溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)軇?，冰點(diǎn)低于純?nèi)軇?，這些性質(zhì)的改變值都正比于溶液中溶質(zhì)分子的數(shù)目。沸點(diǎn)升高法或冰點(diǎn)降低法測(cè)定的是聚合物的數(shù)均分子量。 3、氣相滲透法（VPO）原理：氣相滲透壓法是通過間接測(cè)定溶液的蒸汽壓降低來測(cè)定溶質(zhì)分子量的方法。 分子量求取和計(jì)算：與測(cè)定高聚物分子量的其它方法一樣，它也需要在不同濃度下進(jìn)行測(cè)定，并外推到濃度為零以求取分子量。4、膜滲透壓法滲透壓法純?nèi)軇┖腿芤褐腥軇┑幕瘜W(xué)位分別為：式中：純?nèi)軇┰跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的化學(xué)位，它是溫度T的函數(shù)；純?nèi)軇┑恼羝麎?，即P1<，所以1<到達(dá)滲透平衡，溶液與溶劑池的液柱高差所產(chǎn)生的壓力即為滲透壓。/cRT1/M+

6、A2c通過滲透壓方法可同時(shí)得到和A25、光散射法 原理：利用光的散射性質(zhì)測(cè)定分子量。一束光通過介質(zhì)時(shí)，在入射光方向以外的各個(gè)方向也能觀察到光強(qiáng)的現(xiàn)象稱為光散射現(xiàn)象，其本質(zhì)是光波的電磁場(chǎng)與介質(zhì)分子相互作用的結(jié)果。6、小角激光光散射（LALLS） 光散射法用汞燈做光源，光強(qiáng)弱，溶液用量大，散射池也要大，且對(duì)除塵要求嚴(yán)格。同時(shí)不能在小角度下進(jìn)行測(cè)定。小角激光光散射用氦氖激光作為入射光，可在很小的散射角度下進(jìn)行測(cè)定，角度接近于零，便公式簡(jiǎn)化 7、超速離心沉降法 8、粘度法 原理：用氣承液柱式烏氏粘度計(jì)分別測(cè)定溶液的流經(jīng)時(shí)間，根據(jù)測(cè)定的值計(jì)算特性粘數(shù)。三、本實(shí)驗(yàn)的方法及原理1、本實(shí)驗(yàn)采用粘度法測(cè)定聚丙烯

7、酰胺的分子量2、實(shí)驗(yàn)原理按規(guī)定條件制備試樣濃度0.00050.001g /ml，其氯化鈉濃度為C (NaCl ) =1.00mol/L的溶液。用氣承液柱式烏氏粘度計(jì)分別測(cè)定溶液的流經(jīng)時(shí)間，根據(jù)測(cè)定的值計(jì)算特性粘數(shù)。3、試劑及儀器聚丙烯酰胺；氯化鈉；烏氏黏度計(jì)（毛細(xì)管直徑0.40.5 mm），溫度計(jì)(分度為0.1 )，秒表（分度為0.1 s）,恒溫水浴。4、實(shí)驗(yàn)步驟溶液配制：在100mL容量瓶中稱入0.050.1g均勻試樣，準(zhǔn)確至0.0001g。加入約48mL的蒸餾水，經(jīng)常搖動(dòng)容量瓶。待試樣溶解后，用移液管準(zhǔn)確加入50mL濃度2.00mol/L的氯化鈉溶液，放在30±0.05水浴中。恒

8、溫后，用蒸餾水稀釋至刻度，搖均，用干燥的玻璃砂芯漏斗過濾。即得試樣濃度約0.00050.001g/mL,氯化鈉濃度為1.00mol /L 和試樣溶液，放在恒溫水浴中備用。4.1粘度法4.1.1將恒溫水浴的溫度調(diào)節(jié)在30±0.05。4.1.2在非稀釋型粘度計(jì)的管2、管3的管口接上乳膠管。將粘度計(jì)垂直固定在恒溫水浴中。水面應(yīng)高過緩沖球2cm。4.1.3用移液管吸取10 mL試樣溶液，由管1加入粘度計(jì)，應(yīng)使移液管口對(duì)準(zhǔn)管1的中心，避免溶液掛在管壁上。待溶液自然下落后，靜止10秒，用洗耳球?qū)⒆詈笠坏未等胝扯扔?jì)。恒溫10分鐘。4.1.4緊閉管3上的乳膠管，慢慢用注射器將溶液抽入球6，待液面升至

9、球4一半時(shí)，取下注射器，放開管2上的乳膠管,讓溶液自由下落。4.1.5當(dāng)液面下降至刻度線5時(shí)，啟動(dòng)秒表，至刻度線7時(shí)，停止秒表。記錄時(shí)間。啟動(dòng)和停止秒表的時(shí)刻，應(yīng)是溶液彎月面的最低點(diǎn)與刻度線相切的瞬間，觀察時(shí)應(yīng)平視。4.1.6按7.1.4-7.1.5重復(fù)測(cè)定三次，各次流經(jīng)時(shí)間的差值應(yīng)不超過0.2秒。取三次測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值為該流經(jīng)時(shí)間t。4.1.7洗凈粘度計(jì)。干燥后，在其中加入經(jīng)干燥的玻璃砂芯漏斗過濾的、濃度為1.00mol/L的氯化鈉溶液1015 mL。恒溫10分鐘后，按7.1.47.1.6測(cè)得流經(jīng)時(shí)間t0。4.2稀釋法4.2.1在恒溫水浴中固定一個(gè)250 mL具塞錐形瓶，在其中加入經(jīng)干燥

10、的玻璃砂芯漏斗過濾的濃度1.00mol/L的氯化鈉溶液，恒溫30分鐘備用。4.2.2使用稀釋型粘度計(jì)，按7.1.27.1.6測(cè)得初始濃度（用c0表示）的試樣溶液流經(jīng)時(shí)間t1。4.2.3用移液管從錐形瓶中吸取5毫升已經(jīng)恒溫的1.00mol/L的氯化鈉溶液，由管1加入粘度計(jì)。緊閉管3上的乳膠管，用洗耳球從管2打氣鼓泡35次，使之與原來的10 mL溶液混合均勻。并使溶液吸上、壓下三次以上。此時(shí)溶液的濃度為2/3 c0。按7.1.47.1.6測(cè)得流經(jīng)時(shí)間t2。4.2.4按7.2.3再逐次加入5，10，10 mL濃度1.00mol/L的氯化鈉溶液。分別測(cè)得濃度為1/2 c0、1/3 c0和1/4 c0時(shí)

11、的流經(jīng)時(shí)間t3、t4 和ts。4.2.5按7.1.7測(cè)定t0。43粘度計(jì)的洗滌和干燥在使用粘度計(jì)前后以及在測(cè)定中出現(xiàn)讀數(shù)相差大于0.2秒又無其他原因時(shí)，應(yīng)按下步驟清洗粘度計(jì)：A自來水沖洗；B鉻酸洗液清洗；C蒸餾水沖洗。將洗凈的粘度計(jì)置于烘箱內(nèi)干燥。五、數(shù)據(jù)處理方法5.1一點(diǎn)法5.1.1按式（1）計(jì)算試樣溶液的相對(duì)粘度：r =t/ t0(1)式中：r相對(duì)粘度；t試樣溶液的流經(jīng)時(shí)間，st01.00 mol/L氯化鈉溶液的流經(jīng)時(shí)間，s5.1.2由求得的r在表1上查得相應(yīng)的·c值，將·c值除以試樣濃度c即得。5.2 稀釋法5.2.1按式（2）計(jì)算試樣溶液的增比粘度：r =tt/t0

12、=f1(2)式中：sp增比粘度；t試樣溶液的流經(jīng)時(shí)間，st01.00 mol/L氯化鈉溶液的流經(jīng)時(shí)間，s5.2.2用t0、t1、t2、t3、t4、t5，按式（1）和式（2）分別計(jì)算各濃度下的r和sp，由對(duì)應(yīng)的相對(duì)濃度（各點(diǎn)的實(shí)際濃度與初始濃度c0的比值，用cr表示，分別為1、2/3、1/2、1/3、1/4）分別計(jì)算各點(diǎn)的sp/cr。將計(jì)算結(jié)果填入表2。5.2.3以cr為橫坐標(biāo)，分別以sp/cr和 lnr/cr為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作圖，通過兩組點(diǎn)作直線，外推至cr=0，求得截矩H。若兩條直線不能在縱軸上交于一點(diǎn)時(shí)，取兩截矩的平均值為H。5.2.4按式（3）計(jì)算特性粘數(shù)=H/ c0（3）式中：特性

13、粘數(shù),ml/g，c0試樣溶液的初始濃度，ml/gc0按式（4）計(jì)算c0=m·s/v(4)式中：m試樣的質(zhì)量，g,s試樣固含量，%，v配制試樣溶液體積，ml 525聚丙烯酰胺分子量的計(jì)算高聚物的分子量（M）與特性粘數(shù)的關(guān)系=KMa式中K、a為經(jīng)驗(yàn)常數(shù),K=802，A=1.25，M=8021.25，=4.75×10-3M六、分析討論1、做好實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于粘度計(jì)必須洗凈，直至毛細(xì)管壁不掛水珠，且嚴(yán)格保持垂直位置。恒溫槽的溫度要控制在±0.05內(nèi)。配制聚合物溶液時(shí)，確保其完全溶解。否則，這些因素都會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。圖274 粘度測(cè)定中的異?，F(xiàn)象示意圖2、最常用的毛細(xì)管粘

14、度計(jì)有兩種，一種是三管粘度計(jì)，即本實(shí)驗(yàn)采用的烏氏粘度計(jì)。其特點(diǎn)是溶液的流出時(shí)間與加入到F球中待測(cè)液的體積無關(guān)，因而可以在粘度計(jì)里加入溶劑或溶液改變待測(cè)液的濃度。另一種是二管粘度計(jì)，即奧氏粘度計(jì)。因?yàn)橐后w的流出時(shí)間與加入粘度計(jì)中的溶液的液面高度有關(guān)，因此，測(cè)定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)液和待測(cè)液的體積必須相同。考慮到式(275)的動(dòng)能改正項(xiàng)的忽略，需選擇適宜的毛細(xì)管長(zhǎng)度、直徑的大小和E球的大小，使流出時(shí)間大于100s，最好在120s左右為宜。但毛細(xì)管也不宜太細(xì)，否則測(cè)定時(shí)容易堵塞粘度計(jì)。粘度計(jì)使用完畢，應(yīng)立即清洗，防止聚合物粘結(jié)甚至堵塞毛細(xì)管孔徑。清洗后在粘度計(jì)內(nèi)注滿蒸餾水并加塞，防止落進(jìn)灰塵。3、特性粘度的單位與

15、濃度的單位互為倒數(shù)，然而在文獻(xiàn)和現(xiàn)發(fā)行的實(shí)驗(yàn)教材中所用的單位也不完全相同，致使K一式中的常數(shù)K有數(shù)量級(jí)的不同。參數(shù)K的單位與相同，而參數(shù)a 則是無因次的量。對(duì)同一聚合物，在不同的溫度和不同的溶劑條件下，K及的值不同，使用時(shí)應(yīng)加注意。4、在實(shí)驗(yàn)過程中，即使注意了上述各種事項(xiàng)，有時(shí)和對(duì)c作圖仍然會(huì)遇到圖274所表示的異?，F(xiàn)象，這可能是聚合物本身的結(jié)構(gòu)及其在溶液中的形態(tài)所致。對(duì)這些異?，F(xiàn)象應(yīng)以與c的關(guān)系作為基準(zhǔn)來確定聚合物溶液的特性粘度。這是因?yàn)镠uggins方程中的k值和值與聚合物結(jié)構(gòu)和形態(tài)有關(guān)，具有明確的物理意義；而kramer方程基本上是數(shù)學(xué)運(yùn)算式，含義不太明確。5、一點(diǎn)法經(jīng)驗(yàn)公式適合于快速測(cè)定聚丙烯酰胺的特性黏度，只需測(cè)定一個(gè)濃度下的聚丙烯酰胺溶液的相對(duì)黏度和增比黏度，即可簡(jiǎn)便、快速并準(zhǔn)確測(cè)出聚丙烯酰胺的特性黏度，進(jìn)而求得分子量，極大方便了聚丙烯酰胺的科學(xué)研究與生產(chǎn)應(yīng)用。但是