黏度法測定高聚物的分子量課件

2022/11/1411.實驗?zāi)康牧私怵ざ确y定高聚物摩爾質(zhì)量的基本原理和公式掌握用厄布洛德(Ubbelohde)黏度計（伍式或烏式）測定高聚物溶液黏度的原理與方法測定聚乙烯醇？的相對分子質(zhì)量的平均值2022/11/1211.實驗?zāi)康牧私怵ざ确y定高聚物摩爾2022/11/1422.實驗原理

——溶液的黏度0——純?nèi)軇ざ龋瑴叵?

sp——增比黏度r——相對黏度2022/11/1222.實驗原理——溶液的黏度2022/11/143在足夠稀的高聚物溶液中，lnηr/c-c和ηSP/c-c之間分別符合下述經(jīng)驗公式sp/c——比濃黏度；r/c——比濃對數(shù)黏度[]——特性黏度，與濃度無關(guān)2022/11/123在足夠稀的高聚物溶液中，lnηr/c2022/11/144式中，κ和β

分別稱為Huggins和Kramer常數(shù)。這是兩個直線方程，因此我們獲得[η]的方法，如圖2所示。圖2外推法求[η]

2022/11/124式中，κ和β分別稱為Huggin2022/11/145

一種方法是以ηsp/c對c作圖，外推到c→0的截距值；另一種是以lnηr/c對c作圖，也外推到c→0的截距值，兩條線應(yīng)會合于一點，這也可校核實驗的可靠性。2022/11/125一種方法是以ηsp/c對c作圖，外2022/11/146

在一定溫度和溶劑條件下，特性黏度[η]和高聚物摩爾質(zhì)量M之間的關(guān)系通常用帶有兩個參數(shù)的Mark-Houwink經(jīng)驗方程式來表示：

式中，M為黏均摩爾質(zhì)量；K為比例常數(shù)；α是與分子形狀有關(guān)的經(jīng)驗參數(shù)。K和α值與溫度、聚合物、溶劑性質(zhì)有關(guān)，也和分子量大小有關(guān)。K值受溫度的影響較明顯，而α值主要取決于高分子線團在某溫度下，某溶劑中舒展的程度，其數(shù)值介于0.5～1之間。2022/11/126在一定溫度和溶劑條件下2022/11/147K與α的數(shù)值可通過其它絕對方法確定，例如滲透壓法、光散射法等，由黏度法只能測定[η]?？梢钥闯龈呔畚锬栙|(zhì)量的測定最后歸結(jié)為特性黏度[η]的測定。本實驗采用毛細(xì)管法測定黏度，通過測定一定體積的液體流經(jīng)一定長度和半徑的毛細(xì)管所需時間而獲得。2022/11/127K與α的數(shù)值可通過其它2022/11/148

式中，η為液體的黏度；ρ為液體的密度；L為毛細(xì)管的長度；r為毛細(xì)管的半徑；t為V體積液體的流出時間；h為流過毛細(xì)管液體的平均液柱高度；V為流經(jīng)毛細(xì)管的液體體積；m為毛細(xì)管末端校正的參數(shù)(一般在r/L<1時，可以取m=1)。

所使用的烏氏黏度計如圖3所示，當(dāng)液體在重力作用下流經(jīng)毛細(xì)管時，其遵守泊肅葉(Poiseuille)定律2022/11/128式中，η為液體的黏度；2022/11/149

對于某一只指定的黏度計而言，上式中許多參數(shù)是一定的，因此可以改寫成

式中，B＜1，當(dāng)流出的時間t在2min左右(大于100s)，該第二項(亦稱動能校正項)可以忽略，即η＝Aρt。又因通常測定是在稀溶液中進行(C＜1×10-2g·cm-3)，溶液的密度和溶劑的密度近似相等，因此可將ηr寫成2022/11/129對于某一只指定的黏度2022/11/1410

式中，t為測定溶液黏度時液面從a刻度流至b刻度的時間；t0為純?nèi)軇┝鬟^的時間。所以通過測定溶劑和溶液在毛細(xì)管中的流出時間，從上式求得ηr，再由圖2求得[η]圖3烏氏黏度計2022/11/1210式中，t為測定溶液黏2022/11/1411恒溫槽1套；黏度計1支；分析天平1臺；移液管(10mL，2支、5mL，1支)；聚乙烯醇)；NaNO3(3mol·dm-3、1mol·dm-3)3.儀器試劑

2022/11/1211恒溫槽1套；3.儀器試劑2022/11/1412黏度計的洗滌：先用熱洗液(經(jīng)砂心漏斗過濾)將黏度計浸泡，再用自來水、蒸餾水分別沖洗幾次，每次都要注意反復(fù)流洗毛細(xì)管部分，洗好后烘干備用。2.

調(diào)節(jié)恒溫槽溫度至(30.0±0.1)℃，在黏度計的B管和C管上都套上橡皮管，然后將其垂直放入恒溫槽，使水面完全浸沒G球，并用吊錘檢查是否垂直4.實驗步驟

2022/11/1212黏度計的洗滌：先用熱洗液(經(jīng)砂心漏斗2022/11/14133.溶液流出時間的測定：用移液管分別吸取已知濃度的聚丙烯胺溶液10mL和NaNO3溶液(3mol·dm-3)5mL，由A管注入黏度計中，在C管處用洗耳球打氣，使溶液混合均勻，濃度記為C1，恒溫15min，進行測定。2022/11/12133.溶液流出時間的測定：用移液管2022/11/1414

將C管用夾子夾緊使之不通氣，在B管處用洗耳球?qū)⑷芤簭腇球經(jīng)D球、毛細(xì)管、E球抽至G球2/3處，解去C管夾子，讓C管通大氣，此時D球內(nèi)的溶液即回入F球，使毛細(xì)管以上的液體懸空。毛細(xì)管以上的液體下落，當(dāng)液面流經(jīng)a刻度時，立即按停表開始記時間，當(dāng)液面降至b刻度時，再按停表，測得刻度a、b之間的液體流經(jīng)毛細(xì)管所需時間。重復(fù)這一操作至少三次，它們間相差不大于0.3s，取三次的平均值為t1測定方法如下：2022/11/1214將C管用夾子夾緊使之不2022/11/1415

然后依次由A管用移液管加入5mL、5mL、10mL、15mLNaNO3溶液(1mol·dm-3)，將溶液稀釋，使溶液濃度分別為C2、C3、C4、C5，用同法測定每份溶液流經(jīng)毛細(xì)細(xì)管的時間t2、t3、t4、t5。應(yīng)注意每次加入NaNO3溶液后，要充分混合均勻，并抽洗黏度計的E球和G球，使黏度計內(nèi)溶液各處的濃度相等。2022/11/1215然后依次由A管用移液2022/11/14164.溶劑流出時間的測定：用蒸餾水洗凈黏度計，尤其要反復(fù)流洗黏度計的毛細(xì)管部分。用1mol·dm-3

NaNO3溶液洗1～2次，然后由A管加入約15mL1mol·dm-3

NaNO3溶液。用同法測定溶劑流出的時間t0

實驗完畢后，黏度計一定要用蒸餾水洗干凈。2022/11/12164.溶劑流出時間的測定：用蒸餾水洗2022/11/1417高聚物在溶劑中溶解緩慢，配制溶液時必須保證其完全溶解，否則會影響溶液起始濃度，而導(dǎo)致結(jié)果偏低。黏度計必須潔凈，高聚物溶液中若有絮狀物不能將它移入黏度計中。本實驗中溶液的稀釋是直接在黏度計中進行的，因此每加入一次溶劑進行稀釋時必須混合均勻，并抽洗E球和G球。

5.注意事項2022/11/1217高聚物在溶劑中溶解緩慢，配制溶液時必2022/11/1418實驗過程中恒溫槽的溫度要恒定，溶液每次稀釋恒溫后才能測量。黏度計要垂直放置，實驗過程中不要振動黏度計，否則影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。2022/11/1218實驗過程中恒溫槽的溫度要恒定，溶液每2022/11/1419將所測的實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入下表中：

6.數(shù)據(jù)處理流出時間測量值平均時間值123溶劑t0=溶液c’=1/2t1=c’=1/3t2=c’=1/4t3=c’=1/5t4=2022/11/1219將所測的實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入下表中2022/11/14202.作圖和圖，并外推至c’=0，從截矩求出[]值。3.由求出聚乙烯醇的相對分子質(zhì)量2022/11/12202022/11/1421烏氏黏度計的毛細(xì)管太粗或太細(xì)有什么缺點？為什么用[η]來求算高聚物的摩爾質(zhì)量？它和純?nèi)軇ざ扔袩o區(qū)別？分析ηSP/c-c及l(fā)nηr/c-c作圖缺乏線性的原因？7.思考題2022/11/1221烏氏黏度計的毛細(xì)管太粗或太細(xì)有什么缺2022/11/14221.實驗?zāi)康牧私怵ざ确y定高聚物摩爾質(zhì)量的基本原理和公式掌握用厄布洛德(Ubbelohde)黏度計（伍式或烏式）測定高聚物溶液黏度的原理與方法測定聚乙烯醇？的相對分子質(zhì)量的平均值2022/11/1211.實驗?zāi)康牧私怵ざ确y定高聚物摩爾2022/11/14232.實驗原理

——溶液的黏度0——純?nèi)軇ざ龋瑴叵?

sp——增比黏度r——相對黏度2022/11/1222.實驗原理——溶液的黏度2022/11/1424在足夠稀的高聚物溶液中，lnηr/c-c和ηSP/c-c之間分別符合下述經(jīng)驗公式sp/c——比濃黏度；r/c——比濃對數(shù)黏度[]——特性黏度，與濃度無關(guān)2022/11/123在足夠稀的高聚物溶液中，lnηr/c2022/11/1425式中，κ和β

分別稱為Huggins和Kramer常數(shù)。這是兩個直線方程，因此我們獲得[η]的方法，如圖2所示。圖2外推法求[η]

2022/11/124式中，κ和β分別稱為Huggin2022/11/1426

一種方法是以ηsp/c對c作圖，外推到c→0的截距值；另一種是以lnηr/c對c作圖，也外推到c→0的截距值，兩條線應(yīng)會合于一點，這也可校核實驗的可靠性。2022/11/125一種方法是以ηsp/c對c作圖，外2022/11/1427

在一定溫度和溶劑條件下，特性黏度[η]和高聚物摩爾質(zhì)量M之間的關(guān)系通常用帶有兩個參數(shù)的Mark-Houwink經(jīng)驗方程式來表示：

式中，M為黏均摩爾質(zhì)量；K為比例常數(shù)；α是與分子形狀有關(guān)的經(jīng)驗參數(shù)。K和α值與溫度、聚合物、溶劑性質(zhì)有關(guān)，也和分子量大小有關(guān)。K值受溫度的影響較明顯，而α值主要取決于高分子線團在某溫度下，某溶劑中舒展的程度，其數(shù)值介于0.5～1之間。2022/11/126在一定溫度和溶劑條件下2022/11/1428K與α的數(shù)值可通過其它絕對方法確定，例如滲透壓法、光散射法等，由黏度法只能測定[η]?？梢钥闯龈呔畚锬栙|(zhì)量的測定最后歸結(jié)為特性黏度[η]的測定。本實驗采用毛細(xì)管法測定黏度，通過測定一定體積的液體流經(jīng)一定長度和半徑的毛細(xì)管所需時間而獲得。2022/11/127K與α的數(shù)值可通過其它2022/11/1429

式中，η為液體的黏度；ρ為液體的密度；L為毛細(xì)管的長度；r為毛細(xì)管的半徑；t為V體積液體的流出時間；h為流過毛細(xì)管液體的平均液柱高度；V為流經(jīng)毛細(xì)管的液體體積；m為毛細(xì)管末端校正的參數(shù)(一般在r/L<1時，可以取m=1)。

所使用的烏氏黏度計如圖3所示，當(dāng)液體在重力作用下流經(jīng)毛細(xì)管時，其遵守泊肅葉(Poiseuille)定律2022/11/128式中，η為液體的黏度；2022/11/1430

對于某一只指定的黏度計而言，上式中許多參數(shù)是一定的，因此可以改寫成

式中，B＜1，當(dāng)流出的時間t在2min左右(大于100s)，該第二項(亦稱動能校正項)可以忽略，即η＝Aρt。又因通常測定是在稀溶液中進行(C＜1×10-2g·cm-3)，溶液的密度和溶劑的密度近似相等，因此可將ηr寫成2022/11/129對于某一只指定的黏度2022/11/1431

式中，t為測定溶液黏度時液面從a刻度流至b刻度的時間；t0為純?nèi)軇┝鬟^的時間。所以通過測定溶劑和溶液在毛細(xì)管中的流出時間，從上式求得ηr，再由圖2求得[η]圖3烏氏黏度計2022/11/1210式中，t為測定溶液黏2022/11/1432恒溫槽1套；黏度計1支；分析天平1臺；移液管(10mL，2支、5mL，1支)；聚乙烯醇)；NaNO3(3mol·dm-3、1mol·dm-3)3.儀器試劑

2022/11/1211恒溫槽1套；3.儀器試劑2022/11/1433黏度計的洗滌：先用熱洗液(經(jīng)砂心漏斗過濾)將黏度計浸泡，再用自來水、蒸餾水分別沖洗幾次，每次都要注意反復(fù)流洗毛細(xì)管部分，洗好后烘干備用。2.

調(diào)節(jié)恒溫槽溫度至(30.0±0.1)℃，在黏度計的B管和C管上都套上橡皮管，然后將其垂直放入恒溫槽，使水面完全浸沒G球，并用吊錘檢查是否垂直4.實驗步驟

2022/11/1212黏度計的洗滌：先用熱洗液(經(jīng)砂心漏斗2022/11/14343.溶液流出時間的測定：用移液管分別吸取已知濃度的聚丙烯胺溶液10mL和NaNO3溶液(3mol·dm-3)5mL，由A管注入黏度計中，在C管處用洗耳球打氣，使溶液混合均勻，濃度記為C1，恒溫15min，進行測定。2022/11/12133.溶液流出時間的測定：用移液管2022/11/1435

將C管用夾子夾緊使之不通氣，在B管處用洗耳球?qū)⑷芤簭腇球經(jīng)D球、毛細(xì)管、E球抽至G球2/3處，解去C管夾子，讓C管通大氣，此時D球內(nèi)的溶液即回入F球，使毛細(xì)管以上的液體懸空。毛細(xì)管以上的液體下落，當(dāng)液面流經(jīng)a刻度時，立即按停表開始記時間，當(dāng)液面降至b刻度時，再按停表，測得刻度a、b之間的液體流經(jīng)毛細(xì)管所需時間。重復(fù)這一操作至少三次，它們間相差不大于0.3s，取三次的平均值為t1測定方法如下：2022/11/1214將C管用夾子夾緊使之不2022/11/1436

然后依次由A管用移液管加入5mL、5mL、10mL、15mLNaNO3溶液(1mol·dm-3)，將溶液稀釋，使溶液濃度分別為C2、C3、C4、C5，用同法測定每份溶液流經(jīng)毛細(xì)細(xì)管的時間t2、t3、t4、t5。應(yīng)注意每次加入NaNO3溶液后，要充分混合均勻，并抽洗黏度計的E球和G球，使黏度計內(nèi)溶液各處的濃度相等。2022/11/1215然后依次由A管用移液2022/11/14374.溶劑流出時間的測定：用蒸餾水洗凈黏度計，尤其要反復(fù)流洗黏度計的毛細(xì)管部分。用1mol·dm-3

NaNO3溶液洗1～2次，然后由A管加入約15mL1mol·dm-3

NaNO3溶液。用同法測定溶劑流出的時間t0

實驗完畢后，黏度計一定要用蒸餾水洗干凈。2022/11/12164.溶劑流出時