黏度法测定高聚物的分子量课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018/9/29,#,2024/11/18,1,1.,实验目的,了解黏度法测定高聚物摩尔质量的基本原理和公式,掌握用厄布洛德,(Ubbelohde),黏度计,（伍式或乌式）,测定高聚物溶液黏度的原理与方法,测定,聚乙烯醇？,的相对分子质量的平均值,2023/9/2011.实验目的了解黏度法测定高聚物摩尔质,2024/11/18,2,2.,实验原理,溶液的黏度,0,纯溶剂黏度，同温下 ,0,sp,增比黏度,r,相对黏度,2023/9/2022.实验原理 溶液的黏度,2024/11/18,3,在,足够稀的高聚物溶液,中，,ln,r,/,c,-,c,和,SP,/,c,-,c,之间分别符合下述经验公式,sp,/c,比浓黏度；,r,/c,比浓对数黏度,特性黏度，与浓度无关,2023/9/203在足够稀的高聚物溶液中，lnr/c-,2024/11/18,4,式中，,和,分别称为,Huggins,和,Kramer,常数。这是两个直线方程，因此我们获得,的方法，如图,2,所示。,图,2,外推法求,2023/9/204式中，和 分别称为Huggins,2024/11/18,5,一种方法是以,sp,/,c,对,c,作图，外推到,c,0,的截距值；,另一种是以,ln,r,/,c,对,c,作图，也外推到,c,0,的截距值，两条线应会合于一点，这也可校核实验的可靠性。,2023/9/205 一种方法是以sp/c 对c作图，外推,2024/11/18,6,在一定温度和溶剂条件下，,特性黏度,和,高聚物摩尔质量,M,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，,M,为黏均摩尔质量；,K,为比例常数；,是与分子形状有关的经验参数。,K,和,值与温度、聚合物、溶剂性质有关，也和分子量大小有关。,K,值受温度的影响较明显，而,值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度，其数值介于,0.5,1,之间。,2023/9/206 在一定温度和溶剂条件下，,2024/11/18,7,K,与,的数值可通过其它绝对方法确定，例如渗透压法、光散射法等，由黏度法只能测定,。可以看出,高聚物摩尔质量的测定最后归结为特性黏度,的测定,。本实验采用毛细管法测定黏度，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。,2023/9/207 K与的数值可通过其它绝,2024/11/18,8,式中，,为液体的黏度；,为液体的密度；,L,为毛细管的长度；,r,为毛细管的半径；,t,为,V,体积液体的流出时间；,h,为流过毛细管液体的平均液柱高度,；,V,为流经毛细管的液体体积；,m,为毛细管末端校正的参数,(,一般在,r,/,L,1,时，可以取,m,=1),。,所使用的乌氏黏度计如图,3,所示，当液体在重力作用下流经毛细管时，其遵守泊肃叶,(,Poiseuille,),定律,2023/9/208 式中，为液体的黏度；,2024/11/18,9,对于某一只指定的黏度计而言，上式中许多参数是一定的，因此可以改写成,式中，,B,1,，当流出的时间,t,在,2,min,左右,(,大于,100s),，该第二项,(,亦称动能校正项,),可以忽略，即,At,。又因通常测定是在稀溶液中进行,(C,110,-2,gcm,-3,),，溶液的密度和溶剂的密度近似相等，因此可将,r,写成,2023/9/209 对于某一只指定的黏度计,2024/11/18,10,式中，,t,为测定溶液黏度时液面从,a,刻度流至,b,刻度的时间；,t,0,为纯溶剂流过的时间。所以,通过测定溶剂和溶液在毛细管中的流出时间，从上式求得,r,，再由图,2,求得,图,3,乌氏黏度计,2023/9/2010 式中，t为测定溶液黏度,2024/11/18,11,恒温槽,1,套；,黏度计,1,支；,分析天平,1,台；,移液管,(10mL,，,2,支、,5mL,，,1,支,),；,聚乙烯醇,),；,NaNO,3,(3moldm,-3,、,1moldm,-3,),3.,仪器试剂,2023/9/2011恒温槽1套；3.仪器试剂,2024/11/18,12,黏度计的洗涤：,先用热洗液,(,经砂心漏斗过滤,),将黏度计浸泡，再用自来水、蒸馏水分别冲洗几次，每次都要注意反复流洗毛细管部分，洗好后烘干备用。,2.,调节恒温槽温度至,(30.00.1),，在黏度计的,B,管和,C,管上都套上橡皮管，然后将其垂直放入恒温槽，使水面完全浸没,G,球，并用吊锤检查是否垂直,4.,实验步骤,2023/9/2012黏度计的洗涤：先用热洗液(经砂心漏斗过,2024/11/18,13,3.,溶液流出时间的测定：,用移液管分别吸取已知浓度的,聚丙烯胺溶液,10,mL,和,NaNO,3,溶液,(3,moldm,-3,)5,mL,，由,A,管注入黏度计中，在,C,管处用洗耳球打气，使溶液混合均匀，浓度记为,C,1,，恒温,15,min,，进行测定。,2023/9/20133.溶液流出时间的测定：用移液管分,2024/11/18,14,将,C,管用夹子夹紧使之不通气，在,B,管处用洗耳球将溶液从,F,球经,D,球、毛细管、,E,球抽至,G,球,2/3,处，解去,C,管夹子，让,C,管通大气，此时,D,球内的溶液即回入,F,球，使毛细管以上的液体悬空。毛细管以上的液体下落，当液面流经,a,刻度时，立即按停表开始记时间，当液面降至,b,刻度时，再按停表，测得刻度,a,、,b,之间的液体流经毛细管所需时间。重复这一操作至少三次，它们间相差不大于,0.3s,，取三次的平均值为,t,1,测定方法如下：,2023/9/2014 将C管用夹子夹紧使之不通,2024/11/18,15,然后依次由,A,管用移液管加入,5mL,、,5mL,、,10mL,、,15mL NaNO,3,溶液,(1moldm,-3,),，将溶液稀释，使溶液浓度分别为,C,2,、,C,3,、,C,4,、,C,5,，用同法测定每份溶液流经毛细细管的时间,t,2,、,t,3,、,t,4,、,t,5,。,应注意每次加入,NaNO,3,溶液后，要充分混合均匀，并抽洗黏度计的,E,球和,G,球，使黏度计内溶液各处的浓度相等。,2023/9/2015 然后依次由A管用移液管,2024/11/18,16,4.,溶剂流出时间的测定,：用蒸馏水洗净黏度计，尤其要反复流洗黏度计的毛细管部分。用,1moldm,-3,NaNO,3,溶液洗,1,2,次，然后由,A,管加入约,15,mL,1,moldm,-3,NaNO,3,溶液。用同法测定溶剂流出的时间,t,0,实验完毕后，黏度计一定要用蒸馏水洗干净,。,2023/9/20164.溶剂流出时间的测定：用蒸馏水洗净,2024/11/18,17,高聚物在溶剂中溶解缓慢，配制溶液时必须保证其完全溶解，否则会影响溶液起始浓度，而导致结果偏低。,黏度计必须洁净，高聚物溶液中若有絮状物不能将它移入黏度计中。,本实验中溶液的稀释是直接在黏度计中进行的，因此每加入一次溶剂进行稀释时必须混合均匀，并抽洗,E,球和,G,球。,5.,注意事项,2023/9/2017高聚物在溶剂中溶解缓慢，配制溶液时必须,2024/11/18,18,实验过程中恒温槽的温度要恒定，溶液每次稀释恒温后才能测量。,黏度计要垂直放置，实验过程中不要振动黏度计，否则影响结果的准确性,。,2023/9/2018实验过程中恒温槽的温度要恒定，溶液每次,2024/11/18,19,将所测的实验数据及计算结果填入下表中：,6.,数据处理,流出时间测量值,平均时间值,1,2,3,溶剂,t,0,=,溶液,c=1/2,t,1,=,c=1/3,t,2,=,c=1/4,t,3,=,c=1/5,t,4,=,2023/9/2019将所测的实验数据及计算结果填入下表中：,2024/11/18,20,2.,作 图和 图，并外推至,c=0,，从截,矩求出,值。,3.,由,求出聚乙烯醇的相对分子质量,2023/9/2020,2024/11/18,21,乌氏黏度计的毛细管太粗或太细有什么缺点？,为什么用,来求算高聚物的摩尔质量？它和纯溶剂黏度有无区别？,分析,SP,/,c,-,c,及,ln,r,/,c,-,c,作图缺乏线性的原因？,7.,思考题,2023/9/2021乌氏黏度计的毛细管太粗或太细有什么缺点,