物理化学粘度法

,*,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,粘度法测定聚合物的相对分子质量,一、实验目的,掌握用乌贝路德粘度计测定粘度的方法,测定聚乙烯醇的粘均分子量,二、实验原理,高聚物的分子量对其性能有很大影响，是表征化合物特性的基本参数之一。,高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了,液体在流动时存在的内摩擦,。分子量越大，内摩擦越大，溶液粘度越高。,粘度法测定高聚物分子量，,设备简单,，测定技术容易掌握，实验结果有相当高的准确度，目前应用比较广泛。,名词与符号,物理意义,纯溶剂粘度,0,溶剂分子与溶剂分子间的内摩擦表现出来的粘度,溶液粘度,溶剂分子与溶剂分子之间、高分子与高分子之间和高分子与溶剂分子之间，三者内摩擦的综合表现,相对粘度,r,r,=/,0,溶液粘度对溶剂粘度的相对值,增比粘度,SP,sp,=(-,0,)/,0,=/,0,-1=,r,-1,高分子与高分子之间，纯溶剂与高分子之间的内摩擦效应,比浓粘度,sp,/C,单位浓度下所显示出的粘度,特性粘度,反映高分子与溶剂分子之间的内摩擦,纯溶剂粘度,高聚物溶液粘度,增比粘度,相对粘度,在无限稀释溶液中：,特性粘度,根据实验，在足够稀,的溶液中有：,r,sp,sp,/,c,ln,r,/,c,获得,的方法有二种,:,一种是以,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，两根线应会合于一点，这也可校核实验的可靠性。,与高聚物分子量,M,的关系可用经验式表示为：,粘均相对分子量,式中：和 为与溶剂、大分子物质和温度有关的经验常数，有表可查。,测定粘度的方法主要有毛细管法、转筒法和落球法。在测定高聚物分子的特性粘度时，以毛细管流出法的粘度计最为方便。若液体在毛细管粘度计中，因重力作用流出时，可通过泊肃叶,(Poiseuille),公式计算粘度。,式中，,为液体的粘度,；,为液体的密度,；,L,为毛细管的长度,；,r,为毛细管的半径,；,t,为流出的时间,；,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),。,对于某一只指定的粘度计而言，可以写成下式：,式中，,t,为溶液的流出时间；,t,0,为纯溶剂的流出时间。,所以通过溶剂和溶液在毛细管中的流出时间，求得,r,，再求得,。,式中，,B,1,，当流出的时间,t,在,2min,左右,(,大于,100s),，该项,(,亦称动能校正项,),可以从略,。又因通常测定是在稀溶液中进行,C,110,-2,gcm,-3,),，所以溶液的密度和溶剂的密度近似相等，因此可将,r,写成,:,三、仪器和试剂,仪器,恒温水浴槽,1,套、乌氏粘度计,1,支、,10mL,移液管,2,支、,5mL,移液管,1,支、吸耳球,1,只、螺旋夹一只、橡皮管,(,约,5cm,长,)2,根。,试剂,0.2,聚乙烯醇水溶液、,3moldm,-3,和,1moldm,-3,NaNO,3,溶液。,恒温水浴槽,乌氏粘度计,本实验用乌贝路德粘度计，又叫气承悬柱式粘度计。它的最大优点是可以在粘度计里逐渐稀释从而节省许多操作手续，其构造如图所示。,溶液流出时间的测定,1.,调节恒温槽温度至,(30.00.1),，将粘度计垂直放入恒温槽，使水面完全浸没,G,球，固定好；,四、实验步骤,2.,分别用移液管吸取,10mL,已知浓度的聚乙烯醇溶液和,5mL NaNO,3,溶液,(3moldm,-3,),，浓度记做,c,1,，从,A,管注入粘度计中；,聚乙烯醇,NaNO,3,3.,用夹子将,B,管上橡皮管夹紧，在,C,管上用洗耳球打气，使溶液混合均匀，恒温,10min,后进行测定。,4.,用夹子将,C,管夹紧，在,B,管处用洗耳球将溶液抽至,G,球,2/3,处；解去夹子，让,C,管通大气，此时溶液回落，使毛细管以上的液体悬空。,5.,松开,B,管，使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，当液面降至,b,刻度时，再按停表，测得,a,、,b,刻度之间的液体流经毛细管所需时间,t,，重复,3,次，算平均值。,6.,依次用移液管由,A,管加入,5mL,、,10mL,、,15mL1moldm,-3,NaNO,3,溶液，将溶液稀释，溶液浓度分别记为,c,2,、,c,3,、,c,4,，同法测定每份溶液流经毛细管的时间,t,2,、,t,3,、,t,4,。,NaNO,3,溶剂流出时间的测定,用蒸馏水漂洗粘度计，尤其要反复漂洗粘度计的毛细管部分，再用,1moldm,-3,NaNO,3,洗,1,2,次，然后由,A,管加入约,15mL1moldm,-3,NaNO,3,溶液。用同法测定溶剂流出的时间,t,0,。,实验完毕后，清洗粘度计,先将洗液灌入粘度计内，并反复抽洗毛细管部分。然后将洗液倒入专用瓶中，再依次用自来水、蒸馏水洗涤干净，烘干备用。,五、数据处理,1.,将所测实验数据及计算结果填入下表中,原始溶液浓度,c,0,(g,cm,-3,),；恒温温度,溶剂流出时间,t,0,_,、,_,、,_s,c,(g,cm,-3,),t,1,/,s,t,2,/,s,t,3,/,s,t,平均,/,s,r,ln,r,sp,sp,/c,ln,r,/c,c,1,c,2,c,3,c,4,2.,作,sp,/,cc,和,ln,r,/,c c,图，并外推到,c,0,，由截距,求出,。,3.,计算聚乙烯醇的粘均分子量,M,。,六、注意事项,粘度计必须洁净，聚乙烯醇溶液中若有絮状物不能将它移入粘度计中。,实验过程中恒温槽的温度要恒定，溶液每次稀释混合均匀，恒温后才能测量。,本实验溶液的稀释是直接在粘度计中进行的，因此每加入一次溶剂进行稀释时必须混合均匀，并抽洗各部。,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。,粘度计要垂直放置，实验过程中不要振动粘度,计，否则将影响结果的准确性。,七、思考题,1.,粘度计为什么需要垂直放置？,2.,粘度计毛细管的粗细对实验有什么影响？,3.,乌氏粘度计有什么优点？,4.,为什么可以用,来计算高聚物的分子量？它和纯溶剂的粘度有无区别？,5.,乌氏粘度计中的支管,C,有什么作用？除去支管,C,是否仍可以测粘度？,