毛细管粘度计的原理[教育类别]

1、一、实验目的一、实验目的二、实验原理二、实验原理 三三、 仪器药品仪器药品四、实验步骤四、实验步骤 五、实验记录五、实验记录六、数据处理六、数据处理 八、八、思考题思考题九九、重、重点难点点难点 七、七、注意事项注意事项 指导教师：方建波 1培训类 l 1.掌握黏度法测定聚合物分子量 的 基本原理和 实验技术。 l 2.掌握测量原理和使用乌氏粘度 计测定聚苯乙烯-甲苯体系的 特性粘 数的方法并计算粘均分子量。 l 3.了解聚合物分子量的控制方法。 2培训类 分子量是表征聚合物特征的重要参数 之一，高聚物的相对分子质量大小不一， 其摩尔质量常在103107之间，黏度法测定 分子量是最常用的测定聚

2、合物分子量的技 术。也是高分子物理实验中较为经典的实 验之一，以其设备简单，操作方便，实验 精度高受到了人们的欢迎。 3培训类 当高聚物、溶剂、温度等确定以后， 特性粘度值只与高聚物的相对分子质量M有 关。目前常用半经验的麦克非线性方程来求 得： KM 式中：M-高聚物相对分子质量的平均值； K-比例常数； -与高聚物在溶液中的形态有关的经验参数。 K，通过查阅高分子物理书 册可以 查处文献值 4培训类 高聚物在稀溶液中的粘度是它在流 动过程所存在的内摩擦的反映，这种 流动过程中的内摩擦主要有：溶剂分 子之间的内摩擦；高聚物分子与溶剂 分子间的内摩擦；以及高聚物分子间 的内摩擦。 其中溶剂分子

3、之间的内摩擦又称 为纯溶剂的粘度，以 表示；三种内 摩擦的总和称为高聚物分子间的内摩 擦，以 表示。 0 5培训类 lim 0 C SP C 1 0 0 rsp 根据实验，在足够稀的溶液中 有： Ck C sp2 C C r 2 ln 6培训类 C C sp C C r ln CC r sp ln 或 0 C 测定不同浓度下的 sp 和r ，分别 用 sp/c和r /c对浓度c作图得到 两条 直线，这两条直线相交的一点，就是特 性 粘数。 7培训类 2.3黏度的 测试原理 l当液体在毛细管粘度计内因重力作 用而流出时遵守泊塞勒（Poiseuille) 定律： lt vm lv tghr 88

4、4 式中：为液体的密度；l为毛细管长度；r为毛细管半径； t为流出时间；h为流经毛细管液体的平均液柱高度； g为重力加速度；v为流经毛细管的液体体积； m为与仪器的几何形状有关的常数，r/l1时，可取m=1。 8培训类 对某一指定的粘度计而言， 令 ， ，则上式可写为： l mv 8 lv ghr 8 4 t t 式中100s时，等式右 边第二项可以忽略。溶液很稀时 0。这样，通过测定溶液和 溶剂的流出时间t和t0，就可求 00 t t r 9培训类 1. 乌氏黏度计； 2. 玻璃恒温水浴一套； 3. 秒表； 4. 移液管、吸耳球、容量瓶等； 5. 不同分子量的聚苯乙烯-甲苯体系溶液； 10培

5、训类 C B A a b G E D F（实物图片实物图片） 11培训类 12培训类 13培训类 1.恒温水浴的调节 调节恒温槽温度至(30.00.1)，在粘度计的B 管和C管上都套上橡皮管，然后将其垂直放入恒温槽， 使水面完全浸没球。 2. 溶液流出时间t的测定 用移液管从管加入已知浓度的聚苯乙烯-甲苯溶 液10ml。恒温15分钟，用弹簧夹夹住C管上的橡皮管， 用洗耳球从B管将溶液缓慢吸至1球，放开C管，让溶液 自由下落，当液面通过刻度线a时，打开秒表开始计时； 当液面通过刻度线b时，按停秒表。这就是溶液1的流 出时间t1。重复三次，三次的最大偏差应小于0.3s。 14培训类 用移液管分别由

6、A管加入5ml、5ml、10ml、10ml的 30的甲苯，使溶液的浓度分别为C2、C3、C4、C5，每次稀 释，均要封闭管，并用洗耳球从管口多次吸溶液至球， 以洗涤管并使溶液均匀混合。恒温10分钟后，分别测量溶 液的流出时间t2、t3、t4、t5。 15培训类 实验数据记录室温： 1.将所测的实验数据及计算结果填入下 表中。 原始溶液浓度C0(g/ml)； 恒温温度 ； t0 = s l黏度计型号_ k=_ =_ l聚苯乙烯的合成配方_ 16培训类 实验日期： ；恒温槽恒温温度： 。 甲苯甲苯 聚苯乙烯聚苯乙烯- -甲苯溶甲苯溶 液（液（C C0 0） +5ml+5ml 甲苯甲苯 +5ml+5

7、ml 甲苯甲苯 +10ml+10ml 甲苯甲苯 +10ml+10ml 甲苯甲苯 t t0 0(s)(s)t t1 1(s)(s)t t2 2(s)(s) t t3 3(s)(s) t t4 4(s)(s) t t5 5(s)(s) 1 1 2 2 3 3 平均值平均值 17培训类 1.计算 ； 2.作 图； 3.确定 值； 4.计算聚苯乙烯-甲苯体系相对分子 质量； C 、 C 、 sp r sp r ln C C C、 C sp r ln 18培训类 C C sp C C r ln CC r sp ln 或 0 C g/100ml 、 关系关系 图图 C C r ln C C sp 正常状态

8、正常状态 19培训类 K M KM 其中： 30 时，K=7.210-3，=0.72 20培训类 1.随着溶液浓度增加，高聚物分子之间 的距离逐渐缩短，因而分子间作用力 增大。当溶液浓度超过一定限度时， 高聚物溶液的sp/CC、lnr/CC的 关系不成线性。因此测定时要求最浓 溶液和最稀溶液与溶剂的相对粘度r 在在2.02.01.21.2之间；之间； 2.温度波动直接影响溶液粘度的测定， 国家规定用粘度计测定相对分子质量 的恒温槽的温度波动为0.05； 21培训类 3.毛细管粘度计的选择，即毛细管的直 径、长度以及球体积的选择，应根 据所用溶剂的粘度而定，使溶剂流出 时间在100s以上； 4. 在特性粘度测定过程中，有时并非操 作不慎才出现各种异常现象，而是高 聚物本身的结构及其在溶液中的形态 所致，目前尚不能清楚地解释产生这 些反常现象的原因。因此出现异常现 象时，以sp/CC曲线且由截距求 值； 22培训类 23培训类 1.试举例说明影响粘度测