毛细管粘度计的原理

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。 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合物分子量的技术。也是高分子物理实验中较为经典的

2、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。 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 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

3、lim0cspc100rsp 根据实验，在足够稀的溶液中有：ckcsp2ccr2lnccspccrlnccrspln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。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：ltvmlvtghr884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。 对某一指定的

4、粘度计而言，令 ， ，则上式可写为：lmv8lvghr84tt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00ttr1. 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； c b aabgedf（实物图片实物图片）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

5、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。 用移液管分别由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。 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

6、_ k=_ =_l聚苯乙烯的合成配方_ 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+5ml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 12 23 3平均值平均值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、sprsprlnccc、csprlnccspccrlnccrspln或0 c g/10

7、0ml 、 关系关系 图图 ccrlnccsp正常状态正常状态kmkm其中： 30 时，k=7.210-3，=0.72 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； 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；1.试举例说明影响粘度测