粘法测定高聚物平均摩尔质量实用教案

1、会计学1粘法测定高聚物平均摩尔粘法测定高聚物平均摩尔(m r)质量质量第一页，共17页。表1 测定(cdng)高聚分子量相应的分析方法分析测定方法高聚分子量(Mr)端基分析3104沸点升高，凝固点降低，等温蒸馏3104渗透压104106光散射104107超离心沉降及扩散104107粘度法104107 分子量是表征化合物特性的基本参数之一。但高聚物分子分子量是表征化合物特性的基本参数之一。但高聚物分子量大小不一，参差不齐量大小不一，参差不齐(cn c b q)，一般在，一般在103107之之间，所以通常所测高聚物的分子量是平均分子量。测定高间，所以通常所测高聚物的分子量是平均分子量。测定高聚分子

2、量的方法很多，对线型高聚物，各方法适用的范围聚分子量的方法很多，对线型高聚物，各方法适用的范围如表如表1所示。所示。 第1页/共17页第二页，共17页。 高聚物的摩尔质量的对其性能有很大的影响，通过高聚物的摩尔质量的对其性能有很大的影响，通过(tnggu)摩尔摩尔质量的测定可了解高聚物的性能，并控制聚合条件以获得优良产品质量的测定可了解高聚物的性能，并控制聚合条件以获得优良产品。 在某一温度下，高聚物溶液的粘度在某一温度下，高聚物溶液的粘度比纯溶剂的粘度比纯溶剂的粘度0大，粘度大，粘度增加的分数为增比粘度增加的分数为增比粘度sp00-1spr r称为相对粘度，是整个溶液的粘度行为。称为相对粘度

3、，是整个溶液的粘度行为。 sp意味着扣除意味着扣除了溶剂了溶剂(rngj)分子间的内摩擦效应，仅考虑溶剂分子间的内摩擦效应，仅考虑溶剂(rngj)与与溶质分子之间以及溶质分子间的相互作用。溶质分子之间以及溶质分子间的相互作用。 sp随高聚物浓随高聚物浓度增加而增大。常用度增加而增大。常用 sp/c，称为比浓粘度，称为比浓粘度第2页/共17页第三页，共17页。比浓粘度随溶液浓度比浓粘度随溶液浓度c变化。当溶液无限稀变化。当溶液无限稀(c0)时，溶质分子时，溶质分子间内摩擦效应可以忽略不计，只存在间内摩擦效应可以忽略不计，只存在(cnzi)溶剂分子与溶质溶剂分子与溶质分子间的内摩擦作用，分子间的内

4、摩擦作用， sp/c趋于固定极限值趋于固定极限值 为特性粘度，可由为特性粘度，可由 sp/c-c图用外推法求出。实验表明图用外推法求出。实验表明(biomng) sp/c与与 的关系用经验公式表示为的关系用经验公式表示为故作故作 sp/c-c图，外推后图，外推后(tu hu)由由 sp/c轴上的截距可求轴上的截距可求 。浓度不太大时，经验公式可表示为。浓度不太大时，经验公式可表示为 ln /c = + 2c (3) 2 (2)spkcc 0lim (1)spcc 第3页/共17页第四页，共17页。这样这样 sp/c及及ln /c对对c作图，得两条直线。这两条直线在纵轴作图，得两条直线。这两条直

5、线在纵轴上相交于一点，可求出上相交于一点，可求出 值。值。 的单位是浓度倒数。的单位是浓度倒数。 与与高聚物平均摩尔质量高聚物平均摩尔质量(zhling)的关系为的关系为 = M 其中，其中， 和和 为经验方为经验方程的两个参数。一定程的两个参数。一定(ydng)温度，一定温度，一定(ydng)的高聚物体系的高聚物体系为常数。为常数。 M为平均摩为平均摩尔质量。尔质量。第4页/共17页第五页，共17页。同一温度下，对纯溶剂和同一温度下，对纯溶剂和45个不同浓度的溶液进行流出个不同浓度的溶液进行流出时间的测定后，可计算出相应时间的测定后，可计算出相应(xingyng) r和和 sp，再作图，再作

6、图外推求出外推求出 ，最后由，最后由 = Mh （4）及经验常数及经验常数 、 求算平均摩尔质量求算平均摩尔质量 M。本实验本实验(shyn)用毛细管粘度计测定高聚物溶液的粘度。用毛细管粘度计测定高聚物溶液的粘度。在稀溶液中（浓度小于在稀溶液中（浓度小于10gL-1），溶剂与溶液的密度近），溶剂与溶液的密度近似为相等，可得似为相等，可得00rtt 第5页/共17页第六页，共17页。粘度计的选择和洗涤粘度计的选择和洗涤 使用乌氏粘度计能在粘度计内进行逐步稀释使用乌氏粘度计能在粘度计内进行逐步稀释，适合连续测定不同浓度溶液的粘度。由所用，适合连续测定不同浓度溶液的粘度。由所用溶剂的粘度选择毛细管溶

7、剂的粘度选择毛细管r与管与管E体积体积(tj)的大小的大小，使流出时间不少于，使流出时间不少于100s。对于溶剂水，毛细。对于溶剂水，毛细管径为管径为0.57mm，E球体积球体积(tj)为为4ml。粘度计。粘度计应用洗液浸泡后，再依次用自来水、蒸馏水冲应用洗液浸泡后，再依次用自来水、蒸馏水冲洗，最后用乙醇淌洗后真空干燥备用。洗，最后用乙醇淌洗后真空干燥备用。第6页/共17页第七页，共17页。将清洁干净的粘度计将清洁干净的粘度计B管、管、C管口导上乳胶管管口导上乳胶管后垂直放入恒温槽中。恒温水面应浸没后垂直放入恒温槽中。恒温水面应浸没G球。调球。调节夹粘度计的夹具使粘度计毛细管垂直节夹粘度计的夹

8、具使粘度计毛细管垂直一次吸取一次吸取5ml聚丙烯酰胺水溶液，从聚丙烯酰胺水溶液，从A管注入管注入，夹住，夹住C管口的乳胶管，在管口的乳胶管，在B管上用洗耳球来回管上用洗耳球来回推拉，使溶液混合均匀推拉，使溶液混合均匀(jnyn)，设浓度为，设浓度为c1,恒恒温温10min。溶液溶液(rngy)流出时间流出时间的测定的测定第7页/共17页第八页，共17页。C管不通大气，由管不通大气，由B管抽气，溶液从管抽气，溶液从F球经球经D球、毛细管球、毛细管、E球抽至球抽至G球球2/3处。松开处。松开C管处夹子，使管处夹子，使C管通大气，管通大气，D球中液体即回入球中液体即回入F球。毛细管以上液体悬空并开始

9、球。毛细管以上液体悬空并开始(kish)下落。当液面流经下落。当液面流经a刻度立即按下表开始刻度立即按下表开始(kish)计时，当计时，当液面将到液面将到b刻度时，再按停表，读取刻度时，再按停表，读取a、b刻度间液体流经刻度间液体流经毛细管所需时间毛细管所需时间t1，重复，重复3次，时间相差不得超过次，时间相差不得超过0.5s。依次由依次由A管分别注入管分别注入5ml、10ml、15ml 、20ml蒸蒸馏水，将高聚物稀释为馏水，将高聚物稀释为c2、c3、c4、 c5 ，同法测定，同法测定流出时间流出时间t2、t3、t4、 t5 。每次加入蒸馏水后，应。每次加入蒸馏水后，应混合混合(hnh)均匀

10、后抽洗毛细管均匀后抽洗毛细管3次，恒温次，恒温10 min第8页/共17页第九页，共17页。 倾去高聚物溶液，用自来水、蒸馏水淌洗倾去高聚物溶液，用自来水、蒸馏水淌洗净粘度计后。加入约净粘度计后。加入约15ml蒸馏水，恒温蒸馏水，恒温10min后测定流出时间后测定流出时间t0 实验完毕，倾去溶液，洗净粘度计，用乙实验完毕，倾去溶液，洗净粘度计，用乙醇淌洗，放置醇淌洗，放置(fngzh)干燥。干燥。溶剂流出时间溶剂流出时间(shjin)的的测定测定第9页/共17页第十页，共17页。第10页/共17页第十一页，共17页。实验(shyn)温度大气压Pa被测溶液流出时间t(s)rsplnrsp/c l

11、nr/c1 次2次3次平均溶 剂t0=0溶液*c0 为5g/L第11页/共17页第十二页，共17页。第12页/共17页第十三页，共17页。第13页/共17页第十四页，共17页。1乌氏粘度计中C管有何作用？本实验能否采用U型粘度计（即减去C管）？2粘度计的毛细管的粗细对实验结果有何影响？3试推导。4若要求hr测定精确度达到0.2%，则恒温槽的温度(wnd)需恒定在什么范围？试用水的粘度的温度(wnd)系数解释之。5若把溶液带到了乳胶管内，对结果有何影响？6测量蒸馏水的流出时间时，加蒸馏水的量是否要准确测量？第14页/共17页第十五页，共17页。高聚物分子链在溶液中所表现得出的一些行为会影响h的测定。如某些高分子链有相互排斥作用，随c的减少(jinsho)，hsp/c却反常的增大，这称作聚电解质行为。通常可加入少量小分子电解质作为抑制剂，利用同离子效应抑制聚电解质行为。又如某些高聚物在溶液中会发生降解，会使h和Mh结果偏低，可加入少量的抗氧化剂以抑制降解。温度的波动可直接影响到溶液粘度的测定，因此恒温槽的控温精度是很重要的。一般而言，对于不同的溶剂和高聚物，温度波动对粘度的影响程度不同。h=AeB/RT此外溶液浓度选择不当或浓度不准确，测量过程中因微粒杂质局部堵塞毛细管而影响流经时间及毛细管