粘度法测定高聚物的相对分子质量

1、课程名称：大学化学实验P指导老师： 成绩： 、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 四、实验器材与仪器（必填） 六、实验数据记录和处理八、讨论、心得实验名称：黏度法测定高聚物的相对分子质量实验类型：三、实验材料与试剂（必填）装五、操作方法和实验步骤（必填）订七、实验结果与分析（必填）线:一、实验目的1、掌握用乌氏黏度计测定聚合物溶液黏度的原理和方法。2、测定聚合物聚乙二醇的黏均相对分子质量。二、实验原理聚合物溶液的特点是黏度特别大，原因在于其分子链长度远大于溶剂分子，加上溶剂化作用，使其在流动时受到较大的内摩擦阻力。黏性液体在流动过 程中，必须克服内摩擦阻力而做功。黏性液体在流动过

2、程中所受阻力的大小 可用黏度系数（简称黏度）来表示（kg m-1 s-1 ）。纯溶剂黏度反映了溶剂分子间的内摩擦力，记作n 0，聚合物溶液的黏度n 则是聚合物分子间的内摩擦、聚合物分子与溶剂分子间的内摩擦以及n 0三者 之和。在相同温度下，通常n 卬，相对于溶剂，溶液黏度增加的分数称为增比-可编辑修改-黏度，记作nsp,即np= (n- n) / n溶液黏度与纯溶剂黏度的比值称作相对黏度，记作n r，即n= n nn反映的也是溶液的黏度行为；而n sp则意味着已扣除了溶剂分子间的内摩擦 效应，仅反映了聚合物分子与溶剂分子间和聚合物分子间的内摩擦效应。聚合物溶液的增比黏度n sp往往随质量浓度C

3、的增加而增加。为了便于比 较，将单位浓度下所显示的增比黏度n sp /C称为比浓黏度，而1n n/C则称为 比浓黏度。当溶液无限稀释时，聚合物分子彼此相隔甚远，它们的相互作用 可忽略，此时有关系式sm0n c- r- 1!-n称为特性黏度，它反映的是无限稀释溶液中聚合物分子与溶剂分子间的内摩擦，其值取决于溶剂的性质及聚合物分子的大小和形态。由于nr和nsp均是无因次量，所以n的单位是质量浓度C单位的倒数。在足够稀的聚合物溶液里，n sp/C与C和n/C与C之间分别符合下述经验 关系式：np/c= n+ k n2Cin n/C= n-耳 n2c上两式中k和B分别称为Huggins和Kramer常

4、数。这是两直线方程，通过 np/C对C或in n/C对C作图，外推至C=0时所得截距即为恥 显然，对于 同一聚合物，由两线性方程作图外推所得截距交于同一点，如下图所示。-可编辑修改-外推法事特側度图聚合物溶液的特性黏度n与聚合物相对分子质量之间的关系，通常用带 有两个参数的Mark-Houwink经验方程式来表示：；1 - K M -式中丁是黏均相对分子质量，K、a分别是与温度、聚合物及溶剂的性 质有关的常数，只能通过一些绝对实验方法（如膜渗透压法、光散射法等） 确定。聚乙二醇水溶液在 30 C时 K=12.5 xi06m3 kg-1 ,a=0.78。本实验采用毛细管法测定黏度，通过测定一定体

5、积的液体流经一定长度和 半径的毛细管所需时间而获得。本实验使用的乌氏黏度计如下图所示。当液体在重力作用下流经毛细管时，其遵守 Poiseuille定律:Dh图3=95 乌氏粘度计二 pr 4t二 h gr 4t8lV 8lV-可编辑修改-式中：n为液体的黏度，kg m-1 s-1 ；p为当液体流动时在毛细管两端间的压力差 （即是液体密度p,重力加速度 g和流经毛细管液体的平均液柱高度 h这三者的乘积），kg m-1 s-1 ；r为毛细管的半径，m; V为流经毛细管的液体体积 m3; t为V体积液体 的流出时间，s; I为毛细管的长度，m。用同一黏度计在相同条件下测定两个液体的黏度时，它们的黏度

6、之比就等于密度与流出时间之比1 _ 诂2 p2t2 ：' 2t2如果用已知黏度n 1的液体作为参考液体，贝噜测液体的黏度n 2可通过上式 求得。在测定溶剂和溶液的相对黏度时，如溶液的浓度不大（C<1 x10kg m-3）,n t溶液的密度与溶剂的密度可近似地看作相同，故，r二一二厂0 t0所以只需测定溶液和溶剂在毛细管中的流出时间就可得到n r。三、仪器设备仪器 恒温槽1套；乌贝路德黏度计1支；洗耳球1只；5mL移液管1支；10mL移液管2支；100mL容量瓶5只；秒表1只。试剂 8% （质量分数）聚乙二醇储备液；蒸馏水。五、实验步骤1. 准备工作将恒温水槽调至30 C±

7、;0.1 C。2 .溶液配制-可编辑修改-分别移取5mL、10mL、15 mL、20 mL、25 mL8% （质量分数）聚乙二 醇储备液于100mL容量瓶中，用水定容至刻度。3. 洗涤黏度计先用热洗液浸泡，再用自来水、蒸馏水冲洗4 .测定溶剂流出时间to将黏度计垂直夹在恒温槽内。将一定量（约 20ml）水自A管注入黏度计 内，恒温数分钟，夹紧C管上连结的乳胶管，同时在连接 B管的乳胶管上接 洗耳球慢慢抽气，待液体升至 G球的一半左右即停止抽气，打开 C管乳胶管 上夹子使毛细管内液体同D球分开，用秒表测定液面在a、b两线间移动所需 时间。重复测定3次，每次相差不超过0.20.3s，取平均值。5.

8、测定溶液流出时间t取出黏度计，倒出溶剂水。用待测溶液润洗黏度计数次，同步骤 4测定 流经时间。按上述方法从稀到到浓依次测定溶液的流经时间。实验结束后，将溶液倒入回收瓶内，用溶剂仔细冲洗黏度计3次，最后用溶剂浸泡，备用。六、数据处理溶液浓度C=w p （kg m-3）,将测得的数据及根据原理计算出的各个数据记录 于下表流出时间/s二n rnspnsp/cIn nrn nr/c测量值平均值123溶剂112.31112.25112.3t0=112.29浓度 /(kg m-3)-可编辑修改-3.983129.72129.9129.81t1 = 129.811.1560.1560.03920.1450.

9、0364浹访7.965148.62148.69148.6t2=148.641.3240.3240.04050.2810.0354溶液0.060.03y = 0.0003x + 0.0383 R2= 0.9844y = -0.0003x + 0.0378 R2= 0.99660.020.0103.98.913.918.9以In n/c和叶sp/c分别对c作图，并作线性外推求得截距，bi= 0.0383, b2=0.0378,由于数据处理中保留小数导致两个截距不同，则取平均值为0.0381 ,即勺=0.0381 m 3 kg-1。根据 Z二 K EH , K=12.5m3kg-1，a=0.78 ,求得 =5.95 的 七、讨论、心得 思考题1. 乌式黏度计中的支管C的作用是什么？能否去处 C管改为双管黏度计使用？ 为什么？答：在测流经时间时，需要通过 C管与大气相连，使毛细管内液体与 D球分 开，液体在自身重力作用下留下，不能有 D管中液柱的压力，所以不可以没 有C管。2. 黏度计毛细管的粗细对实验有什么影响？-可编辑修改- 答：采用毛细管法测得黏度，通过测得一定体积的液体流经一定长度个半径 的毛细管所需要时间而获得。计算n会由半径的不同而不同，不过本实验只需