粘度法测定聚合物的分子量实验报告

1、实验一粘度法测定聚合物的分子量粘度法是测定聚合物分子量的相对方法。高聚物分子量对高聚物的力学性能、溶解性、流动性均有极大影响。 由于粘度法具有设备简单、操作方便、分子量适用范围广、实验精度高 等优点，在聚合物的生产及科研中得到十分广泛的应用。本实验是采用乌氏粘度计测定甲苯溶液中聚苯乙烯粘度，进而测定求出PS试样分子量。一、实验目的要求1、掌握粘度法测定聚合物分子量的实验基本方法。2、了解粘度法测定聚合物分子量的基本原理。3、 通过测定特性粘度，能够计算PS的分子量。二、实验原理1、粘性液体的牛顿型流动粘性流体在流动过程中，由于分子间的相互作用，产生了阻碍运动的内摩擦力，粘度就是这种内摩擦力的表

2、现。即粘度可以表征粘性液体在流动过程中所受阻力的大小。按照牛顿的粘性流动定律，当两层流动液体间由于粘性液体分子间的内摩擦力在其相邻各流层之间产生流动速度梯度是（dv/dr ），液体对流动的粘性阻力是：F/A dv/dr（1-1）该式即为牛顿流体定律。式中，n液体粘度，单位（Pa - s）； A平行板面积；F外力。符合牛顿流体定律的液体称为牛顿型液体。高分子稀溶液在毛细管中的流动基本属于牛顿型流动。在测定聚合物的特性粘度n 时，以毛细管粘度计最为方便。2、泊肃叶定律高分子溶液在均匀压力 p （即重力p gh）作用下，流经半径为R、长度为L的均匀毛细管, 根据牛顿粘性定律，可以导出泊肃叶公式：(1

3、-2)ghR4 t8LV式中，g重力加速度；p流体的密度；V液出体积；t流出时间。由于液体在毛细管内流动存在位能，除克服部分内摩擦力外， 还会使其获得动能，结果导致实测值偏低。因此，须对泊肃叶公式作必要的修正：(1-3)ghR4 t m V 8LV 8 Lt 式中，m毛细管两端液体流动有关常数。若令A4衆；B畀，式（1-3）可简化为:At(1-4)3、聚合物溶液粘度的测定采用乌氏粘度计测定聚合物溶液的粘度时，常用到以下两个参数: （1 ）相对粘度(1-5)（2 ）增比粘度sp0式中，n聚合物溶液粘度；n0 纯溶剂粘度。整合式（1-4）和式（1-5）,即有：(1-6)At B/tro Ato B

4、 / to(1-7)在实验中，如果仪器设计得当和溶剂选择合适，可以忽略动能改正影响，式（ 简化为：1-7）还可Atr0 Atototo(1-8)又因为在实验中，通常在极稀溶液中进行，所以p-po,因此，式（1-5）和式（1-6）可改写成:t/to(1-9)sp (t to)/to(1-10)式中，t和to分别是聚合物溶液和纯溶剂的流出时间。显然，在一定温度下测定纯溶剂和不同浓度的聚合物溶液流出的时间,即可求出各种浓度下的r 和 sp。粘度除与分子量有关外，对溶液浓度有很大的依赖性。能够反映这种依赖性的经验公式很 多，其中最常用的有两个：sp2k' c(1-11)In r2c(1-12)

5、式中，c溶液浓度;k'和B均为常数。如果用sp/c或lnr /c对c作图（图1-2）,并外推到c0,两条直线在纵坐标上交于一点，其截距即是。用公式为表示为:spclimc 0 c(1-13)式中，聚合物溶液的特性粘度。I n图1-2对c和-对c关系图cc4、聚合物溶液的特性粘度与分子量的关系溶液体系确定之后， 在一定温度下，聚合物溶液的特性粘度值域聚合物的分子量有关。这种关系满足 Mar-Houwink方程，即：KM( 1-14)式中，K, a均为常数，其值与聚合物、溶剂、温度和分子量分布范围有关。聚苯乙烯在25C,甲苯作溶剂时，K = X 10-3,a =。由此可以计算聚合物的平均分

6、子量。三、仪器药品1、仪器恒温槽一套、乌氏粘度计、砂芯漏斗、针筒、容量瓶、移液管、精密温度计等。2、药品聚苯乙烯，工业级；甲苯，分析纯。四、实验步骤1、粘度计和玻璃仪器的洗涤(1 )粘度计先用经砂芯漏斗虑过的水洗涤，洗去小球G、E中的沙粒灰尘，把水甩干。(2) 由A管倒入经过滤的新配制的洗液，灌满后用小烧杯盖住，防止尘粒落入。放置约2h后把洗液倒出，先用滤过的自来水冲洗，再用滤过的蒸馏水冲洗几次，倒挂干燥或放入烘箱烘干。(3) 移液管、容量瓶应用虑过的洗液和水洗净烘干备用。(4) 对于放过聚合物溶液的粘度计和其它仪器，应先用熔剂浸泡，然后用水和洗液洗净。否则，有机物会将洗液中的K2Cr2O7还

7、原，使洗液失效。聚合物也会被碳化，使仪器堵塞，不易洗净。在用洗液浸泡以前，仪器中的水应尽量弄干，否则，将冲稀洗液，降低其去污效 果。2、聚合物溶液配制在分析天平上称取 0.2g0.3g (精确到)聚苯乙烯，小心加入 25ml容量瓶中，加入略少于 25ml的甲苯(不必过滤)，置于恒温槽中(控温 25C± 0.1 C)，待恒温后，用砂芯漏斗虑入 另一只25ml容量瓶中，并通过砂芯漏斗加入甲苯至刻度。恒温待用。3、溶剂流出时间t0的测定(1) 在精确控温25 C± 0.1 C的条件下，将粘度计放入恒温槽中，使粘度计和水溶液面保持 垂直，水面浸没 G球。固定好粘度计，在 B, C两

8、管上小心接上乳胶管。(2) 一起装置符合要求后，用移液管吸取10ml溶剂放入粘度计 A管中，保温几分钟，用夹子夹紧 C管的乳胶管。（3 ）用针管在B管的乳胶管上将溶液抽吸至 G球的一半处，停止抽吸，移去针管，松开C管通向大气，使空气进入 D球。（4） 水平观察 G球中液面的下降。当液面降至a线处，按下秒表，记下流经ab刻度的时间，即为to。重复三次，误差不超过，取三次平均值为to。（5）溶剂倒入回收瓶中，粘度计烘干待用。4、溶液流出时间t的测定（1） 粘度计烘干放置冷却后，按上面同样的要求和方法测定溶液的流出时间。用另一支10ml移液管精确吸取10ml溶液注入A管中，同样重复三次测得流出时间t

9、i。（2） 再用吸溶剂的移液管向粘度计中移入5ml溶剂，这是，粘度计中溶液浓度是原来的 23,5ml、10ml、10ml 溶并用针筒抽吸几次，使其混匀。用同样方法测得t2。此后分别再加入剂，测得 t3，t4，t5。奥氏图1-2粘度计结构对比5、结果处理（1）实验数据填入下表:流出时间（s）rIn rIn rcspspc-一-二二三平 均t0t1C=C0t2c=23 C0t3c=1/2 C0t4c=1/3 C0t5c=1/4 C0（2）作图假定溶液的初始浓度 Co 1，则依次分加溶剂 5ml、5ml、10ml和10ml后的溶液相对浓 度分别为2/3, 1/2, 1/3, 1/4(以c'表示)。以sp/C和ln r /C分别对c'作图，外推至c'=0所得截距为A,即有：A/Co(1-15)式中，co实际起始浓度(g/ml)。作图时，横坐标可取 24格处作为相对浓度1，则16格、12格、8格、6格处的相对浓度分别是 2/3、1/2、1/3 和 1/4。(3) 分子量计算根据已知的K和a,按M 公式计算分子量。五、注意事项1、 乌氏粘度计上的 A、B、C三支管中，B、C两管特别细，极易折断，因此，拿粘度计时必 须拿住A管。特别是在安装、固定和取出时，更应该小心谨慎。