聚合物分子量的测定——粘度法

1、中国石油大学化学原理II 实验报告实验日期： _成绩 :班级： _学号： _ 姓名： _教师：_同组者：_聚合物分子量的测定一黏度法一.实验目的学会一种测定分子量的方法二.实验原理由于聚合物具有多分散性，所以聚合物的分子量是一个平均值。有许多测定分子量的方法（如光散射法、渗透压法、超速离心法、端基分析法等），但简单、而使用范围又广的是粘度法。由粘度法测得的聚合物的分子量叫粘均分子量，以“ M v ”表示 。粘度法又分多点法和一点法：1、多点法多点法测定聚合物粘均分子量的计算依据是：=kiM7（7-1）式中 ： 耳 特性粘数；k, a -与温度和溶剂有关的常数；M -聚合物的粘均分子质量；若设溶

2、剂的粘度为 n 0,聚合物溶液浓度为 c（100mL 所含聚合物的克数表示 ）时的粘度为 n，则聚合物溶液粘度与浓度间有如下关系 :k"(7-2 )L = ln( / 0) 珂订 2c c(7-3 )以 nsp/c. In n r/c 对 c 作图，外推直线至 c 为 0 （参考图 7 1）求同，即、p lim s = lim 匸(7-4 )c、0 cCT 0 c0图 7-1 特性粘数 的求法由于 k、 a 是与温度、溶剂有关的常数，所以对一定温度和特定的溶剂，k、a 有确定的数值。例如， 30C 时，以 1mol/L 硝酸钠溶液作溶剂，用粘度法测定聚丙烯酰胺粘均分子量的经验式可表示

3、如下：=3.73 10 M即：1.40*14 - 2/3（7-5）旳严（7-6）因此，只要测定不同浓度下聚合物溶液的粘度,即可通过上述的数据处理,求出聚合物的粘均分子量Mv2、单点法对低浓度的聚合物溶液，其特性粘数可由下式计算=(SP ln r)1(7-7 )实验时，只要测定一个低浓度的聚合物溶液的相对粘度，即可由式7-7 求得所测试样的特性粘数。本实验采用如图7-2 所示的乌氏粘度计测定聚合物溶液在不同浓度下的粘度。这种粘度计的具体用法参考下述步骤图 7-2 乌氏粘度计1,2, 3支管； 5,8, 9玻璃管； 4, 6 刻度； 7毛细管三. 仪器与药品1 . 仪器乌氏粘度计，玻璃恒温水浴装置

4、一套，秒表，吸耳球，量筒，等。2. 药品0.01g/100mL 聚丙烯酰胺溶液， 1mol/L 硝酸钠溶液，蒸馏水。四 . 实验步骤(1) 打开温度控制仪电源，将温度设为 30r。调节电动搅拌机调速开关， 使搅拌机以适当的速度匀速转动，使玻璃缸中各处的水温均匀。(2)玻璃缸中水的温度升至30C后，将乌氏粘度计固定在铁架台夹子上，使粘度计上端玻璃球浸没在水中。调整乌氏粘度计，使其在水中垂直。注意，在调整过程中，不要使乌氏粘度计碰到搅拌棒或者玻璃缸壁，以免破碎。(3) 用量筒量取 1mol/L 硝酸钠溶液 15mL 由支管 3 加到已洗净、烘干的 粘度计的球 9 中，然后将粘度计在已调至 30C

5、的玻璃缸中，恒温约 10min , 即可 按下述方法测定：先用左手的拇指和中指将粘度计的支管1 捏住，用食指将支管1 的管口堵住；然后用洗耳球从支管 2 的管口将溶液吸至刻度 4 以上的粗直径部 分，在将食指松开的同时将洗耳球从管口移开，这时球 8 中的溶液因支管 1 通大气即迅速流回球 9, 而支管 2 中的刻度 4 以上的溶液则通过毛细管 7 慢慢流回球 9, 用秒表测定溶液液面经过刻度4 与 6 所需要的时间；重复 3-5 次，取平均值，作为 1mol/L 硝酸钠溶液的液面流经粘度计4与6两刻度的时间t；测定后，将粘o度计的溶液倒出回收，先后用自来水、蒸馏水洗净，然后烘干、备用。（ 4）

6、 用量筒量取 0.01g/100mL 聚丙烯酰胺溶液10mL 左右，经支管3 加入已洗净、烘干的粘度计的球9 中，用洗耳球将溶液吸至刻度线6 以上，然后松开胶皮管，用洗耳球将溶液吹下，重复三次，对乌氏粘度计进行清洗。清洗结束后，将废液倒入废液回收瓶中进行回收（ 5） 用量筒量取0.01g/100mL聚丙烯酰胺溶液15mL经支管3加入经聚合物溶液润洗的乌氏粘度计的球9中，然后将粘度计固定在30C的恒温槽中，恒温约10min后，用上述方法测定聚丙烯酰胺溶液的液面流经4与6两刻度间的时间匕，重复3-5次，取平均值t。（ 6） 全部测定结束后，将球9 的溶液倒出，先后用自来水、蒸馏水洗净，然后烘干，备

7、下次使用。五. 结果处理计算各溶液的浓度c 及（即口0 ）及也丄（即 包如）的数值。cct 0ccn ln nLc.0、以、一对作图，将直线外推至浓度为处，从两直线的交点求1c c得 n2、由 n计算聚丙烯酰胺的粘均分子量Mv。3、用最后一点（溶液浓度最稀的点）的粘度，用一点法求出特性粘数，并与外推求得的特性粘数作比较，说明一点法是否适用。测得数据如下表 :溶液时间实验数据平均值（ t0 ,t ）1mol/LNO3t0 ( s)71.4071.4971.5671.48PAM0.05g/100mlt ( s)76.9076.9077.0776.96SP t to c ct76. 96 _ 71.

8、 48二 7.120. 01 76. 96In rln（tln（ 76.96 /二 7.39c/t。）71.48）c=丄（sp In r）二竺竺二 7.2552c2MV =1.4010 53/2 =1.4010 5 7.2553/2 =2.7410 6故 PA 啲相对分子质量为2. 7410 6六 . 思考题1. 总结聚合物分子量的测定方法，并说明各方法的适用范围。答：聚合物分子量的测定方法有光散射法、渗透压法、超速离心法、端基分析法、粘度法等，其中粘度法测量范围最广。适用范围如下表所示：端基膜渗透蒸气压法沸点上冰点下光散 射超速离心方法分析压法(VPO)升法降法粘度法沉降法GPC 法法适用分子< 3 X42X 104?<3X 104< 104< 104103? 10 7 103 ? 10810 2 3 106102 107量范围10410 62粘度法测定聚合物的分子量时为什么要加硝酸钠？用其他的盐可以否？答：因为聚丙烯酰胺不能用水作溶剂，可以用盐溶液。在低浓度下，聚电解