高分子物理试验报告稀溶液黏度法测定聚合物的分子量

1、实验一稀溶液黏度法测定聚合物的分子量一、实验目的. 了解聚合物分子量的统计平均的意义和黏度法表征，聚合物分子 量的基本原理。.学会使用乌氏黏度计。.掌握测定聚合物稀溶液黏度的实验技术。二、实验原理采用稀溶液黏度法测定聚合物的分子量、所用仪器设备简单，操 作便利，适用的分子量范围大，又有相当好的实验精确度，因此黏度 法是一种广泛应用的测定聚合物分子量的方法。但它是一种相对方法。 为特性黏数与分子量经验关系式中的常数要用其它测定分子量的绝 对方法予以制定、并且在不同的分子量范围内，通常要用不同常数的 经验式。液体的流动是因受外力作用分子进行不可逆位移的过程、液体分 子间存在着分子间作用力，因此当液

2、体流动时，分子间就产生反抗其 相对位移的摩擦力（内摩擦力）、液体的黏度就是液体分子间这种内摩 擦力的表现。黏度表不法相对黏度：表示溶液黏度相当于纯溶剂黏度的倍数，=X。刈为高分子溶液的黏度o为纯溶剂的黏度增比黏度：表示溶液黏度比纯溶剂黏度增加的分数。特性黏数（度）：高分子溶液浓度c趋近于0时，单位浓度增加对溶液 ，一In T 增比黏度或相对黏度对数的贝献。自L0节Tq一丁，单位为dl/g或mL/g 用黏度法测定聚合物的分子量时要消除浓度对黏度的影响。常以两个经验式表达黏度对浓度的依赖关系：Huggins方程式：刀sp/c=刀+k刀2c稀释法（或外推法）Kraemer方程式：ln 刀 r=刀-3

3、 刀2c测定次序=浓度由大到小当溶液体系确定后，在一定温度下，高分子溶液的特性黏度只与聚合物分子量大小有关，所以有时也用刀来表示分子量的大小。Mark-Houwink经验式表示：刀=KM刀“聚乙烯醇水溶液，30c 日t K=1.25 X10-2, 0t =0.78。重点求r r ?测定黏度的方法主要有：毛细管法（测定液体在毛细管里的流出时间）；落球法（测定圆球在液体里下落速度）；旋筒法（测定液体与同心轴圆柱体相对转动的情况）测定高聚物溶液的黏度以毛细管法最方便， 本实验采用乌氏黏度计测量高聚物稀溶液的黏度。刀尸刀/刀02t/t 0T sp= T r-1 t/t 0-1刀作图求刀尸KM三、实验仪

4、器和材料 乌式黏度计一个；恒温水梢一套（包括：自动搅拌器、继电器、水银 接触温度计、调压器、加热器、50c温度计，室温30c左右，不需 要加热了）；秒表一块；5mL、10mL移液管各一支；25mL、50mL容 量瓶各一个；聚乙烯醇样品；蒸储水 。四、实验步骤.玻璃仪器的洗涤：先用经熔砂漏斗滤过的水洗涤黏度计，倒挂干 燥后，用新鲜温热的铭酸洗液（滤过）浸泡黏度计数小时后，再用（经熔 砂漏斗滤过的）蒸储水洗净，烘后待用。其它如容量瓶、移液管也需无尘洗涤.干燥后待用.高分子溶液的配制：准确称取聚乙烯醇 0.25g,在烧杯中用少量水 1015mL使其全部溶解，移入 25mL容量瓶中，溶液浓度为0.01

5、g/mL。用水洗涤烧杯34次，洗液一并转入容量瓶中。并稍稍摇 晃作初步混匀，然后将容量瓶置于恒温水梢（30 C）中恒温，用水稀释 至刻度，摇匀溶液.再用熔砂漏斗将溶液滤入一只25mL的无尘干燥的容量瓶中，放入恒温水梢中待用。盛有纯溶剂的容量瓶也放入恒温 水梢中恒温待用。.纯溶剂水流出时间的测定：把乌氏黏度计固定在铁架上，从乌氏黏度计的A管注入水，加至F球 的2/3到3/4左右，放入恒温梢中，调节接触温度计至30C,恒温水 浸没至黏度计的a线以上。恒温15分钟左右开始测试。用手按住C管，吸耳球放在B管口，把溶液吸至G球一半时，然后放 开手。当溶液降至a线时，即按下秒表记时，至溶液降至 b线时，按

6、下秒表 结束实验。重复测定三次，每次测的时间相差不得超过 0.2s,否则重测。取其平 均值，作为t0.溶液流出时间的测定：将黏度计中的水倒出，用待测溶液润洗 1-2次。测定方法同水的测定，改变所用溶剂浓度。用移液管从A管注入10 mL所配溶液加至F球的2/3到3/4左右，恒温水浸没至黏度计的a线以上。恒温15分钟左右开始测试。用手按住C管，吸耳球放在B管口，把溶液吸至G球一半时，然后放 开手。当溶液降至a线时，即按下秒表记时，至溶液降至 b线时，按下秒表 结束实验。重复测定三次，每次测的时间相差不得超过 0.2s,否则重测。取其平 均值，作为ti然后再移取5mL水注入黏度计，将它充分混合均匀（

7、加入正丁醇几滴，用吸耳球吹打均匀），这时溶液浓度为原始溶液浓度的 2/3,再用 同样方法测定t2。用同样操作方法再分别加入 5mL、10 mL和10mL水。使溶液浓度分 别为原始溶液的1/2、1/3和1/4。测定各自的流出时间t3, t t5。重复测定三次，每次测的时间相差不得超过 0.2s,否则重测，取其平 均值。分别配好不同浓度的聚乙烯醇溶液，溶液浓度分别为原始溶液浓度的2/3、1/2、1/3和1/4。按照同样的方法，测定各自的流出时间t2、t3、t4、t5。（也可取出）（原因：逐渐稀释后液体多了影响流速）重复测定三次，每次测的时间相差不得超过 0.2s,否则重测，取其平 均值。五、数据处

8、理数据记录相 对 浓 度/c 流出时间/s1r%/cln q /c第1次第2次第3次平均值/112.5112.7112.9t0=112.7/1167.3167.3167.33 = 167.31.480.480.480.3922/3147.6147.4147.5t2=147.51.310.310.470.4051/2138.2138.3138.1t3=138.21.230.230.460.4141/3130.2130.3130.1t4=130.11.150.150.450.419原始溶液浓度C0=0.01 g/mL （太浓容易堵住毛细管）为作图方便，若原始溶液浓度为Co,稀释后溶液浓度为c, c

9、 = C/C0 为稀释后溶液的相对浓度。那么依次加入 5mL、5mL、10mL、10mL 溶剂的溶液的相对浓度分别为 2/3、1/2、1/3、1/4。以tup/ c和ln T r/ c分别对c作图，作图时可以在横坐标上以坐标纸的 12格作 为相对浓度c =1,即原始溶液，则其它溶液就位于8、6、4和3处，外推得到截距A,那么i=A/c0,已知刀=KMJ,那么，M尸（刀/K）1/% ,从polymer Handbook查到聚乙烯醇-水溶液在30c时，K=1.25x10-2, % =0.78,带入上式计算 M” 。原始溶液浓度Co=0.01 g/mL（太浓容易堵住毛细管） 为作图方便， 若原始溶液

10、浓度为C0,稀释后溶液浓度为c, c = c/c0为稀释后溶 液的相对浓度。那么依次加入 5mL、5mL、10mL、10mL溶剂的溶液 的相对浓度分别为2/3、1/2、1/3、1/4。以刀sp/ c和lnr/ c分 别对c作图，作图时可以在横坐标上以坐标纸的 12格作为相对浓 度c =1,即原始溶液，则其它溶液就位于 8、6、4和3处，外推得到截距 A,那么y=A/Co,已知y=KM/,那么，MrQy /K)1/% , 从polymer Handbook查到聚乙烯醇-水溶液在30c时，K=1.25x 10-2,% =0.78，带入上式计算 M 4s sp/c ln t r/c线性(s sp/c

11、)线性(ln t r/c)由图可知：刀=A/Co =0.43/0.01=43ml/g带入数据可得到 M=(1 /K)1/ % =3.4X 104实验二 浊点滴定法测定聚合物的溶解度参一、实验目的学习用浊点滴定法测定聚合物的溶解度参数。了解溶解度参数的基本概念和实用意义。了解聚合物在溶剂中的溶解情况。二、实验原理溶解度参数是表示物体混合能与相互溶解的关系。根据溶解度参 数的定义，溶解度参数d应为“内聚能密度”的平方根，即：d= （ 日V） 1/2 （1）浊点滴定法是在两元互溶体系中，如果聚合物的溶解度参数dp在两个互溶的溶剂ds值的范围内，就可调节这两个互溶混合溶剂的 溶解度参数dsm,使dsm

12、与dp很接近。只要把两个互溶的溶剂按照一 定的百分比配成混合溶剂，该混合溶剂的溶解度参数 dsm可以近似地 表示成：dsm=jldi+j2 d2式中，ji, j2分别是混合溶剂中组分1和组分2的体积分数（溶 剂、沉淀剂）。将待测聚合物（PS）溶于某一溶剂（氯仿）中，然后用沉淀剂（正 己烷、乙醇）来滴定（该沉淀剂与溶剂互溶）。滴至溶液开始出现混浊即可得到混浊点时混合溶剂的溶解度参数dsm值。聚合物溶于两元互溶溶剂的体系中，体系的溶解度参数应有一个范围，本实验选用两 种不同溶解度参数的沉淀剂滴定聚合物溶液，这样可得到溶解该聚合 物混合溶剂的溶解度参数的上限和下限， 取其平均值就是聚合物的溶 解度参

13、数dp值。d p= (dsmh+dsml) /2(3)(3)式中，dsmh为高溶解度参数的沉淀剂滴定聚合物溶液在混浊点 时混合溶剂的溶解度参数；dsml为低溶解度参数的沉淀剂滴定聚合物 的混浊点时混合溶剂的溶解度参数。三、主要试剂和仪器.主要试剂三氯甲烷，正己烷，乙醇，聚苯乙烯.主要仪器25mL酸式滴定管，试管，25mL容量瓶，移液管10mL、5mL 各一支，50mL烧杯四、实验步骤.称取0.25g聚苯乙烯，溶于25mL选定的溶剂中(先用三氯甲 烷作溶剂)。用移液管取5mL溶液，放入一试管中，用正己烷滴定， 滴定时要轻轻晃动试管，至沉淀不消失为滴定终点。记下滴定用去的 正己烷体积。然后再用乙醇

14、沉淀剂滴定聚合物溶液，操作同正己烷，直至沉淀不再消失为止，记下消耗乙醇的体积。.将0.15g聚苯乙烯溶于25mL溶剂中，按上述操作进行滴定。五、数据处理查表3-2得：三氯甲烷 d: 19.0/(J/cm3)1/2 正己烷 d: 14.9/(J/cm3)2 乙醇 d: 26.0/(J/cm3)1/2查表3-1得：聚苯乙烯 d :17.818.6 /(J/cm3)1/2 dsm=j1d1+j2d2dp=(dsmh+dsmi)/2溶液浓度/g.ml-1正已烷/ml正已烷乙醇/ml乙醇dsmhdsmldp1/2/(J/cm3)6X 10-312.314.90.826.019.9716.0818.031

15、0X 10-311.514.90.726.019.8616.1418.00结论：溶液浓度改变，基本不改变溶度参数实验三用旋转黏度计测定聚合物浓溶液的 流动曲线、实验目的.学会使用NDJ-8锂旋转黏度计。.计算恒温条件下，当剪切速率变化时被测流体的黏度值，并 绘制流体的流动曲线。.求出流动哥律指数n和稠度系数K,并根据流动哥律指数n 判定所测流体性质。二、实验原理根据牛顿黏性定律，施加于运动面上的剪切应力T与速度梯度du/dy 成正比，即=F/A = h? d u / dy1)式中，du/dy为切变速率，用表示；h为比例常数，称为黏度系数，简称为黏度。式(1)可改写为：r=h?(2)以剪切应力r

16、对剪切速率作图，所得的图线称为剪切流动曲K为稠度系数。n为非牛顿指数或流动指数，表示该流体偏离牛 顿流体行为的程度。原理T由转矩Mf口角频率与计算三和M. 2r =再兀 r =A r四、测试样品与配制.测试试样：本实验被测样品有两种：一种为假塑性流体一聚乙烯醇浓溶液； 另 一种为牛顿流体一甘油。.聚乙烯醇溶液的配制先将一定量的聚乙烯醇放入适量水中，使其溶胀 1-2天，然后加热 至70C-80c ,使聚乙烯醇溶于水中，直到全部溶解成糊状为止。五、实验步骤.将黏度计放置平稳后接通电源，空载调零。.将被测溶液小心地倒入测试容器，直至液体能完全浸没转子为止。.将测试器放在仪器托架上，并将转筒悬于仪器联

17、轴挂钩上。.打开测试旋钮，待指针稳定后开始读数。.关闭测试旋钮，取下转筒，换上另一个，重复 24步操作。.测试完毕，切断电源，洗干净转筒容器。六、数据处理.准确完整记录实验数据列入下表聚乙烯醇测试项目I号转筒II号转筒III号转筒IV号转筒转速/r/min/0.63黏度”/ mPa s a/120000108000甘油测试项目I号转筒II号转筒III号转筒IV号转筒转速/r/min63060/黏度州/ mPa s a656617614/六、数据处理.计算出剪切速率下的p值。.画出lgr lg 丫 的流动曲线4,求出n和K值.讨论试样属于何种流体。数据1聚乙烯醇测试项目II号转筒III号转筒IV号转筒转速/r/min0.63剪切速率1/s-117510黏度a/mPa-s120000108000剪切力/ mPa2.1 X1071.1X 106lg / mPa7