聚丙烯酰胺分子量的测定

./聚丙烯酰胺分子量的测定作者：XXX[摘要]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,一般在103～107之间,所以通常所测高聚物的分子量是平均分子量。测定高聚分子量的方法很多其中粘度法设备简单,操作方便,有相当好的实验精度。[关键词]聚丙烯酰胺；粘度法；稀释法。［Abstract］Molecularweightischaracterizedoneofbasicparametersofthecompoundcharacteristics.Butpolymermolecularweight,sizeisdiffer,unevenincommonlybetween103to107,sousuallymeasuredaveragemolecularweightpolymermolecularis.Determinationofhighmolecularweightpolymanymethodsincludingviscositymethod,theequipmentissimple,convenientoperation,havefairlygoodexperimentalprecision.［Keywords］PAM;Viscosity,Dilutionmethod.一、相关知识1、聚丙烯酰胺简介：聚丙烯酰胺〔PAM为水溶性高分子聚合物,不溶于大多数有机溶剂,具有良好的絮凝性,可以降低液体之间的磨擦阻力,按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。2、聚丙烯酰胺物化性质聚丙烯酰胺无色或淡黄色稠胶体、无臭、中性、溶于水、不溶于乙醇、丙酮,温度超过120℃时易分解,絮凝,沉降,补强等作用非离子型聚丙烯酰胺为大分子链上不含离子基团,但酰胺基与许多物质,如粘土．纤维素等能产生氢键．因吸附架桥而絮凝阳离子型聚丙烯酰胺本品水溶液是高分子电解质．带有正电荷<活性基>．对悬浮的有机胶体和有机化合物可有效地凝聚,并能强化固液分离过程阴离子型聚丙烯酰胺在中性和碱性介质中呈高聚物电解质的特征,对盐类电解质敏感．与高价金属离子能联成不溶性凝胶体3、应用范围：1、在造纸过程中作助留剂,补强剂。2、水处理中作助凝剂、絮凝剂、污泥脱水剂。3、石油钻采中作降水剂,驱油剂。3、PAM还广泛应用于增稠、稳定胶体、减阻、粘结、成膜、生物医学材料等方面。二、聚合物分子量的测定方法1、端基分析法原理：线型聚合物的化学结构明确,而且分子链端带有可供定量化学分析的基团,则测定链端基团的数目,就可确定已知重量样品中的大分子链数目。用端基分析法测得的是数均相对摩尔质量。M＝W/N＝∑Wi/∑Ni＝∑NiMi/∑Ni＝2、稀溶液的依数性原理：在溶剂中加入不挥发性溶质后,溶液的蒸汽压下降,导致溶液的沸点高于纯溶剂,冰点低于纯溶剂,这些性质的改变值都正比于溶液中溶质分子的数目。沸点升高法或冰点降低法测定的是聚合物的数均分子量。3、气相渗透法〔VPO原理：气相渗透压法是通过间接测定溶液的蒸汽压降低来测定溶质分子量的方法。

分子量求取和计算：与测定高聚物分子量的其它方法一样,它也需要在不同浓度下进行测定,并外推到浓度为零以求取分子量。4、膜渗透压法渗透压法纯溶剂和溶液中溶剂的化学位分别为：式中：——纯溶剂在标准状态下的化学位,它是温度T的函数；——纯溶剂的蒸汽压,即P1<,所以μ1<到达渗透平衡,溶液与溶剂池的液柱高差所产生的压力即为渗透压π。π/c＝RT[1/M+A2c]通过渗透压方法可同时得到和A25、光散射法

原理：利用光的散射性质测定分子量。一束光通过介质时,在入射光方向以外的各个方向也能观察到光强的现象称为光散射现象,其本质是光波的电磁场与介质分子相互作用的结果。6、小角激光光散射〔LALLS

光散射法用汞灯做光源,光强弱,溶液用量大,散射池也要大,且对除尘要求严格。同时不能在小角度下进行测定。小角激光光散射用氦氖激光作为入射光,可在很小的散射角度下进行测定,角度接近于零,便公式简化7、超速离心沉降法

8、粘度法原理：用气承液柱式乌氏粘度计分别测定溶液的流经时间,根据测定的值计算特性粘数。三、本实验的方法及原理1、本实验采用粘度法测定聚丙烯酰胺的分子量2、实验原理按规定条件制备试样浓度0.0005～0.001g/ml,其氯化钠浓度为C<NaCl>=1.00mol/L的溶液。用气承液柱式乌氏粘度计分别测定溶液的流经时间,根据测定的值计算特性粘数。3、试剂及仪器聚丙烯酰胺；氯化钠；乌氏黏度计〔毛细管直径0.4～0.5mm,温度计<分度为0.1℃4、实验步骤溶液配制：在100mL容量瓶中称入0.05～0.1g均匀试样,准确至0.0001g。加入约48mL的蒸馏水,经常摇动容量瓶。待试样溶解后,用移液管准确加入50mL浓度2.00mol/L的氯化钠溶液,放在30±0.05℃水浴中。恒温后,用蒸馏水稀释至刻度,摇均,用干燥的玻璃砂芯漏斗过滤。即得试样浓度约0.0005～04.1粘度法4.1.1将恒温水浴的温度调节在30±0.05℃4.1.2在非稀释型粘度计的管2、管3的管口接上乳胶管。将粘度计垂直固定在恒温水浴中。水面应高过缓冲球2cm4.1.34.1.44.1.54.1.64.1.74.2稀释法4.2.14.2.24.2.3用移液管从锥形瓶中吸取5毫升已经恒温的1.00mol/L的氯化钠溶液,由管1加入粘度计。紧闭管3上的乳胶管,用洗耳球从管2打气鼓泡3～5次,使之与原来的10mL溶液混合均匀。并使溶液吸上、压下三次以上。此时溶液的浓度为2/3c4.2.4按7.2.3再逐次加入5,10,10mL浓度1.00mol/L的氯化钠溶液。分别测得浓度为1/2c0、1/3c0和1/4c4.2.54．3粘度计的洗涤和干燥在使用粘度计前后以及在测定中出现读数相差大于0.2秒又无其他原因时,应按下步骤清洗粘度计：A自来水冲洗；B铬酸洗液清洗；C蒸馏水冲洗。将洗净的粘度计置于烘箱内干燥。五、数据处理方法5.1一点法5.1.1ηr=t/t0…………………<1>式中：ηr——相对粘度；t——试样溶液的流经时间,st0——1.00mol/L氯化钠溶液的流经时间,s5.1.25.2稀释法5.2.1ηr=t－t/t0=ηf－1………<2>式中：ηsp——增比粘度；t——试样溶液的流经时间,st0——1.00mol/L氯化钠溶液的流经时间,s5.2.25.2.35.2.4{η}=H/c0……〔3式中：{η}——特性粘数,ml/g,c0———试样溶液的初始浓度,ml/gc0按式〔4计算c0=m·s/v………<4>式中：m——试样的质量,g,s——试样固含量,%,v——配制试样溶液体积,ml5．2．5聚丙烯酰胺分子量的计算高聚物的分子量〔M与特性粘数{η}的关系{η}=KMa式中K、a为经验常数,K=802,A=1.25,M=802{η}1.25,{η}=4.75×10-3M六、分析讨论1、做好实验的关键在于粘度计必须洗净,直至毛细管壁不挂水珠,且严格保持垂直位置。恒温槽的温度要控制在±0.05℃图Ⅲ—27—图Ⅲ—27—4粘度测定中的异常现象示意图3、特性粘度的单位与浓度的单位互为倒数,然而在文献和现发行的实验教材中所用的单位也不完全相同,致使＝K一式中的常数K有数量级的不同。参数K的单位与相同,而参数则是无因次的量。对同一聚合物,在不同的温度和不同的溶剂条件下,K及α的值不同,使用时应加注意。4、在实验过程中,即使注意了上述各种事项,有时和对c作图仍然会遇到图Ⅲ—27—4所表示的异常现象,这可能是聚合物本身的结构及其在溶液中的形态所致。对这些异常现象应以与c的关系作为基准来确定聚合物溶液的特性粘度。这是因为Huggins方程中的k值和值与聚合物结构和形态有关,具有明确的物理意义；而kramer方程基本上是数学运算式,含义不太明确。5、一点法经验公式适合于快速测定聚丙烯酰胺的特性黏度,只需测定一个浓度下的聚丙烯酰胺溶液的相对黏度和增比黏度,即可简便、快速并准确测出聚丙烯酰胺的特性黏度,进而求得分子量,极大方便了聚丙烯酰胺的科学研究与生产应用。但是,一点法的可靠性与准确性均不及外推法,在要求较高的情况下仍应采用外推法计算聚丙烯酰胺分子量。

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