粘度法测定聚合物的分子量实验报告

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（），液体对流动的粘性阻力是：（1-1）该式即为牛顿流体定律。式中，η—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[η]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ρgh）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：（1-2）式中，g—重力加速度；ρ—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）式中，m—毛细管两端液体流动有关常数。若令；，式（1-3）可简化为：（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（1-6）式中，η—聚合物溶液粘度；η0—纯溶剂粘度。整合式（1-4）和式（1-5），即有：（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（1-7）还可简化为：（1-8）又因为在实验中，通常在极稀溶液中进行，所以ρ≈ρ0，因此，式（1-5）和式（1-6）可改写成：（1-9）（1-10）式中，t和t0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和。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：（1-11）（1-12）式中，C—溶液浓度；k′和β均为常数。如果用或对c作图（图1-2），并外推到，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：（1-13）式中，[]—聚合物溶液的特性粘度。假定溶液的初始浓度，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）。以和分别对c′作图，外推至c′=0所得截距为A，即有：（1-15）式中，c0—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α，按公式计算分子量。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。2、洗涤用水、溶剂和洗液必须事先过滤，以防灰尘杂质等带入粘度计阻塞毛细管。3、在配制溶液、量取溶液和溶剂都须在同一温度下