实验三 粘度法测定高聚物分子量

一、实验目的

1.了解粘度法测定高聚物分子量的基本原理和公式。 2.测定聚乙二醇的粘均分子量。

3.掌握用乌贝路德(Ubbelohde)粘度计测定粘度的方法。 4.用Origin或Excel处理实验数据 。

二、仪器及药品

仪器 药品 恒温槽1套；乌贝路德粘度计1只； 停表1只； 聚乙二醇 移液管(10mL)2只，(5mL)1只；洗耳球1只； 蒸馏水 螺旋夹一只；橡皮管(约5cm长)2根

三.实验步骤

本实验用的乌贝路德粘度计，又叫气承悬柱式粘度计。它的最大优点是可以在粘度计里逐渐稀释从而节省许多操作手续，其构造如图10-2所示。

1.先用洗液将粘度计洗净，再用自来水、蒸馏水分别冲洗几次，每次都要注意反复冲洗毛细管部分，洗好后烘干备用。

2.调节恒温槽温度至(25.0±0.1)℃，在粘度计的B管和C管上都套上橡皮管，然后将其垂直放入恒温槽，使水面完全浸没1球。

3.溶液流出时间的测定

图10-2乌贝路德粘度计

23

ABC1a2b毛细管43用移液管分别吸取已知浓度的聚乙二醇溶液10mL和蒸馏水5mL，由A管注入粘度计中，在C管处用洗耳球打气，使溶液混合均匀，浓度记为c1，恒温3～5min，进行测定。测定方法如下：将C管用夹子夹紧使之不通气，在B管用洗耳球将溶液从4球经3球、毛细管、2球抽至1球2/3处，解去夹子，让C管通大气，此时3球内的溶液即回入4球，使毛细管以下的液体悬空。毛细管以上的液体下落，当液面流经a刻度时，立即按停表开始记时间，当液面降至b刻度时，再按停表，测得刻度a、b之间的液体流经毛细管所需时间。重复这一操作至少三次，它们间相差不大于0.3s，取三次的平均值为t1。

然后依次由A管用移液管加入5mL、5mL、10mL、15mL蒸馏水，将溶液稀释，使溶液浓度分别为c2、c3、c4、c5，用同法测定每份溶液流经毛细管的时间t2、t3、t4、t5。应注意每次加入蒸馏水后，要充分混合均匀，并抽洗粘度计的1球和2球，使粘度计内溶液各处的浓度相等。

4.溶剂流出时间的测定

用蒸馏水洗净粘度计，尤其要反复流洗粘度计的毛细管部分。然后由A管加入约15mL蒸馏水。用同法测定溶剂流出的时间t0。

实验完毕后，粘度计一定要用蒸馏水洗干净。

四、原始实验数据记录及处理

1.将所测的实验数据及计算结果填入下表中。

室温：13.5℃ 大气压：720.10㎜Hg

原始溶液浓度c0 0.04 (g·mL-1)；恒温温度 25 ℃ c(g·L-1) C(蒸馏水) c1 c2 c3 c4 0.027 0.020 0.016 0.011 t1/s 117.59 195.16 172.69 159.72 148.03 t2/s 117.45 195.26 172.50 159.80 147.83 t3/s 117.50 195.29 172.45 159.72 147.89 t平均/s 117.51 195.24 172.55 159.75 147.93 ηr 1.6615 1.4684 1.3595 1.2589 lnηr 0.5077 0.3842 0.3071 0.2302 ηSP 0.6615 0.4684 0.3595 0.2589 ηSP/c 24.50 23.42 22.47 23.54 lnηr/c 18.80 19.21 19.19 20.93 24

0.008 143.53 143.32 143.42 143.42 1.2205 0.1993 0.2205 2.用Origin7.x作ηSP/c—c及lnηr/c—c图，并外推到c→0由截距求出［η］。

ηSP/c—c图见上图

27.56 24.91 25

c5

lnηr/c—c图

由两图近似可得A=20,【n】=A/ c0=500 3.由公式(21-1)计算聚乙二醇的粘均分子量K，α值。 聚乙二醇的K，α值

温度（℃） 25 30 -4

0.5

K /m3kg1 1.56×10-4 12.6×10-6 6 α 0.5 0.78 ［η］=1.56×10M=500, 得M=3.2×10

五、问题讨论及思考题

1.乌贝路德粘度计中支管C有何作用？除去支管C是否可测定粘度?

答：在支管C处用洗耳球打气，可以使溶液充分混合均匀。如果除去支管C仍然可以测定黏度，可以将溶液先在容器中混合均匀后在装液进行测量。 2.粘度计的毛管太粗或太细有什么缺点?

答：粘度计的毛细管太粗液体下降太快而致使时间测量不准确；如果太慢可能导致液体下降不流畅，测定的时间也不正确。

26

3.为什么用［η］来求算高聚物的分子量?它和纯溶剂粘度有无区别?

答：如果高聚物分子的分子量愈大，则它与溶剂间的接触表面也愈大，摩擦就大，表现出的特性粘度也大。特性粘度和分子量之间的经验关系式为:

[]KM

式中,M为粘均分子量;K为比例常数;α是与分子形状有关的经验参数。K和α值与温度、聚合物、溶剂性质及分子量大小有关。K值受温度的影响较明显，而α值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度，其数值介于0.5～1之间。K与α的数值可通过其它绝对方法确定，例如渗透压法、光散射法等，从粘度法只能测定得［η］。 它和纯溶剂粘度有区别，区别为；纯溶剂粘度由于溶剂分子之间的内摩擦表现出来的粘度；特性粘度，［η］反映高分子与溶剂分子之间的内摩擦。

六．教师评定成绩及评语

27