粘度法测定水溶性高聚物的相对分子量课件.ppt

1、粘度法测定水溶性高聚物的相对粘度法测定水溶性高聚物的相对分子量分子量新乡学院化学与化工学院物理化学教研室目的要求目的要求 w一、测定聚合物一、测定聚合物聚乙二醇聚乙二醇的平均相对分子质量的平均相对分子质量 w二、掌握用乌贝路德（二、掌握用乌贝路德（Ubbelohde）粘度计测定粘度）粘度计测定粘度的原理和方法的原理和方法 基本原理基本原理 粘度是指液体对流动所表现的阻力，这种力反抗液体中邻接粘度是指液体对流动所表现的阻力，这种力反抗液体中邻接部分的相对移动，因此可看作是一种内摩擦。部分的相对移动，因此可看作是一种内摩擦。 若以若以f表示单位面积液体的粘滞阻力，则表示单位面积液体的粘滞阻力，则s

2、fdd 式中式中f为牛顿粘度定律表示式，其比例常数为牛顿粘度定律表示式，其比例常数称为粘度系数，简称为粘度系数，简称粘度，单位为称粘度，单位为Pa.s。 1、粘度，增比粘度，相对粘度、粘度，增比粘度，相对粘度高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液体在流动时存在着内摩高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液体在流动时存在着内摩擦。其中因溶剂分子之间的内摩擦表现出来的粘度叫纯溶剂粘度，擦。其中因溶剂分子之间的内摩擦表现出来的粘度叫纯溶剂粘度，记作记作0；此外还有高聚物分子相互之间的内摩擦，以及高分子与；此外还有高聚物分子相互之间的内摩擦，以及高分子与溶剂分子之间的内摩擦。三者之总和表现为溶液的粘度溶剂分

3、子之间的内摩擦。三者之总和表现为溶液的粘度。 在同一温度下，一般来说，在同一温度下，一般来说，0。相对于溶剂，其溶液粘度增加。相对于溶剂，其溶液粘度增加的分数，称为增比粘度，记作的分数，称为增比粘度，记作sp， 溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称为相对粘度，记作溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称为相对粘度，记作r，即，即 sp=(-0)/0sp=(-0)/0=r-1r=/02、比浓粘度，比浓对数粘度比浓粘度，比浓对数粘度为了便于比较，将单位浓度下所显示出的增比浓度，即为了便于比较，将单位浓度下所显示出的增比浓度，即sp/c称称为比浓粘度；而为比浓粘度；而lnr/c 称为比浓对数粘度。称为比浓对数粘度。r和

4、和sp都是无因次都是无因次的量。的量。 将溶液浓度无限稀释，使得每个高聚物分子彼此相隔极远，其将溶液浓度无限稀释，使得每个高聚物分子彼此相隔极远，其相互干扰可以忽略不记，则：相互干扰可以忽略不记，则： 被称为特性粘度，其值与浓度无关。被称为特性粘度，其值与浓度无关。 lim0 cspc配制一系列不同浓度的溶液分别进行测定，配制一系列不同浓度的溶液分别进行测定，sp/c以和以和lnsp/c为纵坐为纵坐标，标，c为横坐标作图，得两条直线，分别外推到为横坐标作图，得两条直线，分别外推到c=0处，其截距即为处，其截距即为， 实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后

5、，的数值只与高的数值只与高聚物平均相对分子质量聚物平均相对分子质量M有关，它们之间的半经验关系可用有关，它们之间的半经验关系可用Mark Houwink 方程式表示：方程式表示：式中式中K为比例常数，为比例常数，是与分子形状有关的经验常数。它们都与是与分子形状有关的经验常数。它们都与温度、聚合物、溶剂性质有关，在一定的相对分子质量范围内温度、聚合物、溶剂性质有关，在一定的相对分子质量范围内与相对分子质量无关。与相对分子质量无关。K和和的数值，只能通过其它绝对方法确定，例如渗透压法、光的数值，只能通过其它绝对方法确定，例如渗透压法、光散射法等等。粘度法只能测定散射法等等。粘度法只能测定求算出求算

6、出M。 kM 测定高分子的测定高分子的时，用毛细管粘度计最为方便。当液体在毛细管时，用毛细管粘度计最为方便。当液体在毛细管粘度计内因重力作用而流出是遵守泊稷叶（粘度计内因重力作用而流出是遵守泊稷叶（Poiseuille）定律：）定律：对某一支指定的粘度计而言，令对某一支指定的粘度计而言，令 lt8Vm8lVthgr4 8lVhgr4 l8Vm tt 设溶液的密度设溶液的密度与溶剂密度与溶剂密度0近似相等。这样，通过测定溶液近似相等。这样，通过测定溶液和溶剂的流出时间和溶剂的流出时间t和和t0，就可求算，就可求算r： r=/0=t/t0 仪器与试剂仪器与试剂 w乌氏粘度计乌氏粘度计 一支一支 移

7、液管（移液管（5mL、10mL） 各一支各一支 w恒温水浴恒温水浴 一套一套 秒表秒表 一个一个 w烧杯（烧杯（150mL） 一个一个 广口瓶（广口瓶（200mL） 二只二只 w3号砂芯漏斗号砂芯漏斗 一只一只 容量瓶（容量瓶（1000mL） 一个一个 w吸滤瓶（吸滤瓶（250mL） 一只一只 聚乙二醇聚乙二醇 （分析纯）（分析纯） w吸耳球吸耳球 一只一只 铬酸洗液铬酸洗液 w橡皮管橡皮管 一根一根乌氏粘度计乌氏粘度计 实验步骤实验步骤 用分析天平准确称取用分析天平准确称取40g聚乙二醇样品，倒入预先洗聚乙二醇样品，倒入预先洗净的净的150mL烧杯中，加入约烧杯中，加入约100mL蒸馏水，在

8、水浴中蒸馏水，在水浴中加热溶解至溶液完全透明，取出自然冷却至室温，再加热溶解至溶液完全透明，取出自然冷却至室温，再将溶液移至将溶液移至1000mL的容量瓶中，并用蒸馏水稀释至的容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度。然后用预先洗净并烘干的刻度。然后用预先洗净并烘干的3号砂芯漏斗过滤，号砂芯漏斗过滤，装入装入广口瓶广口瓶中备用。中备用。 w一、溶液配制一、溶液配制 先将洗液灌入粘度计内，并使其反复流过毛细管部分。先将洗液灌入粘度计内，并使其反复流过毛细管部分。然后将洗液倒入专用瓶中，再顺次用自来水、蒸馏水然后将洗液倒入专用瓶中，再顺次用自来水、蒸馏水洗涤干净。容量瓶、移液管也都应仔细洗净。洗涤干净。容量

9、瓶、移液管也都应仔细洗净。 w二、粘度计的洗涤二、粘度计的洗涤 三、溶剂流出时间三、溶剂流出时间t0的测定的测定 开启恒温水浴。并将粘度计垂直安装在恒温水浴中（开启恒温水浴。并将粘度计垂直安装在恒温水浴中（G球及以球及以下部位均浸在水中），用移液管吸下部位均浸在水中），用移液管吸10mL蒸馏水，从蒸馏水，从A管注入粘管注入粘度计度计F球内，在球内，在C管的上端套上干燥清洁橡皮管，并用夹子夹住管的上端套上干燥清洁橡皮管，并用夹子夹住C管上的橡皮管下端，使其不通大气。恒温后，在管上的橡皮管下端，使其不通大气。恒温后，在B管的橡皮管管的橡皮管口用洗耳球将水从口用洗耳球将水从F球经球经D球、毛细管、球

10、、毛细管、E球抽至球抽至G球中部，松球中部，松开洗耳球开洗耳球 ，同时松开，同时松开C管上夹子，使其通大气。此时溶液顺毛管上夹子，使其通大气。此时溶液顺毛细管而流下，当液面流经刻度细管而流下，当液面流经刻度a线处时，立刻按下停表开始记线处时，立刻按下停表开始记时，至时，至b处则停止记时。记下液体流经处则停止记时。记下液体流经a、b之间所需的时间。之间所需的时间。重复测定三次，偏差小于重复测定三次，偏差小于0.2s，取其平均值，即为，取其平均值，即为t0值。值。 用移液管吸取已预先恒温好的高聚物溶液用移液管吸取已预先恒温好的高聚物溶液10ml，注入粘度，注入粘度计内，夹住计内，夹住C管上的橡皮管

11、，用洗耳球从管上的橡皮管，用洗耳球从B管吹气，以使管吹气，以使溶液混合均匀。将溶液抽洗至粘度计的溶液混合均匀。将溶液抽洗至粘度计的G球，使粘度计内球，使粘度计内各处溶液的浓度相等，同上法，测定溶液的流出时间各处溶液的浓度相等，同上法，测定溶液的流出时间t。 然后依次加入然后依次加入5.00，5.00，10.00，10.00ml恒温后的蒸馏水。恒温后的蒸馏水。每次稀释后都要将稀释液抽洗粘度计的每次稀释后都要将稀释液抽洗粘度计的G球，使粘度计内球，使粘度计内各处溶液的浓度相等，按同样方法测定溶液的流出时间各处溶液的浓度相等，按同样方法测定溶液的流出时间t。 四、溶液流出时间的测定四、溶液流出时间的

12、测定做完实验，将溶液倒出后，要先用自来水，再用蒸馏水反做完实验，将溶液倒出后，要先用自来水，再用蒸馏水反复冲洗粘度计，使高聚物完全被冲出，将粘度计烘干以备复冲洗粘度计，使高聚物完全被冲出，将粘度计烘干以备下次使用。下次使用。 数据处理数据处理 w一、根据实验对不同浓度的溶液测得相应流出时间计算一、根据实验对不同浓度的溶液测得相应流出时间计算sp、r、 sp/c和和lnr/c。 w二、用二、用sp/c和和lnr/c对对c作图，得两直线，外推至作图，得两直线，外推至c=0处，求处，求出出 w三、由三、由值计算值计算M。 w四、四、25oC时，聚乙二醇水溶液的参数时，聚乙二醇水溶液的参数K=1.56

13、 10-4 cm3.g-1, =0.5。 实验注意事项实验注意事项 w1、粘度计必须洁净，如毛细管壁上挂有水珠，需用洗、粘度计必须洁净，如毛细管壁上挂有水珠，需用洗液浸泡（洗液经液浸泡（洗液经2#砂芯漏斗过滤除去微粒杂质）砂芯漏斗过滤除去微粒杂质）w2、高聚物在溶剂中溶解缓慢，配制溶液时必须保证其、高聚物在溶剂中溶解缓慢，配制溶液时必须保证其完全溶解，否则会影响溶液起始浓度，而导致结果偏低。完全溶解，否则会影响溶液起始浓度，而导致结果偏低。w3、本实验中溶液的稀释是直接在粘度计中进行的，所、本实验中溶液的稀释是直接在粘度计中进行的，所用溶剂必须先在与溶液所处同一恒温槽中恒温，然后用用溶剂必须先

14、在与溶液所处同一恒温槽中恒温，然后用移液管准确量取并充分混合均匀方可测定。移液管准确量取并充分混合均匀方可测定。w4、测定时粘度计要垂直放置，否则影响结果的准确性。、测定时粘度计要垂直放置，否则影响结果的准确性。讨论讨论 w高分子是由小分子单体聚合而成的，高聚物相对分子质量是高分子是由小分子单体聚合而成的，高聚物相对分子质量是表征聚合物特征的基本参数之一，相对分子质量不同，高聚表征聚合物特征的基本参数之一，相对分子质量不同，高聚物的性能差异很大。所以不同材料，不同的用途对分子质量物的性能差异很大。所以不同材料，不同的用途对分子质量的要求是不同的。测定高聚物的相对分子质量对生产和使用的要求是不同

15、的。测定高聚物的相对分子质量对生产和使用高分子材料具有重要的实际意义。本实验采用的右旋糖苷分高分子材料具有重要的实际意义。本实验采用的右旋糖苷分子是目前公认的优良血浆代用品之一。它是一种无臭、无味、子是目前公认的优良血浆代用品之一。它是一种无臭、无味、白色固体物质，易溶于近沸点的热水中，相对分子质量是白色固体物质，易溶于近沸点的热水中，相对分子质量是28104范围内，选用它来做实验是合乎要求的。范围内，选用它来做实验是合乎要求的。 思考题思考题w一、乌氏粘度计中的支管一、乌氏粘度计中的支管c有什么作用？除去支管有什么作用？除去支管c是否仍可是否仍可以测粘度？以测粘度？ w二、评价粘度法测定高聚物相对分子质量的优缺点，指出影二、评价粘度法测定高聚物相对分子质量的优缺点，指出影响准确测定结果的因素。响准确测定结果的因素。