GBT3401-2007黏度.doc

用毛细管黏度计测定聚氯乙烯树脂稀溶液的黏度
范围
本标准规定了聚氯乙烯（PVC）树脂比浓黏度（也称黏数）和K值的测定条件，适用于氯乙烯均聚物及由氯乙烯同一个或更多其它单体构成（但其中主要成分为氯乙烯）的二元共聚物和三元共聚物等粉末型树脂。树脂可以含有少量的非聚合物质（例如，乳化剂或分散剂、残留引发剂等）和在聚合过程中填加的其它物质。但是，本标准不适用于根据GB/T 2914进行测定挥发物含量超过0.5%的树脂以及不能完全溶解在环已酮中的树脂。
一个特定树脂的比浓黏度和K值与它的分子量相关，但是关系变化依赖于所存在的其它单体的浓度和类型。因此具有相同的比浓黏度或K值的均聚物和共聚物的分子量也可能不同。
对于一个特定的PVC树脂样品，所选择的测定溶液的浓度对用于确定比浓黏度或K值的数值有不同的影响。因此，只有当所用的溶液浓度相同时，按本标准描述的步骤所得出的比浓黏度和K值才可以进行比较。
规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 2914——1999 塑料 氯乙烯均聚和共聚树脂 挥发物(包括水)的测定（ISO 1269：1980，IDT）
术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
比浓黏度I（也称黏数）reduced viscosity(also known as viscosity)
黏度比增量与溶液中聚合物浓度c之比：

如果溶液浓度较低，黏度比η/η0可由流经时间之比t/t0给出，则比浓黏度可表示为：

比浓黏度的量纲为L3M-1。
比浓黏度的单位为m3/kg。
在实际应用中，使用它的千分之一（10-3m3/kg），即mL/g更为方便，通常所说的黏数值指的即是应用此经验单位的比浓黏度（黏数）。
通常在低浓度（低于5kg/m3,即0.005 g/mL）时测定比浓黏度，除非对分子量低的聚合物才提高浓度。
K值 K-value
与聚合物溶液浓度无关并且是为聚合物样品所特有的常数，它是平均聚合度的度量值：

式中：
＝/ ——黏度比；
c——浓度，以103kg/m3,即g/mL表示。
原理
试样溶解在溶剂中，根据溶剂和溶液在毛细管黏度计内的流经时间计算比浓黏度和K值。
材料
环己酮，25℃时黏度/密度比值(运动黏度)为（2.06×10-6～2.33×10-6）m2/s[(2.06～2.33)mm2/s]之间，沸点155℃。将溶剂贮存在具有磨口玻璃塞的深色瓶中放于暗处，使用前核对运动黏度（见附录C）。
仪器
黏度计，标准黏度计为1C型乌式黏度计，毛细管直径0.77mm，具有±2%的相对误差，其他部分尺寸见图1。
如果在所测比浓黏度和K值范围内建立了所选黏度计和标准黏度计的相互关系，也可以使用其他黏度计，并对结果作相应校正。
容量瓶，下面任选一种：
单标线容量瓶，A级，50 mL。
单标线容量瓶，A级，25 mL。
注： 使用在20℃下进行校正的容量瓶所引起的系统误差可以忽略。
过滤漏斗，具有中等孔隙度(孔径40μm～50μm)的烧结玻璃过滤器或带有滤纸的玻璃漏斗。
机械混合器，具有加热装置可使容量瓶(6.2)和其中的内容物温度保持在（80～85）℃之间。此外，也可将转动混合器和振动器放入一个温度介于（80～85）℃的恒温箱中。
分析天平，准确至0.1 mg。
温控池，能够设定在（25.0±0.5）℃，分度值为0.1 ℃，在设定温度的±0.05℃范围内保持稳定。
温度计，准确至0.05 ℃。
计时装置，准确至0.1 s。
取样
取能代表该树脂特性的样品用于测定，并且其量应足够用于至少两次测定。
测定次数
进行两次完整的测定，每次用新试料进行。
步骤
溶液的制备
如果树脂的K值大于85，溶液对溶剂的流经时间的比值将趋于最大值2.0，这样就存在切变的影响和黏数对浓度的非线性关系。但为了保证PVC测试的统一性，这一影响应该被忽略并且目前所有能得到的树脂的测试均采用同一浓度。
按以下方法制备（25±1）℃时浓度为（5±0.1）g/L的溶液。
方法A
称取（0.250±0.005）g树脂，精确至0.0001 g，并全部移入50 mL容量瓶中(6.2.1)。在容量瓶中加入约40 mL环已酮，摇动以防止凝聚或成块，使用机械混合器（6.4）在（80~85）℃继续混合溶解1 h，目视检查是否溶解完全，如仍存在可见胶状粒子，则应取新试料重新开始。将溶液冷却至（25±1）℃，并用同一温度的环已酮稀释至刻度，摇匀待用。
方法B
称取（0.125±0.0025）g树脂，精确至0.0001 g，并全部移入25 mL容量瓶中(6.2.2)。在容量瓶中加入约20 mL环已酮，摇动以防止凝聚或成块，使用机械混合器（6.4）在（80~85）℃继续混合溶解1 h，目视检查是否溶解完全，如仍存在可见胶状粒子，则应取新试料重新开始。将溶液冷却至（25±1）℃，并用同一温度的环已酮稀释至刻度，摇匀待用。
其他方法
除按上述两种方法制备溶液外，还可采用其他方法制备溶液，例如，可以加定量体积的溶剂于定质量的试样中，给出的比浓黏度或K值可等同于用上述方法制备的溶液。这种溶液的制备方法需要通过试验测定需要的溶剂和试样量，而且也需要补偿在溶解过程中由于蒸发而损失的溶剂（附录D给出了锥形瓶法溶液的配制方法）。
流经时间的测定
溶剂流经时间的测定
1.1.1.1　 设置温控池（6.6）的温度，使得经温度计(6.7) 所测定的温度在（25±0.5）℃范围内。测定温度应稳定在温控池设定温度的±0.05 ℃内。
1.1.1.2　 在黏度计管M、管N上，接上乳胶管，把黏度计垂直置于温控池中，使液面超过黏度计D球约20mm。
1.1.1.3　 用过滤漏斗（6.3）将约15 mL环己酮经L管滤入黏度计中，恒温约10 min。
1.1.1.4　 当温度平衡后，关闭M管，吸N管或在L管上加压，使溶剂经毛细管缓慢进入C球，当液面上升至E刻线上方约5 mm处时，停止吸气或加压。开启M管，测量液体通过E刻线到F刻线的流经时间。
1.1.1.5　 放弃第一次读取的流经时间，重复测定流经时间三次，取其算术平均值为溶剂的流经时间t0。对于给定的黏度计，连续测定溶剂环已酮的流经时间的极差应在0.2 s以内。如果溶剂的两次连续的平均流经时间测定差大于0.4 s,则需清洗黏度计（见附录E）。
溶液流经时间的测定
1.1.1.6　 将上述溶剂吸出，用过滤漏斗（6.3）将约10 mL溶液经L管滤入黏度计中，使溶液通过C球反复冲洗三次后将溶液吸出。再将约15 mL溶液经L管滤入黏度计中，恒温约10 min。
1.1.1.7　 按9.2.1.4测定溶液的流经时间。
1.1.1.8　 放弃第一次读取的流经时间，重复测量流经时间直至两次连续测定值之差小于0.25%，取其算术平均值为溶液的流经时间t。
注：以上为手动过程。可以采用专用仪器将溶液或溶剂注入黏度计并自动测量相应的流经时间。如果在自动步骤前提供了上述所有步骤和验证校核，有关这种仪器的使用也包含在本标准的适用范围内。
结果的表示
比浓黏度
按下式计算样品的比浓黏度I：

式中：
t和t0——分别为溶液和溶剂的流经时间的数值，单位为秒（s）；
c——溶液浓度的数值，单位为克每毫升（g/mL）。
取两次单独测定结果的平均值为样品的比浓黏度，结果以整数表示。如果两次测定得到的I值大于平均值的±0.4%，则舍弃这些值并取新试料重新测定。
如果溶液的浓度为（5±0.005）g/L，可根据溶液流经时间对溶剂流经时间的比值(也称黏度比VR)从表3直接读取比浓黏度I，以（m3/kg）×10-3表示，即mL/g，结果修约至第一位小数。
K值
对于每一试料，按下式计算K值：

式中：
ηr=η/η0＝t/t0——溶液和溶剂的黏度（流经时间）比的数值；
t和t0——分别为溶液和溶剂的流经时间的数值，单位为秒（s）；
c——溶液浓度的数值，单位为克每毫升（g/mL）。
取两次单独测定结果的平均值为样品的K值，结果修约至第一位小数。如果两次测定得到的K值大于平均值的±0.4%，则舍弃这些值并取新试料重新测定。
如果溶液的浓度为（5±0.005）g/L，可以从表3直接读取K值，结果修约至第二位小数。
精密度
三个树脂在四个不同日期于11个实验室进行的室间试验的重复性标准差Sr（在同一实验室）和可再现性标准差SR（不同实验室）结果见表1和表2：
表1　 K值
项目
K值
约50
约70
约90
Sr
0.132
0.115
0.120
SR
0.420
0.291
0.495
表2　 比浓黏度
项目
比浓黏度
约61
约124
约227
Sr
0.313
0.458
0.742
SR
0.984
1.202
3.042
试验报告
试验报告应包含如下信息：
a) 采用本标准及何种方法；
b) 测试样品的完整标识；
c) 树脂样品的比浓黏度和/或K值；
d) 所用黏度计的型号与本标准规定的标准黏度计的所有差异；
e) 试验日期。

E、F——测量刻线；G、H——注液刻线；R——毛细管（直径0.77mm，具有±2％的相对误差）；
B——B球，悬液球；C——C球（容积4.0mL，具有±5%的相对误差）；D——D球，上蓄液球；
P——P管（内径6.0mm，具有±5％的相对误差）。
图1　 标准黏度计

附　录　A
（资料性附录）
本标准章条编号与ISO 1628-2：1998（E）章条编号对照
表A.1给出了本标准章条编号与ISO 1628-2：1998（E）章条编号对照一览表。
表A.1 本标准章条编号与ISO 1628-2：1998（E）章条编号对照
本标准章条编号
对应的国际标准章条编号
1
1的第1、2、3段
3.1
—
3.2
—
5
5.1
图1
—
6.2.1
6.2
6.2.2
—
—
9.1的第1段
9.1
9.1的第7段和第2段
9.1.1
9.1的第3段
—
9.1的第4段和第5段
9.1.2
—
9.1.3
9.1的第6段
9.2.1
—
—
9.2的第1段
9.2.1.1
9.2的第2段
9.2.1.2
—
9.2.1.3
—
9.2.1.4
—
9.2.1.5
9.2第4段的部分内容
9.2.2
—
9.2.2.1
—
9.2.2.2
—
9.2.2.3
9.2第4段的部分内容
表1
10的第一个表
表2
10的第二个表
表3
表1
附录A
—
附录B
—
附录C
—
附录D
—
附录E
—
注：表中的章条以外的本标准其他章条编号与ISO 1628-2：1998（E）其他章条编号均相同且内容相对应。

附　录　B
（资料性附录）
本标准与ISO 1628-2：1998（E）技术性差异及其原因
表B.1给出了本标准与ISO 1628-2：1998（E）的技术性差异及其原因的一览表。
表B.1 本标准与ISO 1628-2：1998（E）的技术性差异及其原因的一览表
本标准的章条编号
技术性差异
原因
封面
修改了标准名称。
现行国家标准号没有对应ISO 1628各部分，本次修订仍然延用原标准号，无法对应国际标准名称。
1
删除了ISO 1628-2：1998（E）第1章中的第4段和第5段。
不符合GB/T 1.1对范围内容的规定。
2
引用了采用国际标准的我国标准。
删除了引用的其他标准。
适合我国国情。
引用的其他标准没有转化为我国国家标准，为便于标准应用，将引用内容加入正文中对应位置。
3
将ISO 1628-2：1998（E）引用ISO 1628-1的内容列为3.1和3.2条。
使标准应用更为方便。
5
将ISO 1628-2：1998（E）第5.1条修改为段。
与我国国家标准版式不符。
6.1
增加了ISO 1628-2：1998（E）6.1条中引用部分的具体内容。
增加了图1。
使标准应用更为方便。

使标准应用更为方便。
6.2
将ISO 1628-2：1998（E）第6.2条内容列为6.2.1条。
增加了6.2.2条。
为适合我国国情，增加了另一种溶液制备的方法，对应增加了仪器。
9.1
删除了ISO 1628-2：1998（E）第9.1条第1段。
将ISO 1628-2：1998（E）第9.1条第3段内容列为9.1.1条。

删除了ISO 1628-2：1998（E）第9.1条第4段。
删除了ISO 1628-2：1998（E）第9.1条第5段。
将ISO 1628-2：1998（E）第9.1条第6段列为9.1.3条。
增加了9.1.2条。
将ISO 1628-2：1998（E）第9.1条第7段列为9.1条第1段。
标准中不需要。
增加了另一种溶液制备的方法，将原国际标准中方法列为方法A。
与我国国际标准版式不符。
与第10章规定相同。
与我国国家标准版式不符。
增加了另一种溶液制备的方法。
悬置段置于9.1.3条后易产生误解。
9.2
删除了ISO 1628-2：1998（E）第9.2条第1段。
将ISO 1628-2：1998（E）第2段列为9.2.1.1。
将ISO 1628-2：1998（E）第4段列为9.2.1.5和9.2.2.3。
增加了第9.2.1.2条、第9.2.1.3条、第9.2.1.4条和第9.2.1.5条。
增加了第9.2.2.1条、第9.2.2.2条和第9.2.2.3条。
引用内容已经增加至9.2条中。
与我国国家标准版式不符。
与我国国家标准版式不符。
增加标准可操作性。

增加标准可操作性。
附录C
增加了“环己酮运动黏度的测定”。
使标准应用更为方便。
附录D
增加了“锥形瓶法配制0.005 g/mL溶液时环己酮用量计算法”
使标准应用更为方便。
附录E
增加了“仪器的清洗”。
使标准应用更为方便。
附　录　C
（资料性附录）
环己酮运动黏度的测定
C.1　 材料
C.1.1　 环己酮，见第5章。
C.1.2　 标准黏度液，运动黏度与环己酮的运动黏度相近，如GBW 13601。
C.2　 仪器
其他仪器见第6章。
乌式黏度计，1型，毛细管直径0.58mm，具有±2%的相对误差，其他部分尺寸见图1。
C.3　 环己酮运动黏度的测定
C.3.1　 乌式黏度计系数的标定
在（20±0.05）℃恒温水浴中，用1型乌式黏度计测定标准黏度液的流经时间t0，用下式计算乌式黏度计的系数：
c=ν0 /t0
式中：
c——乌式黏度计的系数的数值，单位为m2/s2；
ν0——标准黏度液的运动黏度的数值，单位为m2/s；
t0——标准黏度液的流经时间的数值，单位为秒（s）。
C.3.2　 溶剂环己酮运动黏度的测定
在（25±0.05）℃恒温水浴中，用1型乌式黏度计测定溶剂环己酮的流经时间t1，用下式计算溶剂环己酮的运动黏度：
ν1=c×t1
式中：
ν1——溶剂环己酮的运动黏度的数值，单位为m2/s；
t1——溶剂环己酮的流经时间的数值，单位为秒（s）；
c——乌式黏度计的系数的数值，单位为m2/s2。
附　录　D
（资料性附录）
锥形瓶法溶液的配制
D.1　 仪器
D.1.1　 具塞锥形瓶，100mL；
D.1.2　 滴定管，50mL；
D.2　 溶液的制备
D.2.1　 称取（0.12～0.25）g树脂于具塞锥形瓶中，精确至0.0001g，用滴定管加入一定量的环己酮，配成0.005g/mL的溶液（见D.2.3条），同时轻轻摇动以免结块，称量锥形瓶及内容物的总质量m1。
D.2.2　 使用机械混合器（6.4）在（80～85）℃继续混合溶解1 h，目视检查是否溶解完全，如仍存在可见胶状粒子，则应取新试料重新开始。将溶液冷却至（25±1）℃，再次称量锥形瓶及内容物的总质量m2,补偿溶解过程中由于蒸发而损失的溶剂的质量m0，摇匀待用。
溶解过程中由于蒸发而损失的溶剂的质量按下式计算：
m0=m1-m2
式中：
m0——溶解过程中由于蒸发而损失的溶剂的量的数值，单位为克（g）；
m1——加热前锥形瓶及内容物的总质量的数值，单位为克（g）；
m2——加热后锥形瓶及内容物的总质量的数值，单位为克（g）。
D.2.3　 用锥形瓶配制0.005g/mL聚氯乙烯环己酮溶液时，所需加入的环己酮的体积可按下式计算，其中，不同温度时环己酮的密度见表D.1。
V＝(m×D0)/(0.005×D1)-m/ρ
式中：
V——室温时所需加入环己酮体积的数值，单位为毫升（mL）；
m——试料的质量的数值，单位为克（g）；
D0——与恒温水浴测试温度相同温度时的环己酮密度的数值，单位为克每毫升（g/mL）；
D1——室温时的环己酮密度的数值，单位为克每毫升（g/mL）；
ρ——聚氯乙烯树脂密度的数值，单位为克每毫升（g/mL）。
表 D.1 不同温度时环己酮的密度
温度，℃
环己酮密度，g/mL
10
0.9549
15
0.9507
20
0.9463
25
0.9416
30
0.9372
35
0.9328
40
0.9283
50
0.9194
附　录　E
（资料性附录）
仪器的清洗
与试验液体接触的全部仪器和部件都必须非常清洁，这是本方法成败的关键。黏度计中任何杂物，如灰尘、液体残渍或细丝都会导致试验失败。
试验前，黏度计和所用的部件（玻璃器皿、吸管、烧结玻璃过滤器、橡皮管等）都要清洗干净，要用合适的洗涤剂。如用王水除去玻璃器皿中的无机残留物，用合适的溶剂除去油渍和油污。待仪器干后，再用新配制的铬酸洗液在不低于20℃下浸泡过夜。为了更有效地清洗，洗液最好先在水浴上小心加热。
倒出洗液，用蒸馏水或去离子水至少洗五次，在100℃以下的烘箱中干燥。或者用蒸馏、干燥、过滤过的丙酮至少冲洗五次。并用经过滤的干燥空气慢气流吹干或最好用真空抽干。
当连续测定两个性质相似的试样的流经时间之间，黏度计可按下述步骤清洗：倒尽试液，用经蒸馏、过滤的挥发性溶剂彻底冲洗，在抽气的情况下，用经过滤的干空气慢气流干燥或在烘箱中100℃以下烘干。清洗的效果可通过给定溶剂在该黏度计中的流经时间保持不变来检查。
如果下一个被测溶液是类型相同黏度相近的聚合物溶液，则可用待测溶液洗黏度计后，再将余下的待测溶液注入黏度计。
警告：用王水和铬酸洗液时，要特别小心！最好戴护目镜和橡皮手套。若溅到皮肤上，则用大量冷水冲洗，并避免吸入其蒸汽。

10