实验三 粘度法测定高聚物分子量.doc

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

三.实验步骤
图10-2乌贝路德粘度计
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
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)
t1/s
t2/s
t3/s
t平均/s
ηr
lnηr
ηSP
ηSP/c
lnηr/c
C(蒸馏水)
117.59
117.45
117.50
117.51

c1
0.027
195.16
195.26
195.29
195.24
1.6615
0.5077
0.6615
24.50
18.80
c2
0.020
172.69
172.50
172.45
172.55
1.4684
0.3842
0.4684
23.42
19.21
c3
0.016
159.72
159.80
159.72
159.75
1.3595
0.3071
0.3595
22.47
19.19
c4
0.011
148.03
147.83
147.89
147.93
1.2589
0.2302
0.2589
23.54
20.93
c5
0.008
143.53
143.32
143.42
143.42
1.2205
0.1993
0.2205
27.56
24.91
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

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（℃）
K /
α
25
1.56×10-4
0.5
30
12.6×10-6
0.78
［η］=1.56×10-4M0.5=500, 得M=3.2×106
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。
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:

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

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