物理化学粘度法.ppt

粘度法测定聚合物的相对分子质量,一、实验目的,掌握用乌贝路德粘度计测定粘度的方法测定聚乙烯醇的粘均分子量,二、实验原理,高聚物的分子量对其性能有很大影响，是表征化合物特性的基本参数之一。高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液体在流动时存在的内摩擦。分子量越大，内摩擦越大，溶液粘度越高。粘度法测定高聚物分子量，设备简单，测定技术容易掌握，实验结果有相当高的准确度，目前应用比较广泛。,纯溶剂粘度,高聚物溶液粘度,增比粘度,相对粘度,在无限稀释溶液中：,特性粘度,根据实验，在足够稀的溶液中有：,获得的方法有二种:一种是以SP/C对C作图，外推到C0的截距值;另一种是以lnr/C对C作图，也外推到C0的截距值，两根线应会合于一点，这也可校核实验的可靠性。,与高聚物分子量M的关系可用经验式表示为：,粘均相对分子量,式中：和 为与溶剂、大分子物质和温度有关的经验常数，有表可查。,测定粘度的方法主要有毛细管法、转筒法和落球法。在测定高聚物分子的特性粘度时，以毛细管流出法的粘度计最为方便。若液体在毛细管粘度计中，因重力作用流出时，可通过泊肃叶(Poiseuille)公式计算粘度。,式中，为液体的粘度；为液体的密度；L为毛细管的长度；r为毛细管的半径；t为流出的时间；h为流过毛细管液体的平均液柱高度；V为流经毛细管的液体体积；m为毛细管末端校正的参数(一般在r/L1时，可以取m=1)。,对于某一只指定的粘度计而言，可以写成下式：,式中，t为溶液的流出时间；t0为纯溶剂的流出时间。所以通过溶剂和溶液在毛细管中的流出时间，求得r，再求得。,式中，B1，当流出的时间t在2min左右(大于100s)，该项(亦称动能校正项)可以从略。又因通常测定是在稀溶液中进行C110-2gcm-3)，所以溶液的密度和溶剂的密度近似相等，因此可将 r写成:,三、仪器和试剂,仪器 恒温水浴槽1套、乌氏粘度计1支、10mL移液管2支、5mL移液管1支、吸耳球1只、螺旋夹一只、橡皮管(约5cm长)2根。试剂 0.2聚乙烯醇水溶液、3moldm-3和1moldm-3 NaNO3溶液。,恒温水浴槽,乌氏粘度计,本实验用乌贝路德粘度计，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，其构造如图所示。,溶液流出时间的测定,1.调节恒温槽温度至(30.00.1)，将粘度计垂直放入恒温槽，使水面完全浸没G球，固定好；,四、实验步骤,2.分别用移液管吸取10mL已知浓度的聚乙烯醇溶液和5mL NaNO3溶液(3moldm-3)，浓度记做c1，从A管注入粘度计中；,聚乙烯醇,NaNO3,3.用夹子将B管上橡皮管夹紧，在C管上用洗耳球打气，使溶液混合均匀，恒温10min后进行测定。,4.用夹子将C管夹紧，在B管处用洗耳球将溶液抽至G球2/3处；解去夹子，让C管通大气，此时溶液回落，使毛细管以上的液体悬空。,5.松开B管，使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，当液面降至b刻度时，再按停表，测得a、b刻度之间的液体流经毛细管所需时间t，重复3次，算平均值。,6.依次用移液管由A管加入5mL、10mL、15mL1moldm-3NaNO3溶液，将溶液稀释，溶液浓度分别记为c2、c3、c4，同法测定每份溶液流经毛细管的时间t2、t3、t4。,NaNO3,溶剂流出时间的测定,用蒸馏水漂洗粘度计，尤其要反复漂洗粘度计的毛细管部分，再用1moldm-3NaNO3洗12次，然后由A管加入约15mL1moldm-3NaNO3溶液。用同法测定溶剂流出的时间t0。,实验完毕后，清洗粘度计,先将洗液灌入粘度计内，并反复抽洗毛细管部分。然后将洗液倒入专用瓶中，再依次用自来水、蒸馏水洗涤干净，烘干备用。,五、数据处理,1.将所测实验数据及计算结果填入下表中,原始溶液浓度c0(gcm-3)；恒温温度 溶剂流出时间t0_、_、_s,2.作sp/cc和lnr/c c图，并外推到c0，由截距求出。,3.计算聚乙烯醇的粘均分子量M。,六、注意事项,粘度计必须洁净，聚乙烯醇溶液中若有絮状物不能将它移入粘度计中。实验过程中恒温槽的温度要恒定，溶液每次稀释混合均匀，恒温后才能测量。本实验溶液的稀释是直接在粘度计中进行的，因此每加入一次溶剂进行稀释时必须混合均匀，并抽洗各部。实验过程中恒温槽的温度要恒定，溶液每次稀释恒温后才能测量。粘度计要垂直放置，实验过程中不要振动粘度 计，否则将影响结果的准确性。,七、思考题,1.粘度计为什么需要垂直放置？2.粘度计毛细管的粗细对实验有什么影响？3.乌氏粘度计有什么优点？4.为什么可以用来计算高聚物的分子量？它和纯溶剂的粘度有无区别？5.乌氏粘度计中的支管C有什么作用？除去支管C是否仍可以测粘度？,