实验二十九 粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量.pdf

第 1 页粘度法测定水溶性高聚物的相对分子质量粘度法测定水溶性高聚物的相对分子质量摘要：摘要：实验采用乌贝路德粘度计测量聚丙烯酰胺的相对分子质量为 2180。高聚物相对分子质量是表征聚合物特征的基本参数之一，不同分子量的高聚物性能差异很大，不同用途、不同材料对相对分子量的要求是不同的。测定高聚物的相对分子质量对生产和使用高分子材料具有重要的实际意义。关键词：关键词：乌贝路德粘度计、粘度法、聚丙烯酰胺1.1.实验目的实验目的测定聚丙烯酰胺的相对分子质量；掌握乌贝路德（Ubbelohde）粘度计测定高聚物相对分子质量的基本原理。2.2.实验原理实验原理高聚物的相对分子质量是一个的重要数据 它不仅反映了高聚物分子的大小，且关系到高聚物的物理性能 但与一般的无机物或低分子的有机物不同，高聚物多是相对分子质量不的混合物，因此通常测得的相对分子质量是一个平均值高聚物相对分子质量测定的方法很多，比较起来，粘度法设备简单，操作方便，并有很好的实验精度，是常用的方法之一。纯溶剂粘度，记作 0；此外还有高聚物分子相互之间的内摩擦，以及高分子与溶剂分子之间的内摩擦。三者只和表现为溶液的粘度。在统一温度下，一般来说 0。相对于溶剂，其溶液的粘度增加的分数，称为增比粘度，记作sp，即sp00而溶液的粘度与纯溶剂粘度的比值成为相对粘度，记作 r，r也是整个溶液的粘度行为，sp则意味着已扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应。二者关系为sp1r10对于高分子溶液，增比粘度 sp往往随溶液的浓度 c 增加而增加。为了便于比较，将单位浓度下所显示出的增比粘度，即sp/c 称为比浓黏度；而r/c 称为比浓对数粘度。sp和r都是物因次的量。为了进一步消除高聚物分子间的内摩擦效应，必须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计。这时溶液所呈现出的粘度行为基本上反映了高分子与溶剂分子之间的内摩擦。这一粘度的极限值即为第 2 页limc 0spc被称为特性粘度，其值与浓度无关。实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，的数值只与高聚物平均相对分子质量M有关，它们之间的半经验公式可以用Mark Houwink方程式表示：K M式中 K 为比例常数，是与分子形状有关的经验常数。它们都与温度、聚合物和溶剂性质有关，在一定的相对分子质量范围内与相对分子质量无关。3.3.实验仪器与试剂实验仪器与试剂仪器：乌氏粘度计、恒温水浴、移液管（2mL，5mL，10mL）、秒表、真空泵、夹子、铁架台、洗耳球。试剂：1mol/L NaNO3溶液、聚丙烯酰胺、蒸馏水。4.4.实验步骤与方法实验步骤与方法4.14.1 粘度计的洗涤粘度计的洗涤将蒸馏水注入黏度计中，用真空泵反复抽滤毛细管使蒸馏水反复流过毛细管部分，直至洗净。4.24.2 溶剂流出时间溶剂流出时间 t t0 0的测定的测定将恒温水浴调温至 300.1，先在黏度计的 C 管和 B 管上端套上干燥洁净的橡皮管，在铁架台上调好黏度计的垂直度和高度，然后将黏度计安放在恒温水浴中。从A 管加入15.00mL 1mol/L的 NaNO3溶液，并用夹子夹住 C 管上的橡皮管下端，使其不通大气。在B管的橡皮管口用洗耳球将水从F 球经较小球、毛细球等抽至刻度 a 上方的球中部，取下洗耳球，同时松开 C 管上的夹子，使其通大气。此时溶液顺毛细管流下，当液面流经刻度a 线处时，立即按下秒表开始计时，至b 刻度时停止计时，记下液体流经a，b 之间所需要的时间。重复测定 3 次，偏差应小于 0.2s，取其平均值，即为 t0值。4.34.3 溶液流出时间的测定溶液流出时间的测定取出粘度计，倾去其中的溶液，同上法调节好粘度计，用移液管吸取10.00mL 聚丙烯酰胺溶液及 5.00mL NaNO3溶液，用洗耳球打气的方法将溶液在F 球中充分混匀，然后将溶液抽洗粘度计的毛细管等部分，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 t 值。然后依次分别小心的再往里加入2.0，2.0，2.0，2.0mL NaNO3溶液稀释原浓度溶液。分别测定各次稀释液的流出时间t。第 3 页5.5.实验结果与讨论实验结果与讨论5.15.1 实验数据记录实验数据记录浓度c0c1c2c3c4c5c(g/mL)0t1/s14.0616.0415.6615.3915.0814.91t2/s13.9416.0215.6615.4615.1414.94t3/s14.0815.9115.5515.4615.1314.82t平/s14.0315.9915.6215.4415.1214.89rlnrspsp/clnr/c0.0066670.0058820.0052630.0047620.0043481.1401.1141.1011.0781.0620.1400.1140.1010.0780.06220.99619.35119.09916.31914.1565.1425.2445.3435.4225.4981.1401.1141.1011.0781.062由上表数据结合前述公式绘得相关曲线如下图：25.00020.00015.00010.0005.0000.00000.0010.002 0.003 0.004 0.0050.006 0.007已知 K M，其中 K=3.7510-2 L3Kg-1，=0.66。联立两直线方程得交点处x=0.001091，将 x 代入方程即得 y=5.989927，即=5.989927，将该值连同 K 和 带入公式求得 M=2180，即聚丙烯酰胺的平均分子量为2180。参考文献参考文献1 庄继华.物理化学实验.第三版M.北京:高等教育出版社,2004:34-39.y=2793.7x+2.942 sp/cln(r/c)线性(sp/c)线性(ln(r/c)y=-153.55x+6.1563