粘度法测高聚物分子量
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实验五粘度法测定水溶性高聚物分子量一.实验目的1. 测定多糖聚合物-右旋糖苷的平均分子量;2.掌握用乌式黏度计测定黏度的原理和方法。
二.实验原理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、白色固体物质,易溶于近沸点的热水中,相对分子质量是2∽8×104范围内,选用它来做实验是合乎要求的。
线型高分子可被溶剂分子分散,在具有足够的动能下相互移动,成为黏度态,η是可溶性的高聚物在稀溶液中的黏度,是它在流动过程中所存在内摩擦的反映,这种摩擦主要有:溶剂分子与溶剂分子之间的内摩擦,也就是纯溶剂的黏度,记作η0;还有高分子与高分子之间的内摩擦以及高分子与溶剂分子之间的内摩擦,三者总和表现为高聚物溶液的黏度,记作η。
在同一温度下,高聚物的黏度一般都比纯溶剂的黏度大,即η>η0,这些黏度增加的分数,叫做增比黏度,记作ηsp,即式中,ηr 称为相对黏度,这指明溶液黏度对溶剂黏度的相对值,仍是整个溶液的黏度行为;ηsp则意味着已经扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应。
溶液的浓度可大可小,显然,浓度越大,黏度也就越大,为了便于比较,将单位浓度下所显示的黏度,即引入ηsp/c,称作比浓黏度,其中c是浓度,采用单位为g/mL。
为了进一步消除高聚物分子之间的内摩擦效应,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记。
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。
这一粘度的极限值记为:[η]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,[η]的数值只与高聚物平均相对分子质量M有关,它们之间的半经验关系可用Mark Houwink 方程式表示:测定高分子的[η]时,用毛细管粘度计最为方便。
实验 3 粘度法测定高聚物分子量利用高聚物溶液的粘度与高聚物分子量的相互关系。
测定粘度可以计算分子量,这种方法称为粘度法,它是目前最常用的方法之一。
一、实验目的1.学习用粘度法测定高聚物分子量。
2.学习粘度法测定高聚物分子量的数据处理方法。
二、原理高分子溶液粘度的大小与其分子量,分子形状,溶液浓度溶剂性质。
温度等因素有关。
由于影响高聚物溶液粘度的因素较多,因此到目前为止,粘度与分子量的关系式还不能由理论式来计算,而是从经验而得。
在一定温度下,高分子溶液的特性粘度。
][η与高分子的分子量M 之间的经验公式:a KM =][η (1)在一定温度时,对某一高聚物—溶剂体系,公式中k 、α是常数,一般可查手册,如本体聚合的甲基丙烯酸甲酯在苯溶剂中,测得温度C ︒±125时,71.01034.12=⨯=-αK ,从实验测得特性粘度][η就可以求出高聚物的分子量。
特性粘度的定义为溶液浓度无限稀的情况下比浓粘度(/)sp c η或比浓对数粘度(1/r n c η)ln ()limlimsp rc c ccηηη→→== (2)式(2)中)(00ηηηηη⋅=x 分别为溶液和纯溶剂在同一温度下的粘度称为相对粘度。
)(00t t t t x ⋅=η分别为稀溶液及纯溶液用同一粘度设计在同一温度下测得的流出时间)单位秒。
而01sp x ηηηηη-==-称之增比粘度。
高聚物溶液的粘度和浓度之间依赖关系。
有下列公式。
2()()spK C cηηη'=+ (3)C cl rn 2)()(ηβηη-=……(4) 从式(3)和(4)可看出比浓粘度spcη和比浓对数粘度cl rn η与浓度c 成线性关系。
因此可以sp c η对c 或c l r n η对c 作图可得出两条直线。
以浓度c 外推射。
两条直线在c =0处。
即纵轴上相交一点。
此点的截距即是特性粘度[η]然后根据(1)求出高聚物的分子量。
由上法求出的高聚物分子量是高聚物的平均分子量ηM 称为粘均分子量。
粘度法测定高聚物分子量实验报告篇一:粘度法测定高聚物的相对分子质量实验报告课程名称:大学化学实验P 指导老师:成绩:__________________ 实验名称:黏度法测定高聚物的相对分子质量实验类型:一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、实验材料与试剂(必填)四、实验器材与仪器(必填)五、操作方法和实验步骤(必填)六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析(必填)八、讨论、心得一、实验目的1、掌握用乌氏黏度计测定聚合物溶液黏度的原理和方法。
2、测定聚合物聚乙二醇的黏均相对分子质量。
二、实验原理聚合物溶液的特点是黏度特别大,原因在于其分子链长度远大于溶剂分子,加上溶剂化作用,使其在流动时受到较大的内摩擦阻力。
黏性液体在流动过程中,必须克服内摩擦阻力而做功。
黏性液体在流动过程中所受阻力的大小可用黏度系数(简称黏度)来表示(kg·m-1·s-1)。
纯溶剂黏度反映了溶剂分子间的内摩擦力,记作η0,聚合物溶液的黏度η则是聚合物分子间的内摩擦、聚合物分子与溶剂分子间的内摩擦以及η0三者之和。
在相同温度下,通常η>η0,相对于溶剂,溶液黏度增加的分数称为增比黏度,记作ηsp,即ηsp=(η-η0)/η0 溶液黏度与纯溶剂黏度的比值称作相对黏度,记作ηr,即ηr=η/η0ηr反映的也是溶液的黏度行为;而ηsp则意味着已扣除了溶剂分子间的内摩擦效应,仅反映了聚合物分子与溶剂分子间和聚合物分子间的内摩擦效应。
聚合物溶液的增比黏度ηsp往往随质量浓度C的增加而增加。
为了便于比较,将单位浓度下所显示的增比黏度ηsp /C称为比浓黏度,而1nηr/C则称为比浓黏度。
当溶液无限稀释时,聚合物分子彼此相隔甚远,它们的相互作用可忽略,此时有关系式limc?0spclimrcc?0[η]称为特性黏度,它反映的是无限稀释溶液中聚合物分子与溶剂分子间的内摩擦,其值取决于溶剂的性质及聚合物分子的大小和形态。
一、实验目的1、掌握用乌氏粘度计测定高分子溶液粘度的方法;2、了解稀释粘度法测定高聚物分子量的基本原理;3、学会外推法作图求[η]并计算粘均分子量M η。
二、实验原理高聚物的分子量是反映高聚物特性的重要指标,是高分子材料最基本的结构参数之一。
其测定方法有:端基测定法、渗透压法、光散射法、超速离心法以及粘度法等。
其中粘度法测试仪器比较简单,操作方便,并有较好的精确度,应用普遍。
高分子溶液具有比纯溶剂高得多的粘度,其粘度大小与高聚物分子的大小、形状、溶剂性质以及溶液运动时大分子的取向等因素有关。
因此,利用高分子粘度法测定高聚物的分子量基于以下经验式:Mark 经验式:式中:[η]-特性粘数M -粘均分子量 K -比例常数α-与分子形状有关的经验参数K 和α值与温度、聚合物、溶剂性质有关,也和分子量大小有关。
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]。
粘度除与分子量有密切关系外,对溶液浓度也有很大的依赖性,故实验中首先要消除浓度对粘度的影响,常以如下两个经验公式表达粘度对浓度的依赖关系:式中:r η-相对粘度 sp η-增比粘度 sp η/c -比浓粘度c -溶液浓度[]αηKM =(8-1) (8-2)βκ,-均为常数1-=r spηη (8-4)式中:t -溶液流出时间0t -纯溶剂流出时间显然][η即是聚合物溶液的特性粘数,和浓度无关,由此可知,若以c sp /η和c sp /ln η分别对c 作图,则它们外推到0→c 的截距应重合于一点,其值等于][η。
ln rηspCη或C图1 外推法求[η]值图8-1 外推法求][η值三、实验仪器和材料试剂:PV A ,水 仪器:乌氏粘度计 四、实验步骤1、玻璃仪器的洗涤:粘度计先用经砂芯漏斗滤过的水洗涤,把粘度计毛细管上端小球存在的中沙粒等杂质冲掉。
华南师范大学实验报告学生姓名平璐璐学号20132401179专业化学(师范) 年级、班级 13级一班课程名称物理化学实验实验项目黏度法测定水溶性高聚物分子量实验类型□验证□设计□综合实验时间 2016 年 4 月 7 日实验指导老师林晓明实验评分一、实验目的1.测定多糖聚合物-右旋糖苷的平均分子量;2.掌握用乌式黏度计测定黏度的原理和方法。
二、实验原理高聚物摩尔质量不仅反映了高聚物分子的大小,而且直接关系到它的物理性能。
与一般的无机物或低分子的有机物不同,高聚物多是摩尔质量大小不同的大分子混合物,所以通常所测高聚物的分子量是一种统计的平均分子量。
用粘度法测定的分子量称“黏均分子量”记作M η高聚物稀溶液的黏度(η)是流体在流动时摩擦力大小的反映,这种流动过程中的内摩擦力主要有:纯溶剂间的内摩擦,也就是纯溶剂的粘度,记作η0,高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦,以及高聚物分子间的内摩擦。
这三种内摩擦的综合成为高聚物溶液的黏度η 实验证明,在相同温度下,η> η0,相对于溶剂,其溶液粘度增加的分数,称为增比粘度,记作sp η,0sp r 0011ηηηηηηη-==-=-r η称为相对粘度,即溶液粘度对溶剂粘度的相对值。
高聚物溶液的ηsp 往往随浓度增加而增大,为了便于比较,定义单位浓度的增比黏度ηsp /c 为比浓黏度,定义ln ηsp /c 为比浓对数黏度。
当溶液溶液无限稀释,高聚物分子彼此相隔甚远,其相互作用可以忽略不计。
此时比浓粘度趋近于一个极限值,即:[η]称为特性粘度,在足够稀的溶液中,比浓黏度ηsp /c和比浓对数黏度ln ηsp/c 与溶液的浓度有以下的关系(关系公式):[][]2spK ccηηη=+ [][]2r ln B cc ηηη=-实验证明,当聚合物、溶剂和温度确定以后,特性粘度[η]的数值只与高聚物平均相对分子量有关,它们之间的半经验关系可用方马克-霍温克方程(Mark-Houwin)来表示M η为平均分子量(黏均分子量),K 是比例常数,a 是与分子形状有关的经验参数。
粘度法测高聚物的相对分子量一、实验目的1、测定聚丙烯酰胺的相对分子质量;2、掌握乌贝路德粘度计测定高聚物的基本原理和方法。
二、基本原理高聚物稀溶液的粘度,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,记作η0;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η。
在统一温度下,一般来说η﹥η0。
相对于溶剂,其溶液的粘度增加的分数,称为增比粘度,记作ηsp ,即00sp ηηηη-=而溶液的粘度与纯溶剂粘度的比值成为相对粘度,记作ηr ,ηr 也是整个溶液的粘度行为,ηsp 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sp r 011ηηηη=-=- 对于高分子溶液,增比粘度ηsp 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ηsp /c 称为比浓黏度;而㏑ηr /c 称为比浓对数粘度。
ηsp 和ηr 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[]0limspc cηη→=[η]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,[η]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 αη=式中K 为比例常数,α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。
本实验采用方便快捷的乌贝路德粘度计对溶液粘度进行测定。
根据所得数据,采用外推法以得出溶液粘度。
三、仪器与试剂乌氏粘度计、恒温水浴、移液管(2mL,5mL,10mL)、秒表、真空泵、夹子、铁架台、洗耳球1mol/L NaNO3溶液、聚丙烯酰胺、蒸馏水四、实验步骤1、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。
粘度法测定高聚物分子量高聚物分子量是评价高聚物性质的重要指标之一。
粘度法是一种常用的测定高聚物分子量的方法。
本文将介绍粘度法的原理、测量方法及注意事项。
一、粘度法测定高聚物分子量的原理高聚物在溶液中的流动特性与其分子量有关。
分子量较大的高聚物在溶液中会形成较高浓度的聚合体,聚合体之间的热运动会受到阻碍,导致溶液的粘度增加。
因此,溶液的粘度与高聚物分子量成正比。
利用该原理,可以通过测定高聚物在溶液中的粘度来确定其分子量。
常用的粘度测量方法有旋转粘度计法、滴定粘度计法和玻璃密封管法等。
二、旋转粘度计法测定高聚物分子量在旋转粘度计法中,测量高聚物溶液在不同转速下的粘度,并利用氢氧化钠溶液对高聚物分子做标准化处理,从而计算出高聚物的分子量。
具体测量步骤如下:1. 准备高聚物的溶液,其中高聚物的质量浓度应在0.1-1.0g/L之间,一般用异丙醇或二甲基亚砜作为溶剂,同时应注意避免产生泡沫;2. 将旋转粘度计置于稳定的温度下,启动仪器并调整转速至稳定状态;3. 将高聚物溶液倒入粘度计测试杯中,并调整温度至与旋转粘度计相同;4. 测量高聚物在不同转速下的粘度,通常用10rpm和100rpm两种转速测量,每种转速测量三次;5. 将测量数据带入标准化计算公式得到高聚物的相对分子质量(Mw)和粘度平均分子量(Mn)。
四、玻璃密封管法测定高聚物分子量玻璃密封管法是一种直接测定高聚物溶液粘度的方法,需要在室温下严格控制高聚物溶液的密封性。
具体测量步骤如下:1. 准备高聚物的溶液,将溶液倒入玻璃密封管中,同时保证密封严密;2. 将密封管悬置于水槽中,并与相邻秤盘连接,以便测量密度和相对分子质量;3. 测量高聚物溶液的密度,并记录所用的温度;4. 使用标准计算公式计算高聚物的相对分子质量(Mw)和粘度平均分子量(Mn)。
五、注意事项1. 在高聚物的溶液制备过程中要避免产生泡沫,以免干扰粘度测定的准确性;2. 在粘度测定过程中要对仪器有所了解,并遵循测量操作规程,以免造成误差;3. 对于粘度计的使用要注意仪器的清洁,以保证测量精度;4. 不同的粘度测量方法具有不同的适用范围和测量精度,应根据实际需要和条件进行选择。
粘度法测定高聚物的相对分子量高聚物是指由许多分子单元组成的聚合物,由于其分子量较大,因此需要采用不同的方法来测定其相对分子量。
粘度法是一种比较常用的方法,其原理是通过测定高聚物在溶液中的流动性质,来间接计算高聚物的相对分子量。
一、粘度法原理粘度是液体流动阻力的度量,表示液体分子间相互作用力的大小。
在溶液中,高聚物分子通过溶剂分子间的相互作用形成静电层和水合层,从而增加了流体的阻力。
因此,粘度可以被用来估算高聚物分子量,通过测量高聚物溶液和溶剂的比粘度,计算高聚物的相对分子量。
比粘度定义为:其中,η为溶液的粘度,Ω为摩尔质量,V为体积,c为摩尔浓度。
当固定温度、溶剂和浓度时,高聚物的比粘度随着相对分子量的增加而增加。
在一定浓度下,可以通过测量溶液的粘度和溶剂的粘度来计算比粘度。
因此,根据下式计算高聚物的相对分子量:其中,是比粘度,K为马尔可夫常数,可以计算为:其中,ρ为溶液密度,η0为溶剂的粘度,V为溶液的体积,C为高聚物的浓度,M为高聚物的相对分子量。
二、实验操作1、实验原料和仪器甲基苯、亚甲基蓝、二甲亚砜、甲基纤维素、萘酚指示剂、比色皿、粘度计、pH计、洗涤瓶、加热板等。
2、实验步骤(1)制备高聚物溶液取一定量的甲基纤维素粉末,加入甲基苯中,并加入少量的亚甲基蓝。
将溶液充分搅拌,直到甲基纤维素完全溶解,然后用萘酚指示剂调节pH值在6-8之间。
(2)制备溶剂将二甲亚砜加入甲基苯中,并用萘酚指示剂调节pH值在6-8之间即可制备好溶剂。
(3)测定溶液和溶剂的粘度在两个比色皿中分别加入一定体积的高聚物溶液和甲基苯溶剂,再加入一定量的萘酚指示剂。
用粘度计测量两种溶液的粘度,并记录相关数据。
根据比粘度公式和马尔可夫常数公式,计算高聚物的相对分子量。
三、实验注意事项1、实验操作需要在室温下进行,避免大幅度的温度变化。
2、粘度计的使用需要严格按照说明书进行操作。
3、萘酚指示剂需要加入适量的量才能达到理想的pH值。
《粘度法测定高聚物分子量》实验数据处理方法探讨摘要:一、引言二、粘度法测定高聚物分子量的原理三、实验数据处理方法1.原始数据处理2.计算相对分子量3.数据验证与分析四、案例分析五、结论与展望正文:一、引言在高聚物科学研究中,分子量的测定是一项重要任务。
分子量是衡量高聚物材料性能的基本参数,对于材料的研究设计及应用具有重要意义。
粘度法作为一种常用的测定高聚物分子量的方法,具有操作简便、可靠性高等优点。
本文将探讨粘度法测定高聚物分子量实验的数据处理方法,以提高实验结果的准确性和可靠性。
二、粘度法测定高聚物分子量的原理粘度法测定高聚物分子量是基于溶液粘度与高聚物分子结构的关系。
在实验过程中,通过测量不同浓度的高聚物溶液的粘度,进而推算出高聚物的分子量。
测量原理公式为:η= η0 + (ηsp * η0) /(1 + (ηsp * η0) / η)。
其中,η表示溶液的粘度,η0表示溶剂的粘度,ηsp表示高聚物溶液的特殊粘度,通过特殊粘度可以计算出高聚物的分子量。
三、实验数据处理方法1.原始数据处理:对实验中测得的各种浓度下的溶液粘度进行整理,计算出各浓度下的ηsp值。
2.计算相对分子量:根据公式M = (ηsp * 1000) / (0.52 * η0),计算高聚物的相对分子量。
其中,0.52是高聚物分子量与溶液粘度之间的转换系数。
3.数据验证与分析:对实验数据进行验证,检查实验数据的可靠性。
可采用统计方法对实验数据进行拟合,分析高聚物分子量与溶液浓度之间的关系。
四、案例分析以下是一个实验案例:在某次实验中,测得不同浓度的高聚物溶液的粘度值如下:浓度(g/L):10 20 30 40 50粘度(Pa·s):0.52 0.68 0.85 1.02 1.17根据上述数据,计算得到各浓度下的ηsp值,然后计算高聚物的相对分子量。
结果如下:相对分子量:26292,37111,47989,57839,66758五、结论与展望本文对粘度法测定高聚物分子量实验的数据处理方法进行了探讨,重点介绍了实验数据的处理流程和计算方法。
粘度法测定高聚物分子量实验报告
一、实验目的。
本实验旨在通过粘度法测定高聚物的相对分子质量,掌握高聚物的分子量测定
方法。
二、实验原理。
高聚物在溶液中的粘度与其分子量有密切关系,根据Mark-Houwink方程可得
到高聚物的相对分子质量。
粘度测定是通过测定高聚物溶液在不同剪切速率下的粘度,然后利用Mark-Houwink方程计算出高聚物的相对分子质量。
三、实验步骤。
1. 准备高聚物溶液,取适量高聚物溶解于溶剂中,制备一定浓度的高聚物溶液。
2. 测定溶液粘度,将高聚物溶液倒入粘度计中,分别在不同剪切速率下测定其
粘度。
3. 计算相对分子质量,根据测得的粘度数据,利用Mark-Houwink方程计算出
高聚物的相对分子质量。
四、实验数据。
根据实验测得的数据,我们计算出高聚物的相对分子质量为XXXXX。
五、实验结果分析。
根据实验结果,我们可以得出高聚物的相对分子质量为XXXXX,这与理论值
相符合,说明本次实验结果较为准确。
六、实验总结。
通过本次实验,我们掌握了粘度法测定高聚物分子量的方法,并且成功测定出高聚物的相对分子质量。
同时,我们也发现在实验过程中需要注意控制溶液浓度和粘度计的使用方法,以保证实验结果的准确性。
七、实验心得。
本次实验让我对粘度法测定高聚物分子量有了更深入的了解,同时也提高了我在实验操作和数据处理方面的能力。
八、参考文献。
[1] XXX. 粘度法测定高聚物分子量[M]. 北京,化学工业出版社,2005.
以上是本次实验的实验报告,希望对大家有所帮助。
.. . …粘度法测定高聚物分子量——东华大学一、实验目的高聚物的分子量是高分子材料最基本的结构参数之一。
在科学研究和生产实践中,高聚物分子量对其加工成型以及产品的物理性能有着极其密切的联系,因此高聚物分子量的测定是鉴定高聚物性能的一个重要项目。
通过本实验应达到以下目的:1、理解稀释粘度法测定高聚物分子量的基本原理;2、掌握本测定的方法;3、学会外推法作图求[η]、K H 、K K 值:4、掌握测定粘度的动能校正方法二、实验原理高聚物的分子量具有多分散性,无论用何种方法所测得的分子量,均为平均分子量。
测定高聚物分子量的方法有多种,如端基测定法、渗透法、光散射法、超速离心法和粘度法等。
由于粘度法的设备简单,操作方便,因此应用最为普遍。
但粘度法并非绝对的测定方法,根据大量的实验证明,马克(Mark)提出更符合于实验结果的非线形方程式:[]αηKM =(1)该式实用性很广,式中K 、α值主要依赖于大分子在溶液中的形态。
无规线团形状的大分子在不良溶剂中呈十分蜷曲的形状,α为0.5~0.8;在良的溶剂中,大分子因溶剂lg[化而较为舒展,α为0.8~l ;而对硬棒状分子,α>1。
关于某一高聚物溶剂系的K 、α值的具体测量,可将(1)式两边取对数,得:[]M K lg lg lg αη+=(2)此为直线方程。
从直线的斜率可求出,从截距可求出K 。
一般采用的方法是将样品经分级,测定其各分级的[η],用直接方法(如渗透压法、光散射法、超速离心法等)测定相应分子量就可作出lg[η]和lgM 的线性关系图,如图1所示。
由直线的截距,斜率lgK 可求出K 和α值。
若干高聚物溶剂体系的K 、α值,文献上发表很多,对涤纶在苯酚/四氯乙烷(1:1)体系中,温度25ºC 时:[]82.04101.2M -⨯=η(3)用(3)式计算涤纶分子量中,必需用实验求出溶液的特性粘度[η]。
其定义是当溶液浓度C 趋于零时,比浓粘度C sp /η的极限量,即:[]Cspc ηη0lim→=(4)式中sp η为增比粘度,1-=τηηsp ;τη为相对粘度,)()(0s s 溶剂粘度溶液粘度==ηηητ。
粘度法测高聚物分子量一、实验目的1.掌握粘度法测定高聚物平均分子量的原理。
2.用乌氏(Ubbelohde)粘度计测定聚乙烯醇的特性粘度,计算聚乙烯醇的粘均分子量。
二、实验原理粘度是液体对流动所表现的阻力。
根据牛顿粘度定律,在流速梯度为dv/ds 时,单位面积液体的粘滞阻力⎪⎭⎫⎝⎛=ds dv f η (2-1)式中的比例常数η称为粘度系数,简称粘度,SI 单位为s Pa ⋅,c.g.s 制单位是泊(P ,1P = 1dyn ⋅s ⋅cm -2),1P =0.1Pa ⋅s 。
测定高聚物分子量的方法很多,其中以粘度法最常用。
因为粘度法设备简单,操作方便,有相当好的精确度。
但是粘度法不是测定分子量的绝对值方法,因为在此法中所用计算分子量的经验方程中的参数,要用其它方法来确定。
因高聚物、溶剂、分子量范围、温度等不同,就有不同的经验方程式。
高聚物溶液的粘度η一般要比纯溶剂的粘度η0大得多,粘度增加的分数叫增比粘度ηsp 按定义式1r 0-=-=ηηηηηSP (2-2) 式中0r /ηηη=,叫相对粘度。
增比粘度随溶液中高聚物浓度的增加而增大。
为了便于比较,通常取单位浓度的增比粘度作为高聚物分子量的量度,可以写成cSPη,叫做比浓粘度。
显然比浓粘度随溶液的浓度c 而变。
当c →0时,比浓粘度趋于一固定的极限值[η],即 []ηη=→cSPc lim(2-3)[]η称为特性粘度,其值可利用c sp /η~c 图用外推法求得,因为根据实验测定[][]c k cSP2'ηηη+= (2-4)因此在)/(c sp η~c 图上的截距即为[]η。
另外,当c →0时,crηln 的极限值也是[]η,因为在浓度趋近于零的极限条件下 ⋅⋅⋅-+-=+=323121)1ln(ln sp sp sp sp r ηηηηη当浓度不大时,可以忽略高次项,即 []ηηη==→→c csp c rc 00lim ln lim(2-5)()c r /ln η与浓度c 之间的经验公式为[][]c cr 2ln ηβηη-= (2-6) 因此,以)/(c sp η和()c r /ln η对c 作图可以得到两条直线,它们在纵轴上交于一点,截距均为[]η。
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高聚物分子量对高聚物的力学性能、溶解性、流动性均有极大影响。
由于粘度法具有设备简单、操作方便、分子量适用范围广、实验精度高等优点,在聚合物的生产及科研中得到十分广泛的应用。
本实验是采用乌氏粘度计测定甲苯溶液中聚苯乙烯粘度,进而测定求出ps试样分子量。
一、实验目的要求1、掌握粘度法测定聚合物分子量的实验基本方法。
2、了解粘度法测定聚合物分子量的基本原理。
3、通过测定特性粘度,能够计算ps的分子量。
二、实验原理1、粘性液体的牛顿型流动粘性流体在流动过程中,由于分子间的相互作用,产生了阻碍运动的内摩擦力,粘度就是这种内摩擦力的表现。
即粘度可以表征粘性液体在流动过程中所受阻力的大小。
按照牛顿的粘性流动定律,当两层流动液体间由于粘性液体分子间的内摩擦力在其相邻各流层之间产生流动速度梯度是(dv/dr),液体对流动的粘性阻力是:F/Adv/dr(1-1)该式即为牛顿流体定律。
式中,η—液体粘度,单位(pa·s);A—平行板面积;F—外力。
符合牛顿流体定律的液体称为牛顿型液体。
高分子稀溶液在毛细管中的流动基本属于牛顿型流动。
在测定聚合物的特性粘度[η]时,以毛细管粘度计最为方便。
2、泊肃叶定律高分子溶液在均匀压力p(即重力ρgh)作用下,流经半径为R、长度为L的均匀毛细管,根据牛顿粘性定律,可以导出泊肃叶公式:?ghR4?t(1-2)??8LV式中,g—重力加速度;ρ—流体的密度;V—液出体积;t—流出时间。
由于液体在毛细管内流动存在位能,除克服部分内摩擦力外,还会使其获得动能,结果导致实测值偏低。
因此,须对泊肃叶公式作必要的修正:?ghR4?tm?V(1-3)8LV8?Lt式中,m—毛细管两端液体流动有关常数。
?b?ghR4mV若令A?;b?,式(1-3)可简化为:?At?(1-4)?t8LV8?L3、聚合物溶液粘度的测定采用乌氏粘度计测定聚合物溶液的粘度时,常用到以下两个参数:(1)相对粘度?r??(1-5)?0(2)增比粘度?sp?(1-6)?0式中,η—聚合物溶液粘度;η0—纯溶剂粘度。
粘度法测定高聚物分子量实验报告实验目的,通过粘度法测定高聚物的相对分子质量,掌握粘度法测定高聚物相对分子质量的基本原理和方法。
实验仪器与试剂,Ubbelohde粘度计、甲苯、聚合物样品。
实验原理,粘度是液体内部分子间相互作用力的表现,高聚物在溶剂中的粘度与其相对分子质量有关。
粘度测定高聚物相对分子质量的原理是根据Mark-Houwink方程,通过测定高聚物在溶剂中的粘度,计算相对分子质量。
实验步骤:1. 将Ubbelohde粘度计清洗干净,用甲苯进行预热。
2. 取一定质量的高聚物样品,将其加入预热后的甲苯中,使其充分溶解。
3. 将溶解后的高聚物溶液倒入Ubbelohde粘度计中,测定其流动时间。
4. 重复3次测定,取平均值作为最终结果。
5. 根据测得的流动时间计算高聚物的相对分子质量。
实验数据与结果:根据实验测得的高聚物在甲苯中的流动时间,计算出其相对分子质量为XXX。
实验结论:通过粘度法测定,我们成功得到了高聚物的相对分子质量。
粘度法测定高聚物分子量的方法简单、准确,适用于大多数高聚物的分子量测定。
实验注意事项:1. 粘度计的使用要注意仪器的清洁和预热。
2. 高聚物的溶解应充分,避免出现颗粒或悬浮物影响测定结果。
3. 测定时要准确记录流动时间,避免误差。
实验改进方向:在实际操作中,我们发现XXX,可以通过XXX改进实验方法,提高测定精度。
实验总结:通过本次实验,我们深入了解了粘度法测定高聚物分子量的原理和方法,掌握了相对分子质量的计算步骤,为今后的实验和科研工作奠定了基础。
以上就是本次实验的实验报告,如有不足之处,欢迎批评指正。
粘度法测定高聚物分子量一、粘度法原理粘度法是通过测量高聚物溶液的粘度来确定其分子量的一种方法。
高聚物在溶液中的粘度与其分子间的相互作用力有关,而分子量与这些相互作用力有直接关系。
根据斯托克斯公式,高聚物溶液的粘度与聚合物分子量成正比,关系式为:η=kMα其中,η为溶液的粘度,k为比例常数,M为高聚物的分子量,α为斯托克斯常数,与高聚物的几何形状和溶媒性质有关。
二、粘度法测量步骤1.准备样品:将高聚物样品溶解在合适的溶剂中,制备浓度在0.1~1g/dL之间的溶液。
2.定标:使用已知分子量的聚合物标样,测量其溶液的粘度,并计算其分子量。
根据已知标样的分子量和粘度,可以得到α的值。
3.测量样品:使用粘度计测量高聚物溶液的粘度。
将样品注入测量槽中,控制温度和剪切速率,测量样品的粘度。
4.计算分子量:根据已知标样的分子量和粘度,计算出比例常数k。
将样品的粘度代入斯托克斯公式,计算出样品的分子量。
三、数据处理方法1.统计数据:进行多次测量,并计算平均值和标准偏差,以提高测量结果的准确性和可靠性。
2.校正:使用标定曲线校正测量结果,以消除仪器误差和操作误差对测量结果的影响。
3.分析结果:根据测量结果,对高聚物样品的分子量进行分析和评价。
可以比较不同样品的分子量,或者跟踪同一样品在不同处理条件下的分子量变化。
四、粘度法测量的优缺点1.优点:(1)粘度法测量方法简单,操作方便,不需要复杂的仪器设备。
(2)测量结果准确可靠,精度较高。
(3)可以测量大分子量的高聚物,范围广泛。
2.缺点:(1)粘度法的测试精度受到温度、剪切速率、溶液浓度等因素的影响。
(2)测量时需要保持样品的稳定温度和剪切速率,操作过程较为繁琐。
(3)有些高聚物在溶剂中可能发生聚合或降解反应,影响测量结果的准确性。
综上所述,粘度法可以准确测定高聚物的分子量,具有测量简单、准确可靠等优点,但也存在受干扰因素影响较大、操作繁琐等缺点。
在实际应用中,可以根据需求选择合适的测量方法,并结合其他分析手段提高测量结果的准确性和可靠性。
粘度法测定高聚物的相对分子量粘度法是一种常用的测定高聚物相对分子量的方法之一、它利用高聚物的溶液在流体中的阻力大小与高聚物的分子量成正比的原理,通过测定高聚物溶液的粘度来确定高聚物的相对分子量。
本文将从实验原理、实验步骤和数据处理三个方面进行详细介绍。
实验原理:高聚物的相对分子量可以通过测定其溶液的粘度来确定。
粘度是液体流动时所表现出的黏滞阻力,它的大小与高聚物分子量的大小成正比。
测量粘度时,通常使用粘度计来测量高聚物溶液在流体中的阻力大小。
根据牛顿黏滞定律,流体的黏滞阻力与流体的剪切速率成正比。
实验步骤:1.实验前准备:a.准备一定浓度的高聚物溶液。
b.准备测量粘度所需的仪器和设备,包括粘度计、搅拌器等。
c.温度控制在恒定的数值,一般为25℃或者其他设定的温度。
2.测量粘度:a.将测量粘度所需的高聚物溶液倒入粘度计中,确保液面平稳。
b.开始测量前,先将粘度计调节到恒定的转速,并等待粘度计的读数稳定。
c.记录下粘度计的读数,该读数表示了高聚物溶液的粘度。
3.重复测量:a.为了提高测量结果的精确度,可以进行多次测量,然后取平均值作为最后的粘度值。
数据处理:根据Stokes定律,粘度与溶液中高聚物相对分子量之间的关系可以表示为下面的公式:η=K·Mα其中,η为粘度,K和α为实验常数,M为高聚物的相对分子量。
由于粘度与高聚物相对分子量的关系是非线性的,在实际操作中,经常采用Mark-Houwink方程来描述这种关系:[η]=K'·Mα其中,[η]为粘度平均值,K'和α为常数。
通过测定不同浓度高聚物溶液的粘度,可以绘制出[η]随高聚物浓度的变化曲线。
从该曲线上可以得到α的值,从而计算出高聚物的相对分子量。
总结:粘度法是一种常用的测定高聚物相对分子量的方法,它通过测量高聚物溶液的粘度来确定相对分子量。
在实验中,需要准备高聚物溶液和测量粘度的仪器设备,并控制温度的恒定性。
粘度法测定高聚物的分子量粘度法是一种测定高聚物分子量的常用方法,它基于高聚物溶液的黏度与聚合物分子量之间的关系。
本文将详细介绍粘度法的原理、实验步骤以及一些注意事项。
1.原理:管式粘度法通过测量液体在两个不同的黏度计毛细管中流动所花费的时间来计算黏度。
旋转式粘度法则通过测量旋转式粘度计在聚合物溶液中旋转的速度和所需要的扭矩来计算黏度。
粘度与分子量之间的线性关系通过马尔斯科尔方程来表示:η=K×[η]+B其中,η表示黏度,[η]表示流体的比流速,K和B为实验常数。
2.实验步骤:(1)准备溶液:将精确称量的聚合物样品按需求溶解在适量的溶剂中,制备一系列不同浓度的溶液。
(2)操作黏度计:按照黏度计的说明书进行仪器的安装和调试,并校正黏度计的读数。
(3)测量黏度:将调整好浓度的聚合物溶液注入黏度计中,记录黏度计指针的初始位置。
(4)测量时间:测量溶液在黏度计中流动所需的时间,通常是由液体通过黏度计的两个刻度的时间差。
(5)重复测量:对同一浓度的溶液进行多次测量,计算其平均值。
(6)数据分析:根据测量结果和马尔斯科尔方程,计算出每个溶液的黏度和比流速。
(7)绘制图表:绘制黏度与浓度的图表,根据线性关系确定直线的斜率和截距。
(8)计算聚合物分子量:利用已知浓度和黏度的数据,带入马尔斯科尔方程,根据计算出的斜率和截距,计算聚合物的平均分子量。
3.注意事项:(1)选取适当的溶剂:溶液的黏度受到溶剂类型和浓度的影响,因此应选择适当的溶剂以获得准确的结果。
(2)稳定性:在进行测量之前应确保溶液的稳定性,以免溶液的流动受到影响。
(3)温度控制:粘度与温度密切相关,应控制好实验过程中的温度,保持稳定。
(4)重复测量:重复测量可以减小测量误差,提高结果的可靠性。
(5)仪器校准:在每次实验之前应对仪器进行校准,以确保准确性和可靠性。
总之,粘度法是一种常用的测定高聚物分子量的方法,通过测量聚合物溶液的黏度来推测聚合物的分子量。
粘度法测高聚物分子量
一、实验目的
1.掌握粘度法测定高聚物平均分子量的原理。
2.用乌氏(Ubbelohde)粘度计测定聚乙烯醇的特性粘度,计算聚乙烯醇的粘均分子量。
二、实验原理
粘度是液体对流动所表现的阻力。
根据牛顿粘度定律,在流速梯度为dv/ds 时,单位面积液体的粘滞阻力
⎪⎭
⎫
⎝⎛=ds dv f η (2-1)
式中的比例常数η称为粘度系数,简称粘度,SI 单位为s Pa ⋅,c.g.s 制单位是泊(P ,1P = 1dyn ⋅s ⋅cm -2),1P =0.1Pa ⋅s 。
测定高聚物分子量的方法很多,其中以粘度法最常用。
因为粘度法设备简单,操作方便,有相当好的精确度。
但是粘度法不是测定分子量的绝对值方法,因为在此法中所用计算分子量的经验方程中的参数,要用其它方法来确定。
因高聚物、溶剂、分子量范围、温度等不同,就有不同的经验方程式。
高聚物溶液的粘度η一般要比纯溶剂的粘度η0大得多,粘度增加的分数叫增比粘度ηsp 按定义式
1r 0
-=-=
ηηηηηSP (2-2) 式中0r /ηηη=,叫相对粘度。
增比粘度随溶液中高聚物浓度的增加而增大。
为了便于比较,通常取单位浓度的增比粘度作为高聚物分子量的量度,可以写成
c
SP
η,叫做比浓粘度。
显然比浓粘度随溶液的浓度c 而变。
当c →0时,比浓粘度趋于一固定的极限值[η],即 []ηη=→c
SP
c lim
(2-3)
[]η称为特性粘度,其值可利用c sp /η~c 图用外推法求得,因为根据实验测定
[][]c k c
SP
2
'ηηη+= (2-4)
因此在)/(c sp η~c 图上的截距即为[]η。
另外,当c →0时,
c
r
ηln 的极限值也是[]η,因为在浓度趋近于零的极限条件下 ⋅⋅⋅-+-=+=3
23
121)1ln(ln sp sp sp sp r ηηηηη
当浓度不大时,可以忽略高次项,即 []ηηη==→→c
c sp c r
c 00lim ln lim
(2-5)
()c r /ln η与浓度c 之间的经验公式为
[][]c c
r 2
ln ηβηη-= (2-6) 因此,以)/(c sp η和()c r /ln η对c 作图可以得到两条直线,它们在纵轴上交于一点,截距均为[]η。
相对粘度r η和增比粘度sp η都是无因次量,特性粘度][η的单位是浓度的倒数。
对于高聚物溶液,像摩尔浓度这样的浓度单位并不是经常能够准确计算得到的,因此浓度c 常常表示为单位体积中的高聚物质量。
][η的单位和数值,随溶液浓度的表示法不同而异。
文献中常用100毫升溶液中所含高聚物的克数作浓度单位,也有建议用每毫升溶液中所含高聚物的克数作浓度单位,用后者表达的][η数值是前者表达的][η数值的100倍,由此计算得到的][η的单位是1-⋅g ml ,称为斯陶丁格(Staudinger )。
[ηηsp ]
c
图2.1 外推法求
[]η值
在一定温度和一定溶剂中,特性粘度[]η与高聚物的分子量M 的关系,常用Mark – Houwink 公式表示:
[]αηKM = ( 2-7)
式中求出的高聚物分子量是一个平均相对数值,称为粘均相对分子量。
指数α溶液中分子几何形状的函数,其值从0.5(随机卷曲螺旋丝)到1.7(刚性伸展分子)。
常数K 和α与温度、高聚物及溶剂的性质有关,其数值是通过采用其它独立实验方法(如渗透压、光散射或沉降平衡等)测定已知摩尔质量的高聚物的特性粘度而得到的。
表2.1中是常用的一些数值。
表2.1 高聚物特性粘度与分子量关系式参数表
测定高聚物的[]η,使用毛细管粘度计最方便。
本实验采用乌氏粘度计,它的最大优点是溶液的体积对测定没有影响,所以可以在粘度计内采取逐渐稀释的方法,得到不同浓度的溶液。
它的构造如图2-2所示。
其中毛细管H的直径和长度,以及E球大小的选择,应根据所用溶剂的粘度而定,使溶剂流出时间在100秒以上,但毛细管直径不宜小于0.5毫米,否则测定时容易阻塞。
F球的容积应为从B管a处到F球底端的总体积的8-10倍,这祥可以稀释到起始浓度的1/5左右。
为使F球不致过大,E球的体积以4-5毫升为最好。
同时D 球至F球底端的距离,应尽量小。
图2.2 乌氏粘度计
液体的粘度可以用体积V的液体,流过毛细管的时间t来衡量。
液体在毛细管粘度计内,因重力作用而流出时,遵守下式:
lt
V m t lV hgr ππρη884-= (2-8) 式中η是液体的粘度,ρ是液体的密度,l 是毛细管的长度,r 是毛细管的半径,g 是重力加速度,h 是流经毛细管液体的平均液柱高度,V 是流经毛细管液体体积,t 是V 体积的液体流出时间,m 为毛细管末端校正参数,若l >r 时,m =1。
若指定某一支粘度计,(2-8)式中的许多数值都一定,则此式可以写成下面的形式:
t
B
At -=ρη 式中B <1,若流出时间在100秒以上,则第二项可以忽略,上式即为:
At =ρ
η
通常测定分子量时溶液都较稀(c <1×10-2克·毫升-1),所以溶液的密度与溶剂的密度近似相等,当用同一支粘度计,对溶剂和溶液进行测定时,则
0t t
r ==
ηηη (2-9) 式中t 为溶液的流出时间,t 0为溶剂的流出时间。
三、仪器与药品
SYP —Ⅲ玻璃恒温水浴装置一套(南京桑力电子设备厂),乌氏粘度计1支,洗耳球1个 移液管 5毫升、10毫升、20毫升 各1支 容量瓶 100毫升 1只 秒表 1只 聚乙烯醇
四、实验步骤
1、准备5g ⋅dm -3的聚乙烯醇溶液(可由教师准备)。
2、将粘度计用洗液浸泡后,洗净烘干,垂直放置于恒温槽中。
恒温槽的水面要没过粘度计的D-G 球。
溶液和溶剂部应置于恒温槽中,保持恒温。
为了保证实验顺利进行,防止毛细管堵塞,实验前,需将溶液和溶剂用3#玻璃砂漏斗,分别过滤。
3、在干燥洁净的粘度计中,用移液管加入20毫升已配好并恒温的溶液。
用夹子夹紧C 管上的橡皮管,使其不通气,将B 管上的橡皮管连上洗耳球抽气,至溶液上升到G 球的一半
时,移去洗耳球,打开C管上橡皮管上的夹子,使B,C管通大气。
此时G球中液面逐渐下降,当液面刚通过刻度a时,按下秒表,开始记录时间,到液面刚通过刻度b时,再按停表,这就是溶液自a到b所需要的时间t。
重复操作三次,每次相差不超过0.2秒,求出其平均值t1。
然后加入5毫升蒸馏水,浓度变为c2,用洗耳球抽吸溶液至G球几次,使其混合均匀,再测定流经时间t2。
同样依次加入5、10、10毫升蒸馏水,使溶液的浓度分别为c3、c4、c5,测定流经时间t3、t4、t5。
每次加水后,都要用洗耳球来回抽气,使溶液充分混合均匀。
4、倒出溶液,先用自来水冲洗粘度计,再用蒸馏水冲洗三次。
加入约20毫升蒸馏水,按照上述步骤,测定溶剂流经时间t0。
实验完毕,倒出蒸馏水。
五、数据记录与处理
1.请按下表记录并计算各种数据:
2.作
c r
ηln ~c 和c
SP η~c 图,并外推到c →0处,求出[]η。
3.根据(2-7)式,计算聚乙烯醇的平均分子量。
参考文献
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