第七章高聚物的分子量和分子量分布要点
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粘度法测定高聚物的分子量[适用对象] 药学、药物制剂、中药学、制药工程、中药学〔国际交流方向〕、生物工程专业[实验学时] 4学时一、实验目的1、掌握粘度法测定高聚物相对分子质量的原理。
2、用乌氏粘度计测定聚乙烯醇的特性粘度,计算聚乙烯醇的粘均相对分子质量。
二、实验原理单体分子经加聚或缩聚过程便可合成高聚物。
并非高聚物每个分子的大小都一样,即聚合度不一定一样,所以高聚物摩尔质量是一个统计平均值。
对于聚合和解聚过程的机理和动力学的研究,以及为了改进和控制高聚物产品的性能,高聚物摩尔质量是必须掌握的重要数据之一。
高聚物溶液的特点是粘度特别大,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。
粘性液体在流动过程中,必须克制内摩擦阻力而做功。
其所受阻力的大小可用粘度系数η〔简称粘度〕来表示〔·1·1〕。
高聚物稀溶液的粘度是液体流动时内摩擦力大小的反映。
纯溶剂粘度反映了溶剂分子间的内摩擦力,记作η0,高聚物溶液的粘度那么是高聚物分子间的内摩擦、高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦以及η0三者之和。
在一样温度下,通常η>η0,相对于溶剂,溶液粘度增加的分数称为增比粘度,记作η,即η〔η-η0〕/η0而溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称作相对粘度,记作ηr,即ηη/η0ηr反映的也是溶液的粘度行为,而η那么意味着已扣除了溶剂分子间的内摩擦效应,仅反映了高聚物分子与溶剂分子间和高聚物分子间的内摩擦效应。
高聚物溶液的增比粘度η往往随质量浓度C的增加而增加。
为了便于比拟,将单位浓度下所显示的增比粘度η 称为比浓粘度,而1nη那么称为比浓粘度。
当溶液无限稀释时,高聚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[η]称为特性粘度,它反映的是无限稀释溶液中高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦,其值取决于溶剂的性质及高聚物分子的大小和形态。
由于ηr和η均是无因次量,所以[η]的单位是质量浓度C单位的倒数。
分子量及分子量分布检测高聚物的分子量及分子量分布,是研究聚合物及高分子材料性能的最基本数据之一。
它涉及到高分子材料及其制品的力学性能,高聚物的流变性质,聚合物加工性能和加工条件的选择。
也是在高分子化学、高分子物理领域对具体聚合反应,具体聚合物的结构研究所需的基本数据之一。
根据不同材质,选用不同体系的测试方法来做分子量检测,测试材质包括塑料、橡胶、及相关的其他高分子材料,尤其超高分子量聚乙烯的分子量检测。
检测体系要水相体系、四氢呋喃(THF)体系、(DMF体系)。
【具体检测项目】1、数均分子量的测定在一个高聚物体系中,各种分子量的摩尔分数与其相应的分子量的乘积所得的总和。
2、光散射法测定重均相对分子量当一束光通过圆柱形样品管时,光的大部分在透射后继续前进,而此时其它方向也因为溶液中介质的折光而发出散射光。
由于介质的折光取决于介质的介电常数,是介质密度和浓度变化的结果(与渗透压有关),所以可根据Van-Hoff方程及维利展开式知道溶液光散色和聚合物分子量之间的关系。
3、粘度法测定聚合物相对分子量粘度法:由于高分子溶液的粘度与高分子物分子量间有一定的关系,利用粘度来测定出高分子物分子量的方法。
用粘度法所测出的分子量为粘均分子量。
4、凝胶渗透色谱(GPC)利用高分子溶液通过填充有特种凝胶的柱,在柱上按其分子体积(流体力学体积)的大小进行分离的一种方法,是新型的液相色谱。
【表征方法及原理】1.粘度法测相对分子量(粘均分子量Mη)用乌式粘度计,测高分子稀释溶液的特性粘数[η],根据Mark-Houwink公式[η]=kMα,从文献或有关手册查出k、α值,计算出高分子的分子量。
其中,k、α值因所用溶剂的不同及实验温度的不同而具有不同数值。
2.小角激光光散射法测重均分子量(Mw)当入射光电磁波通过介质时,使介质中的小粒子(如高分子)中的电子产生强迫振动,从而产生二次波源向各方向发射与振荡电场(入射光电磁波)同样频率的散射光波。
粘度法测定高聚物的分子量[适用对象]药学、药物制剂、中药学、制药工程、中药学(国际交流方向)、生物工程专业[实验学时]4学时一、实验目的1、掌握粘度法测定高聚物相对分子质量的原理。
2、用乌氏粘度计测定聚乙烯醇的特性粘度,计算聚乙烯醇的粘均相对分子质量。
二、实验原理单体分子经加聚或缩聚过程便可合成高聚物。
并非高聚物每个分子的大小都相同,即聚合度不一定相同,所以高聚物摩尔质量是一个统计平均值。
对于聚合和解聚过程的机理和动力学的研究,以及为了改良和控制高聚物产品的性能,高聚物摩尔质量是必须掌握的重要数据之一。
高聚物溶液的特点是粘度特别大,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。
粘性液体在流动过程中,必须克服内摩擦阻力而做功。
其所受阻力的大小可用粘度系数η(简称粘度)来表示(kg·m-1·s-1)。
高聚物稀溶液的粘度是液体流动时内摩擦力大小的反映。
纯溶剂粘度反映了溶剂分子间的内摩擦力,记作η0,高聚物溶液的粘度则是高聚物分子间的内摩擦、高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦以及ηη>η0,相对于溶剂,溶液粘度增加0三者之和。
在相同温度下,通常的分数称为增比粘度,记作ηsp ,即ηsp =(η-η0)/η0而溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称作相对粘度,记作ηr ,即ηr =η/η0ηr 反映的也是溶液的粘度行为,而ηsp 则意味着已扣除了溶剂分子间的内摩擦效应,仅反映了高聚物分子与溶剂分子间和高聚物分子间的内摩擦效应。
高聚物溶液的增比粘度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粘度ηsp /C 称为比浓粘度,而1n ηr /C 则称为比浓粘度。
当溶液无限稀释时,高聚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 [η]称为特性粘度,它反映的是无限稀释溶液中高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦,其值取决于溶剂的性质及高聚物分子的大小和形态。