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光散射法测定聚合物的分子量
射线散射法是一种测定聚合物分子量的常用方法。
它是利用射线散射原理，通
过测量聚合物分子在射线照射下的散射强度，来估算聚合物分子量的方法。
射线散射法测定聚合物分子量的原理是：当射线照射到聚合物分子上时，聚合
物分子会发生散射，散射强度与聚合物分子量成正比。
因此，通过测量聚合物分子在射线照射下的散射强度，可以估算聚合物分子量。
射线散射法测定聚合物分子量的实验步骤主要有：首先，将聚合物溶液加入到
射线散射仪中，然后，将射线照射到聚合物溶液中，并记录散射强度；最后，根据聚合物分子量与散射强度的关系，计算出聚合物分子量。
射线散射法测定聚合物分子量的优点是：它可以测量聚合物分子量的精确度高，而且实验简单，操作方便，可以在短时间内完成实验。
射线散射法测定聚合物分子量的缺点是：它只能测量溶液中的聚合物分子量，
不能测量固体聚合物分子量；另外，它也不能测量极小分子量的聚合物，因为散射强度太小，无法准确测量。
总之，射线散射法是一种测定聚合物分子量的常用方法，它具有精确度高、操
作简单、实验快速等优点，但也有一定的局限性，不能测量固体聚合物分子量和极小分子量的聚合物。
聚合物分子量的测定方法
1.凝胶渗透色谱法（GPC）：通过溶液中聚合物分子在固定温度下在固定流速流经孔径分布有一定规律的固定相柱（通常是疏水性凝胶）时的渗透现象来测定分子量。
2.拉曼光谱法：利用聚合物分子不同的拉曼光谱特征来测定分子量。
3.动态光散射法：利用聚合物分子在溶液中受到光散射的强度及其随时间的变化规律来测定分子量。
4.共振能量转移法：通过在聚合物分子中引入荧光染料来测定分子量，该染料受到外部激发光的激发后会发生共振能量转移，从而发出独特的荧光信号。
5.透射电子显微镜（TEM）：通过观察聚合物微粒的形态和大小来推测聚合物分子量。
6.核磁共振（NMR）法：利用聚合物分子中不同原子核之间相互作用的变化来测定分子量。
实验一 粘度计法测定聚合物的分子量分子量是聚合物最基本的结构参数之一，与材料性能有着密切的关系，在理论研究和生产实践中经常需要测定分子量。
测定聚合物分子量的方法很多，不同测定方法所得出的统计平均分子量的意义不同，其适应的分子量范围也不相同。
在高分子工业和研究工作中最常用的是粘度法测定聚合物的分子量，它是一种相对的方法，适用于分子量在104～107范围的聚合物。
此法设备简单、操作方便，又有较高的实验精度。
通过聚合物体系粘度的测定，除了提供粘均分子量ηM 外，还可得到聚合物的无扰尺寸和膨胀因子，其应用最为广泛。
1 目的要求1） 掌握粘度法测定聚合物分子量的基本原理；2） 掌握用乌氏粘度计测定高聚物稀溶液粘度的实验技术及数据处理方法。
2 原理高分子稀溶液的粘度主要反映了液体分子之间因流动或相对运动所产生的内摩擦阻力。
内摩擦阻力越大，表现出来的粘度就越大，且与高分子的结构、溶液浓度、溶剂的性质、温度以及压力等因素有关。
对于高分子进入溶液后所引起的液体粘度的变化，一般采用下列有关的粘度物理量进行描述。
1）粘度比（相对粘度）用r η表示。
0/ηηη=r --------------------------------------------------（1-1）0η：纯溶剂的粘度（溶剂分子之间的内摩擦）。
η：同温度下溶液的粘度（溶剂分子之间的内摩擦，聚合物分子间的内摩擦，高分子与溶剂分子间的内摩擦）。
粘度比是一个无因次的量，随着溶液粘度的增加而增加。
对于低剪切速率下的高分子溶液，其值一般大于1。
2）粘度相对增量（增比粘度）用sp η表示。
sp η是相对于溶剂来说，溶液粘度增加的分数。
10-=-=r sp ηηηηη-------------------------------------------（1-2）sp η也是一个无因次量，与溶液的浓度有关。
3）粘数（比浓粘度），对于高分子溶液，粘度相对增量往往随溶液粘度的增加而增大，因此常用其与浓度c 之比来表示溶液的粘度，称为粘数。
聚合物分子量的测定方法聚合物分子量的测定方法有很多种，包括凝胶渗透色谱、光散射、动态光散射、质谱、核磁共振等。
下面将详细介绍一些常用的测定方法。
1. 凝胶渗透色谱（GPC）：这是一种广泛应用于测定聚合物分子量的方法。
它基于聚合物分子大小和形状的不同，在溶剂中通过一排大小不同的琼脂糖凝胶柱。
大分子会较快通过凝胶，而小分子则较慢。
通过测定不同时间点流出的聚合物浓度，可以计算出聚合物的分子量。
这种方法适用于溶液中的聚合物。
2. 光散射（LS）和动态光散射（DLS）：光散射是一种通过测量聚合物溶液中散射光的强度和角度来确定聚合物分子量的方法。
动态光散射则能够测量聚合物分子的大小和分子量分布。
这种方法通过激光照射样品，分析光散射的强度和散射角度，从而得到聚合物的分子量信息。
3. 质谱（MS）：质谱是一种通过测量样品中离子质量来确定聚合物分子量的方法。
在质谱中，聚合物溶液被喷雾成极小的液滴，然后通过电离，形成带电的离子。
这些离子经过质谱仪器的质量分析，可以得到聚合物的分子离子峰，从而确定其分子量。
4. 核磁共振（NMR）：核磁共振是一种通过测量核自旋磁共振来确定聚合物分子量的方法。
在核磁共振中，聚合物溶液被置于强磁场中，然后通过给予样品特定的脉冲序列，不同核自旋的信号可以被探测到。
通过分析核磁共振谱图，可以确定聚合物的分子量和结构。
除了以上几种常用的测定方法外，还有一些其他的方法，如热重分析（TGA）、荧光探针法等。
不同的方法适用于不同类型的聚合物和研究目的。
有些方法适用于溶液中测定聚合物分子量，而另一些方法则适用于纤维、薄膜等非溶液状态下的聚合物测定。
需要指出的是，使用这些测定方法时要注意实验条件的选择和技术细节的把握，以确保测定结果的准确性。
此外，对于某些特殊聚合物，可能需要结合多种测定方法来获得更准确的分子量信息。
总结起来，聚合物分子量的测定方法有凝胶渗透色谱、光散射、动态光散射、质谱、核磁共振等多种方法。
中国石油大学（华东）渗流物理实验报告实验日期： 成绩 ：班级： 石工1205 学号： 姓名： 教师： 同组者：实验七 聚合物分子量的测定—粘度法一.实验目的学会一种测定分子量的方法二.实验原理由于聚合物具有多分散性，所以聚合物的分子量是一个平均值。
有许多测定分子量的方法（如光散射法、渗透压法、超速离心法、端基分析法等），但最简单、而使用范围又广的是粘度法。
由粘度法测得的聚合物的分子量叫粘均分子量，以 “ V M ” 表示。
粘度法又分多点法和一点法1. 多点法多点法测定聚合物粘均分子量的计算依据是：[η]=VM a (7-1)式中: ［η］－特性粘数；K,α - 与温度和溶剂有关的常数； αM - 聚合物的粘均分子量。
若设溶剂的粘度为η0,聚合物溶液浓度为 c(100mL 所含聚合物的克数表示)时的粘度为η，则聚合物溶液粘度与浓度间有如下关系：c k c c SP200][][ηηηηηη+=-= (7-2) c cc r 20][][)/ln(ln ηβηηηη-== (7-3)以ηSP /c,In ηr /c 对 c 作图，外推直线至 c 为 0（参考图 7－1）求［η］，即cLn lin c lin r SPηηη==][ （7-4）图 7-1 特性粘数 [ η]的求法由于 k 、α是与温度、溶剂有关的常数，所以对一定温度和特定的溶剂，k 、α有 确定的数值。
例如，30℃时，以 1mol/L 硝酸钠溶液作溶剂，用粘度法测定聚丙烯酰胺 粘均分子量的经验式可表示如下：3/2410*73.3][M-=η(7-5) 即： 2/35][10*40.1η-=V M (7-6) 因此，只要测定不同浓度下聚合物溶液的粘度，即可通过上述的数据处理，求出聚合物的粘均分子量V M 。
2. 单点法对低浓度的聚合物溶液，其特性粘数可由下式计算：)ln (21][r SP cηηη+= （7-7） 实验时，只要测定一个低浓度的聚合物溶液的相对粘度，即可由式 7－7 求得所试样的特性粘数。
实验一 粘度法测定聚合物的分子量粘度法是一种测定聚合物分子量的相对方法，但因为其仪器设备简单，操作方便，分子量适用范围大，实验精度也较高，所以粘度法是聚合物分子量测定方法中最为常用的一种。
粘度法除了主要用来测定粘均分子量外，还可用于测定溶液中的大分子尺寸，测定聚合物的溶度参数等。
一、实验目的与要求熟练掌握测定聚合物溶液粘度的实验技术及粘度法测定聚合物分子量的基本原理。
二、实验原理在高分子溶液中，我们所感兴趣的不是溶液的绝对粘度，而是当高分子进入溶液后所引起的溶液粘度的变化。
如果用η0表示纯溶剂的粘度，η表示高分子溶液的粘度，则有：相对粘度 ηr ： 0r ηηη=(1.1)增比粘度 ηsp ： 01sp r ηηηηη-==- (1.2) 特性粘数 [η ]： 00ln []limlimsprc c c cηηη→→== (1.3)其中，spcη称为比浓粘度，表示浓度为c 的情况下，单位浓度增加对溶液增比粘度的贡献。
ln rcη称为比浓对数粘度，表示在浓度为c 的情况下，单位浓度增加对溶液相对粘度自然对数值的贡献。
它们都随溶液浓度的变化而变化。
特性粘数[η]表示高分子溶液浓度c →0时，单位浓度的增加对溶液增比粘度或相对粘度对数的贡献，其数值不随溶液浓度大小而变化，但随浓度的表示方法而异。
特性粘数的单位是浓度单位的倒数，即dl/g 或ml/g 。
高分子溶液的粘度与其分子量有关，同时对溶液的浓度也有很大的依赖性。
粘度法测定聚合物的分子量，就需要消除浓度对粘度的影响，因此，实验中主要是测量高分子溶液的特性粘数[η]。
表达溶液粘度与浓度关系的经验方程式很多，应用较为广泛的有如下两个：2[]'[]spk c cηηη=+ (1.4)2ln [][]rc cηηβη=- (1.5) 式中，'k 和β都是常数。
由此可以看出，只要配制几个不同浓度的高分子溶液，分别测定溶液及纯溶剂的粘度，然后计算出sp cη和ln r c η，在同一张图中分别作sp c c η 、ln r c c η的图可以得到两条直线，将两条直线外推至0c →，其共同的截距即为特性粘数[η]，如下图所示。
粘度法测定聚合物分子量粘度法是一种常见的测定聚合物分子量的方法。
它是通过测量聚合物溶液的流动性质，从而间接地推断出聚合物的相对分子量。
粘度法有多种变种，包括楔形管粘度法、圆柱粘度法和柱塞式粘度法等。
本文将重点介绍楔形管粘度法和圆柱粘度法。
楔形管粘度法是一种常用的粘度测定方法。
它的基本原理是利用溶液在楔形管中的流动阻力与溶液粘度成正比的关系。
聚合物分子量增大，溶液的粘度也会增加。
具体测定步骤如下：1.准备样品溶液：将待测聚合物溶解于适量的溶剂中，配制得一定浓度的溶液。
2.装置测试装置：将样品溶液注入楔形管中，确保楔形管内部和外部都被充分润湿。
3.测量压降：在一定温度下，施加压力使溶液从上方流经楔形管，测量上下两端的压降。
4.计算粘度：根据斯托克斯定律，通过测定的压降和流量，计算出溶液的粘度。
5.绘制扩张流动图：将测得的多组数据绘制在扩张流动图上，通过与已知相对分子量的标准聚合物的比较，推断出待测聚合物的相对分子量。
圆柱粘度法是另一种常见的粘度测定方法，其测量原理与楔形管粘度法类似，不同之处在于采用圆柱形试样。
1.准备样品溶液：将待测聚合物溶解于适量的溶剂中，配制得一定浓度的溶液。
2.装置测试装置：将样品溶液注入圆柱形试样中，确保试样内部和外部都被充分润湿。
3.测量压力：上下两端施加一定的压力使溶液通过圆柱形试样，测量上下两端的压力差。
4.计算粘度：根据斯托克斯定律，通过测定的压力差和流量，计算出溶液的粘度。
5.绘制流动曲线：将测得的多组数据绘制在流动曲线上，通过与已知相对分子量的标准聚合物的比较，推断出待测聚合物的相对分子量。
在实际应用中，粘度法通常与其他测量方法结合使用，以提高测定精度和可靠性。
在测定聚合物分子量时，还可以使用光散射法、凝胶渗透色谱法等进行验证和互相印证，以获得更准确的结果。
粘度法在聚合物领域的研究中具有重要的地位，对于深入了解聚合物的分子结构和性质具有重要意义。
中国石油大学化学原理（II）实验报告
实验日期：2014.4.25 成绩：
班级：学号：姓名：教师：耿杰
同组者：
聚合物分子量的测定—粘度法
一．实验目的
学会一种测定分子量的方法。
二．实验原理
由于聚合物具有多分散性，所以聚合物的分子量是一个平均值。
有许多测定分子量的方法如光散射法、渗透压法、超速离心法、端基分析法等。
但是简单而使用范围又广的是粘度法。
由粘度法测得的聚合物的分子量叫粘均分子量，以“Mv”表示。
粘度法又分多点
法和一点法：
1.多点法
多点法测定聚合物粘均分子量的依据是：
(1)
式中：[η]—特性粘度；
k，α—与温度和溶剂有关的常数；
—聚合物的粘均分子量。
若设溶剂的粘度为，聚合物溶液浓度为c（100mL 所含聚合物的克数表示）时的粘度为η，则聚合物溶液粘度与浓度间有如下关系：
(2)
(3)
以对c作图，外推直线至c为0(参考图7-1) ,求[η],
即 （4）
图1 特性粘数[η]的求法
由于k ，α是与温度，溶剂有关的常数，所以对一定温度和特定的溶剂，k ，α有确定的数值。
例如，30℃时，以1mol/L 硝酸钠溶液作为溶剂，用粘度法测定聚丙烯酰胺粘均分子量的经验式可表示如下：
[η]=3/241073.3M -⨯ （5）
即： =2/35][1040.1η⨯ （6）
因此，只要测定不同浓度下聚合物溶液的粘度，即可通过上述的数据处理，求出聚合物的粘均分子量。
2.单点法
对低粘度的聚合物溶液，其特性黏数可由下式计算：
（7）
实验时，只要测定一个低浓度的聚合物溶液的相对粘度，即可由式7-7求得所测试样的粘性系数。
本实验采用如图7-2所示的乌氏粘度计测定聚合物溶液在不同浓度下的粘度。
图2乌氏粘度计
1,2,3—支管 5,8,9,--玻璃管 4,6—刻度 7-毛细管
三、仪器与药品
1.仪器
乌氏粘度计，玻璃恒温水浴装置一套，秒表，吸耳球，量筒等。
2．药品
0.01g/100mL聚丙烯酰胺溶液，1mol/L硝酸钠溶液，蒸馏水。
四.实验步骤
（1）打开温度控制仪电源，将温度设为30℃。
调节电动搅拌机调速开关，使搅拌机适当的速度匀速转动，使玻璃缸中各处的水温均匀。
（2）玻璃缸中水的温度升至30℃后，将乌氏粘度计固定在铁架台夹子上，使粘度计上端玻璃球浸没在水中。
调整乌氏粘度计，使其在水中垂直。
注意，在调整的过程中，不要是乌氏粘度计碰到搅拌棒或者玻璃缸壁，以免破碎。
（3）用量筒量取1mol/L硝酸钠溶液15ml，由直管3加到已清洗、烘干的粘度计的球9中，然后将粘度计固定在已调至 30℃的恒温槽中，恒温约15min，即可按下述方法测定：先用左手的拇指和中指将粘度计的支管 1捏住，用食指将支管1的管口堵住，然后用洗耳球从支管2的管口将溶液吸至刻度4以上的粗直径部分，在将食指松开的同时将洗耳球从管
口移开，这时球8中的溶液因支管1通大气即迅速流回球9，而支管2中的刻度4以上的溶液
则通过毛细管7慢慢流回球9，用秒表测定溶液液面经过刻度4与6所需要的时间。
重复3-5次，取平均值，作为 1mol/L 硝酸钠溶液的液面流经粘度计4与6两刻 度的时间t0。
测定后，将粘度计的溶液倒出，先后用自来水、蒸馏水洗净，然后烘干、备用。
（4）用量筒量取0.01g/100mL 聚丙烯酰胺溶液10mL 左右，经支管3加入已洗净
烘干的粘度计的球9中，用洗耳球将溶液吸至刻度线6以上，然后松开胶皮管，用洗耳球将溶液吹下，重复操作三次，对乌氏粘度计进行清洗。
清洗结束后，将溶液倒入废液回收瓶中进行回收。
（5）用量筒量取0.01g/100mL 聚丙烯酰胺溶液15mL ，经支管3加入经聚合物溶液润洗的乌氏粘度计的球9中，然后将粘度计固定在 30℃的恒温槽中，恒温 约 15min 后，用上述方法测定聚丙烯酰胺溶液的液面流经4与6两刻度间的时间t1。
重复3-5次，取平均值。
（6）全部测定结束后，将球9的溶液倒出，先后用自来水、蒸馏水洗净，然后烘干，备下次使用。
五、结果处理
表1 聚合物分子量的测定
由[η]计算聚丙烯酰胺的粘均分子量
s t 76.1015
93.10189.10177.10163.10158.1010=++++= s t 344.1105
98.11014.11004.11041.11015.110=++++= 则：084355.00
0=-=ct t t c sp
η 080986.0)/ln(ln 0==c
t t c r η 所以根据公式
可以计算出[η]的值 26705.801
.02080986.0084355.0)ln (21][=⨯+=+=r sp c ηηη
再根据经验公式=2/35][1040.1η⨯可以计算出分子量：
=527.3325359)26705.8(1040.1][1040.12/352/35=⨯⨯=⨯η 所以根据测得的数据，可以得到相对分子量为=3325359.527。
六．实验思考题
1．总结聚合物分子量的测定方法，并说明各方法的适用范围。
答：1）粘度法：最简单，且使用范围广。
2）光散射法：使用范围较窄，适用于测量分子量比较小的聚合物。
3）渗透压法：用于求分子量较大的聚合物；溶液中的溶质都是非电解质，若溶液中含电解质，则需考虑渗透过程中离子的电中性平衡。
4）超速离心法：用于测量分子量较大的聚合物。
5）端基分析法：对所测聚合物分子要求较高。
2． 粘度法测定聚合物的分子量时为什么要加硝酸钠？用其他的盐可以否？
答：用硝酸钠溶液作溶剂可以增大聚合物溶液的稳定性，便于测量实验数据。
可以使用其他的盐。
七、实验总结
本次实验使我的动手能力有了较大的提高。
此次的认知实验我收获了很多，从以前到现在任何科研无一不是经过实验的验证的，也可以说，实验是检验理论的唯一标准，只要我们肯动手动脑，再辅之以勤奋和坚持，必能不断提高我们的实干能力，必能不断的创新。
谢谢老师的细心指导对我以后的学习有很大的帮助。
