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黏度法测定聚乙二醇分子量实验方法改进洪琴;刘法英;李祖贵;杨普曾;殷悦;鲍晶莹;卢文清;钟爱国【摘要】Aiming at the multi-point extrapolation is time consuming, the traditional multi-point method of Ubbelohde viscometer determination of viscosity of polyethylene glycol (PEG) molecular weight experiment method was improved. Based on the "one point method of approximate formula, temperature at the temperature of T 250C , the relative error is to be in the range of ± 5%, to use the characteristic viscosity of PEG solution diluted the value of the conventional 6 h , experiment is shortened to 2h with satisfactory results.%针对"多点法"两曲线外推繁琐耗时,对传统的乌氏黏度计测定聚乙二醇(PEG)黏均分子量实验方法进行了方法和加料顺序的改进.基于"一点法"近似公式,在温度25℃下恒温,改变稀释溶液顺序,使常规6 h的物理化学学生实验缩短为2 h,其所得的特性黏度值相对误差在±5%范围内,测得PEG黏均分子量为5.9500×104与标签吻合.改进后的实验步骤方便快捷,结果满意.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)012【总页数】4页(P2424-2426,2430)【关键词】黏度法;聚乙二醇;分子量;实验改进【作者】洪琴;刘法英;李祖贵;杨普曾;殷悦;鲍晶莹;卢文清;钟爱国【作者单位】台州学院医药化工学院, 浙江台州 318000;台州学院医药化工学院, 浙江台州 318000;台州学院医药化工学院, 浙江台州 318000;台州学院医药化工学院, 浙江台州 318000;台州学院医药化工学院, 浙江台州 318000;台州学院医药化工学院, 浙江台州 318000;台州学院医药化工学院, 浙江台州 318000;台州学院医药化工学院, 浙江台州 318000【正文语种】中文【中图分类】TQ325聚乙二醇（PEG-X）系列产品可用作溶剂、助溶剂、水包油(O/W) 型的乳化剂和稳定剂，也用作水溶性软膏基质和栓剂基质。
用粘度法测定聚乙二醇的相对分子质量一、实验目的：1、掌握用乌氏粘度计测定高聚物溶液粘度的原理和方法。
2、测定线型聚合物聚乙二醇的粘均相对分子质量。
二、实验原理：利用高分子溶液的特性粘度和分子量间的经验方程来计算分子。
聚合物的相对分子质量是一个统计的平均值。
粘度法测定高聚物相对分子质量适用的相对分子质量范围为1×10＾4～1×10＾7，方法类型属于相对法。
粘性液体在流动过程中所受阻力的大小可用粘度系数来表示。
粘度分绝对粘度和相对粘度。
绝对粘度有两种表示方法：动力粘度和运动粘度。
相对粘度是某液体粘度与标准液体粘度之比。
溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称作相对粘度ηr，即ηr=η/ηo，相对于溶剂，溶液粘度增加的分数称为增比粘度，ηsp=ηr-1。
使用同一粘度计，在足够稀的聚合物溶液里，ηr=η/ηo=t/to，只要测定溶液和溶剂在毛细管中的流出时间就可得到ηr；同时，在足够稀的溶液里，质量浓度c，ηr 和[η]之间符合经验公式：（lnηr）/c=[η]-β[η]2c，通过lnηr/c对c作图，外推至c=0时所得截距即为[η]；同时，在足够稀的溶液里，质量浓度c，ηsp和[η]之间符合经验公式：ηsp/c=[η]+k[η]2c，通过ηsp/c对c作图，外推至c=0时所得截距即为[η]。
两个线性方程作图得到的截距应该在同一点。
聚合物溶液的特性粘度[η]与聚合物相对分子质量之间的关系，可以通过Mark——Houwink经验方程来计算，[η]=KMηα；Mη是粘均相对分子质量，K、α是与温度、聚合物及溶剂的性质相关的常数．三、实验仪器：容量瓶250ml（1只）、乌式粘度计（1只）、移液管5ml（1只）、医用乳胶管（2根）、洗耳球（1个）、秒表（1只）四、实验药品：聚乙二醇（380～400）、蒸馏水五、实验步骤：称量PEG 4.9918g→加入蒸馏水溶解在250ml的容量瓶中，配制成稀溶液→洗涤粘度计→测定不同浓度聚乙二醇的流出时间→记录、处理数据Cf: 1、乌式粘度计的正确操作：A管注入溶液，洗耳球从B管将溶液吸至G球的 1/2处，在此同时需将C管堵住，使其形成连通器，到了1/2处后，即可松开B、C管，当液面流经刻度a时，秒表开始记录时间，液面降至b时，停表，记录；2、需要做对比实验，用纯溶剂。
实验报告课程名称：_______________________________指导老师：________________成绩：__________________ 实验名称：_______________________________实验类型：________________同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得一、实验目的和要求1. 掌握用乌氏粘度计测定高聚物溶液黏度的原理和方法。
2. 测定线型聚合物聚乙二醇的黏均相对分子质量。
二、实验内容和原理聚合物溶液在流动时受到较大的内摩擦阻力。
黏性液体在流动过程中所受阻力的大小可用黏度系数来表示。
黏度分绝对黏度和相对黏度。
绝对黏度有两种表示方法：动力黏度和运动黏度。
纯溶剂黏度反映了溶剂分子间的内摩擦力，记为ηo 。
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及ηo 之和。
温度相同时，通常η＞ηo ，其增比黏度记为ηsp 。
溶液粘度与纯溶剂黏度的比值称作相对黏度ηr ，即ηr =η/ηo 。
故ηsp =ηr -1。
聚合物溶液ηsp 往往随c 的增加而增加。
当溶液无线稀释时，有 lim ηsp /c=lim ln(ηr /c)=[ η] [ η]为特性黏度 若聚合物溶液足够稀，则：ηsp /c=[ η]+ κ[ η]2c ln(ηr /c)= [ η]- β[ η]2c由ηsp /c 或ln(ηr /c)对c 作图可得[ η]。
[ η]与聚合物相对分子质量间有如下关系：[ η]=K （M η）αM η是黏均相对分子质量本实验采用毛细管法测定黏度。
当液体在重力作用下流经毛细管时，遵循Poiseuiole 定律：用同一黏度计在相同条件下测定两个液体黏度时：若已知η1，可求得η2 当c ＜1×10kg/m3时，有ηr =η/ηo =t/t o三、 主要仪器设备仪器：恒温槽1套；乌氏粘度计1支；100ml 容量瓶5只；秒表1只。
粘度法测定聚乙二醇实验报告目的：掌握粘度测量的方法及应用，熟悉聚乙二醇的粘度测量方法。
原理：粘度是流体内部存在的阻力，不同粘度的液体在相同的温度和相同的条件下，流动速度不同。
粘度测定是采用一个流体通过一定的管道或孔口时，所受到的阻力来测量流体内部存在的阻力大小和流体粘度的一种方法。
实验中采用 Ubbelohde 粘度计进行测量，该粘度计是通过让粘度试样流经 Ubbelohde 粘度计的毛细管，在同一温度下测试出流量的大小，从而得到粘度。
材料：聚乙二醇（PEG-400）、丙酮、乙酸乙酯、Ubbelohde 粘度计、定温水浴、移液器、天平、玻璃棒等。
实验步骤：1. 取适量聚乙二醇（PEG-400）、丙酮和乙酸乙酯称重，分别为2.5 g，加入三个干净的烧杯中。
3. 分别将三种试样倒入三个 Ubbelohde 粘度计中，Ubbelohde 粘度计液位高度应在20~30cm 之间。
4. 用定温水浴将三个 Ubbelohde 粘度计置于水浴中（温度应为25±0.1℃），恒温10min。
5. 将试样转移到粘度计的毛细管中，并打开闸门，计时器记录在规定时刻内粘度计中的液位变化。
6. 每组实验重复 3 次，并计算出平均值。
7. 将计算的数据填写入数据处理表格中，计算出相应的粘度值，并进行比较分析。
结果：分别测定了聚乙二醇在丙酮和乙酸乙酯溶剂中的粘度值，得到如下表格：| 试样 | 流量时间（s） | 测定粘度值（mPa·s） || ---- | ---- | ---- || 聚乙二醇+丙酮 | 69.6、69.7、69.8 | 58.29、58.32、58.35 || 聚乙二醇+乙酸乙酯 | 406.8、407.2、407.5 | 339.6、339.8、340.1 |由表格可知，聚乙二醇在丙酮中的粘度值要比在乙酸乙酯中的粘度值小得多，这是因为乙酸乙酯的极性较强，分子间作用力较大，在相同条件下容易形成氢键和范德华力，降低了分子的流动性。
粘度法测定水溶性聚合物的平均分子量一、实验目的1．掌握乌氏（Ubbelohde）粘度计测定粘度的原理和方法；2．测定高聚物——聚乙二醇的平均相对分子量。
二、实验原理单体分子经过聚或缩聚过程便可合成高聚物。
高聚物溶液由于其分子链长度远大于溶剂分子，液体分子有流动或有相对运动时，会产生内摩擦阻力。
内摩擦阻力越大，表现出来的粘度就越大，而且与聚合物的结构、溶液浓度、溶剂性质、温度以及压力等因素有关。
聚合物溶液粘度的变化，一般采用下列有关的粘度量进行描述。
（1）粘度比（相对粘度）用ηr表示。
如果纯溶液的粘度为η0，形同温度下溶液的粘度为η，则ηr = η / η（1）（2）粘度相对增量（增比粘度）用ηsp表示。
是相对溶液来说，溶液粘度增加的分数ηsp =（η-η0）/η0 =ηr–1 （2）（3）粘度（比浓粘度）对高分子聚合物溶液，粘度相对增量往往随溶液浓度也的增加而增大，因此常用其与浓度c之比来表示溶液的粘度，称为粘数，即ηsp/c = (ηr -1)/c （3）（4）对比粘数（比浓对比粘度）是粘度比的自然对数与浓度之比，即( lnηr )/c = [ln(1+ηsp)]/c （4）（5）极限粘度（特性粘度）定义为粘数ηsp/c或比浓对数粘度（对数粘度）ln ηr/c在无限稀释时的外推值，用[η]表示，即[η] = lim(ηsp /c) = lim(lnηr/c) （5）c→0 c→0实验证明，对于给定的聚合物，给定的溶剂和温度下，[η]的数值仅由试样的摩尔质量Mηα所决定。
[η]与高聚物摩尔质量之间的关系，通常用带有两个参数的Mark-Houwink经验方程式来表示：[η] =K Mηα（6）式中： K——比例常数：α——与溶液中聚合物分子的形态有关的经验常数；Mη——粘均摩尔质量K、α与温度、聚合物种类和溶剂性质有关，K值受温度影响较大。
在一定温度是，对给定的聚合物—溶剂体系，一定的分子量范围内K、α为常数，[η]之与摩尔质量大小有关。
实验报告课程名称： 大学化学实验p 实验类型： 物性测试验 指导老师 实验项目名称： 黏度法测定高聚物的相对分子质量 同组学生姓名：实验目的：1.掌握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。
实验原理：聚合物溶液的黏度特别大，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。
粘性液体在流动过程中，必须克服内摩擦而做功。
粘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）。
黏度分绝对黏度和相对黏度。
绝对黏度有两种表示方法：动力黏度和运动黏度。
动力黏度是指单位面积的流层以单位速度相对于单位距离的流层流出时所需的切向力，用η表示黏度，其单位是Pa ·s.运动黏度是液体的动力黏度与同温度下该液体的密度ρ之比，用符号ν表示，其单位是m 2·s -1。
相对黏度是某液体黏度与标准液体黏度之比。
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 而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/η0 ηr 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1n ηr /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[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，其专业： 姓名：学号： 日期： 地点：[]ηηη==→→cc rc spc ln lim lim 00值取决于溶剂的性质及聚合物分子的大小和形态。
粘度法测高聚物相对分子质量一、实验要求(1)了解粘度法测定高聚物相对分子质量的基本原理和公式。
(2)测定聚乙二醇的黏均分子量。
(3)掌握用乌贝路德（Ubbelohde）黏度计测定黏度的方法。
(4)用Origin或Excel处理实验数据。
二、实验原理相对分子质量是表征化合物特征的基本参数之一。
但高聚物分子量大小不一，参差不齐，一般在，所以通常所测高聚物的相对分子质量是平均相对分子质量。
测定高聚相对分子质量的方法很多，对线型高聚物，各方法适用的范围如下：端基分析，；沸点升高，凝固点降低，等温蒸馏，；渗透压，；光散射，；起离心沉降及扩散，；黏度法，。
其中黏度法设备简单，操作方便，有相当好的实验精度，但黏度法不是测相对分子质量的绝对方法，因为此法中所用的特性黏度与相对分子质量的经验方程是要用其他方法来确定的，高聚物不同，溶剂不同，相对分子质量范围也不同，就要用不同的经验方程式。
高聚物在稀溶液中的黏度，主要反映了液体在流动时存在着内摩擦。
在测高。
名词与符号物理意义纯溶剂黏度（）溶剂分子与溶剂分子间的内摩擦表现出来的黏度溶液黏度（）溶剂分子与溶剂分子间、高分子与高分子之间和高分子与溶剂分子之间，三者内摩擦的综合表现相对黏度（），溶液黏度对溶剂黏度的相对值增比黏度（），高分子与高分子之间，纯溶剂与高分子之间的内摩擦效应比浓黏度（）单位浓度下所显示出的浓度特性黏度（）比浓对数黏度（）溶液相对黏度的自然对数与自然浓度之比值注意：因为和是无因次量，和的单位是由浓度c的单位而定，通常采用。
如果高聚物分子的相对分子质量越大，则它与溶剂间的接触表面也越大，摩擦就越大，表现出的特性黏度也大。
特性黏度和相对分子质量之间的经验关系式为(2-98)式中，M为黏均分子质量；K为比例常数；为与分子形状相关的经验参数。
K和值与温度、聚合物、溶剂性质及相对分子质量大小有关。
K 值受温度的影响较明显，而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。
黏度法测定聚乙二醇的平均相对分子质量
姓名：学号：
班级：2012级化学2班指导教师：
一、实验目的
1、掌握用乌贝路德（Ubbelohde）黏度计测定黏度的原理和方法。
2、测定聚乙二醇的平均相对分子质量。
二、实验原理
黏度是指液体对流动所表现的阻力，这种力反抗液体中邻接部分的相对移动，因此可看作是一种内摩擦。
高聚物稀溶液的黏度，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黏度叫纯溶剂黏度，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，三者之总和表现为溶液的黏度η。
同一温度下，一般来说η > η0。
相对于溶剂，其溶液黏度增加的分数，称为增比黏度，记作ηsp ，即ηsp =（η-η0）/η0，
而溶液黏度与纯溶剂黏度的比值称为相对黏度，记作ηr，即ηr = η / η0ηr也是整个溶液的黏度行为，ηsp则意味着已扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应。
两者关系为：ηsp = η / η0-1= ηr-1。
对于高分子溶液，增比黏度ηsp往往随溶液的浓度c的增加而增加。
为了便于比较将单位浓度下所显示出的增比黏度，即ηsp / c 称为比浓粘度；而ln ηr / c 则成为比浓对数粘度。
ηr和ηsp都是无因次的量。
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计。
这时溶液所呈现出的黏度行为基本上反映了高聚物分子与溶剂分子之间的内摩擦。
这一黏度的极限值记为lim ηsp/c =[η]，[η]被称为特性黏度，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
有关，它们之间的半经验关系可用Mark Houwink方程式表对分子质量M
（平均）
α
示：[η]=KM
平均。
测定高分子的[η]时，用毛细管黏度计最黏度法只能测定[η]求算出M
平均
为方便。
当液体在毛细管黏度计内因重力作用而流出时遵守泊肃叶（Poiseuille）
定律：
η/ρ=Π hgr4t /（8lV ）- mV/（8Πlt）
式中ρ为液体的密度；l是毛细管长度；r是毛细管半径；t是流出时间；h 是流经毛细管液体平均液柱高度；g为重力加速度；V是流经毛细管液体的体积；m是与仪器的几何形状有关的常数。
对于某一支指定的黏度计而言，令α=Π hgr4t /（8lV ），β= mV /（8Πlt），则上式可改为η/ρ=αt-β/t 式中β<1，当t>100s时，等式右边第二项可以忽略。
设溶液的密度ρ与溶剂密度ρ0近似相等。
这样，通过分别测定溶液和溶剂的流出时间t和t0，就可算出ηr：ηr=η/η0=t/t0
进而可分别计算得到ηsp、ηsp/c值。
配置一系列不同浓度的溶液分别进行测定，以ηsp/c为纵坐标，c为横坐标作图，得到一条直线，外推到c=0处，其截距
即为[η]，代入[η]=KM
平均α（K，α已知），即可得到高聚物的M
平均。
三、实验仪器及试剂
实验仪器：乌氏黏度计、恒温水浴装置、烧杯、移液管、秒表、洗耳球
实验试剂：4% 聚乙二醇溶液
四、实验步骤
1、溶剂流出时间t0的测定
开启恒温水浴和搅拌器电源，调节水温为25℃。
先在黏度计的C管和B管的上端套上干燥清洁的橡皮管，在铁架台上调节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10 mL左右的蒸馏水，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D球、毛细管、E球抽至G球中部，取下洗耳球，同时松开C管上夹子，使其通大气。
此时溶液顺毛细管而流下，当液面流经上刻度线时，立刻按下秒表开始计时，至下刻度线处则停止计时。
记下液体流经上下刻度线所需的时间t0。
2、溶液流出时间的测定
取出黏度计，倾去其中的水，加入少量的聚乙二醇润洗黏度计。
用同样的方法安装调节好黏度计，用移液管吸取10.0 mL质量分数为0.04的聚乙二醇水溶液小心注入黏度计内，在溶液恒温过程中，应用溶液润洗毛细管后在测定溶液的流出时间t。
然后依次分别小心加入5.0 mL、10.0 mL的蒸馏水，按上述方法分
别测量不同浓度时的t值。
每次稀释后都要将溶液在F球中充分搅拌，使黏度计内各处溶液的浓度相等，而且须恒温。
取出粘度计，倾去其中的溶液，润洗粘度计，烘干。
用移液管移取5.0 mL 质量分数为0.04的聚乙二醇水溶液小心注入黏度计内，分别小心加入5.0 mL、
10.0 mL的蒸馏水。
按上述方法分别测量不同浓度的t值。
五、实验数据记录与处理
1、实验数据记录（实验温度：T=25℃）
由实验测得纯溶剂水的流出时间t0=87s
编号 1 2 3 4 5
溶液量（mL）10.00 10.00 10.00 5.00 5.00 溶剂量（mL）0.00 5.00 10.00 10.00 15.00 溶液浓度c 0.040 0.033 0.029 0.022 0.0125 t（s）103 99 95 93 91 ηr 1.1839 1.1379 1.0920 1.0690 1.0460 Ln ηr /c 3.3877 3.5404 3.6285 4.3414 4.4270 ηsp0.1839 0.1379 0.0920 0.0690 0.0460 ηsp/c 4.5975 4.1788 3.1724 3.1364 3.6800 2、以ln ηr/c对c作图:
由ln ηr/c-c图象可知：截距[η]=5.0434 ；
3、计算聚乙二醇的平均相对分子质量。
已知：25℃时聚乙二醇的常数K=1.56*10-3，α=0.5。
故由[η]=KM
平均α 得M
平均
= [5.0434/(1.56*10-3)]2 =1.2133*107。
六、问题与讨论
1、乌式黏度计测定高聚物分子量时有哪些注意事项？
答：①使用乌式黏度计时，要在同一只黏度计内测定一系列浓度的溶液的流出时间。
每次吸取和加入的液体的体积要很准确。
为了温度变化可能引起的体积变化，溶液和溶剂应在同一温度下移取，实验应在恒温槽中进行。
②在每次加入的溶剂稀释溶液时，必须将黏度计的液体混合均匀，还要将溶液吸到G球内，润洗毛细管，否则溶液流出时间的重复性差。
③测定时黏度计要垂直放置，否则影响结果的准确性。
2、乌式黏度计中的支管C有什么作用？除去支管C是否仍可以测黏度？
答：①乌式黏度计由A、B、C三个支管构成，其中，A管是用来装待测液体的，B管则是测量主件，可以测定液体定向流动一定距离的流动时间，C管则是使B 管与大气相连通。
当毛细管下端的液面下降，毛细管内流下的液体形成一个悬液柱，液体流出毛细管下端后沿管壁流下，避免出口处形成湍流现象，或者减少了A管液面升高对毛细管中液流压力差带来的影响。
②除去C管仍可测定，但是要保证每次测量的体积都相同。
乌式黏度计由于有C 管，故所加待测液的体积不用每次相同，即可在黏度计中直接稀释液体。
若除去C管，液体下流时所受的压力差与B管中液面高度有关，故应保证每次测量的体积相同。
