粘均分子量
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实验一 粘度法测定聚合物的粘均分子量线型聚合物溶液的基本特性之一,是粘度比较大,并且其粘度值与分子量有关,因此可利用这一特性测定聚合物的分子量。
粘度法尽管是一种相对的方法,但因其仪器设备简单,操作方便,分子量适用范围大,又有相当好的实验精确度,所以成为人们最常用的实验技术,在生产和科研中得到广泛的应用。
一、 实验目的掌握粘度法测定聚合物分子量的原理及实验技术。
二、基本原理聚合物溶液与小分子溶液不同,甚至在极稀的情况下,仍具有较大的粘度。
粘度是分子运动时内摩擦力的量度,因溶液浓度增加,分子间相互作用力增加,运动时阻力就增大。
表示聚合物溶液粘度和浓度关系的经验公式很多,最常用的是哈金斯(Huggins )公式2[][]spk c cηηη=+ --------------------------------------- (1)在给定的体系中k 是一个常数,它表征溶液中高分子间和高分子与溶剂分子间的相互作用。
另一个常用的式子是2[][]ln rc cηβηη=--------------------------------------- (2)式中k 与β均为常数,其中k 称为哈金斯参数。
对于柔性链聚合物良溶剂体系,k =1/3,k+β=l/2。
如果溶剂变劣,k 变大;如果聚合物有支化,随支化度增高而显著增加。
从(1)式和(2)式看出,如果用sp cη或ln r cη对c 作图并外推到c →0(即无限稀释),两条直线会在纵坐标上交于一点,其共同截距即为特性粘度[η],如图1-1所示0ln limlim[]sprc c ccηηη→→==----------------------------------------(3)图1-1通常式(1)和式(2)只是在了r η=1.2~2.0范围内为直线关系。
当溶液浓度太高或分子量太大均得不到直线,如图1-2所示。
此时只能降低浓度再做一次。
特性粘度[η]的大小受下列因素影响:(1)分子量:线型或轻度交联的聚合物分子量增大,[η]增大。
如没有进行实验选型的话,通常都以分子量及粘度的大小来判断聚丙烯酰胺产品的好坏与价格,而关于分子量的测定也是众说纷纭,市场上也出现了一些被称为“假粘度”的产品,因没见过实际的产品也无法作出判断,也因此导致很多人对所购买到的PAM产品真实分子量有所质疑,其实目前大可以通过一些专机机构的专业仪器配合工式计算出分子量大小,采用较多的要属乌式黏度计,再参靠国标《水处理剂聚丙烯酰胺》,里面有具体方法,目前该标准已经有原来的GB 17514-98(老的)升级到了最新的GB 17514-08 。
其测定原理是先用乌式黏度计测出特性黏数,然后再代入公式计算得到重均分子量。
聚丙烯酰胺溶液的特性粘度[η] 与其分子量m 之间有如下的指数函数关系:[η] = 3.73 ×10-4 ×m 0.66。
在实际应用中可以观察并给出的经验是粘度与分子量也有一定的关系,比如分子量最大的产品,粘度就越高,反之则越小。
如果您不俱备专业的检测条件,建议您找一家聚丙烯酰胺生产厂家来帮您检测,帮您选型。
在纳米釉浆45.1%含水率的条件下添加0.3% F-001减水剂,纳米釉浆解胶明显,而40.3%含水率条件下添加等量减水剂,浆料流动仍较差,说明在高含水率条件下,添加F-001减水剂可有效解胶纳米陶瓷釉。
掺量为0.3 ~ 0.9%,添加偏硅酸钠釉浆流速最大,STPP次之,F-001最小,因此F-001解胶性能最佳,并随着掺量增加,F-001减水剂所对应流速逐渐增加,解胶效果逐渐降低,故F-001最佳掺量为0.3%。
偏硅酸钠、三聚磷酸钠随其掺量增加,解胶性能逐渐提升,在掺量为0.9%处与F-001有较接近解胶性能。
因此,相比于市售减水剂,F-001具有用量小、解胶效果好的性能优势。
卓祥科技的团队专注于自动乌式粘度分析行业至少七年以上,且一直拥有几十位专业的高分子材料研发/生产/实验人员的鼎力支持。
同时也一直专注于研发高分子材料等领域的采用粘度分析仪器,设计灵感凝聚了几十家高分子材料生产商的实验人员和科研院所研发人员的智慧。
乌氏粘度计测量纺丝溶液粘均分子量的测量方法将纺丝溶液中各组分按原比例稀释至1:7:10:10(即:蛋白质含量为1,盐含量为7,酸和氺含量均为10),然后在磁力搅拌器上搅拌均匀,不同批次的搅拌时间应该一致,取均匀稀释后的溶液,参照乌氏粘度计使用方法测量溶液的粘度。
一、纺丝溶液浓度的测定
1)取样:称取培养皿的质量m1,取溶解后纺丝液5g左右,在培养皿上均匀成膜,称取成膜后的培养皿质量m2;
2)沉淀:反复用清水浸泡纺丝溶液沉淀出蛋白质,直至溶液中溶剂全部析出为止,然后用蒸馏水清洗,各批次清洗时间应一致;
3)烘干:将清洗完毕后的培养皿和蛋白质放入烘箱中烘干,称取质量m3;
4)浓度:纺丝溶液中蛋白质的实际浓度为C = (m3-m1)/ (m2-m1)×100%
二、纺丝溶液稀释方法
1)取样:用50ml的烧杯取溶解后比较均匀的纺丝溶液5-6g左右,根据溶液的实际浓度计算出取样溶液中实际的蛋白质、酸、盐、水的含量,然后将溶液配比至比例为1:7:10:10(蛋白质:盐:酸:水);
2)搅拌:将配比好的待稀释溶液置于磁力搅拌器上搅拌至均匀状态用于乌氏粘度计进行粘度测试,各批次搅拌时间转速温度一致;
三、粘度测量
测量:用乌氏粘度计测量稀释后的均匀溶液的粘度,测试要在60℃恒温条件下进行;。
实验3 粘度法测定聚合物的粘均分子量一 实验目的掌握粘度法测定聚合物分子量的原理及实验技术。
二、实验原理聚合物溶液与小分子溶液不同,甚至在极稀的情况下,仍具有较大的粘度。
粘度是分子运动时内摩擦力的量度,因溶液浓度增加,分子间相互作用力增加,运动时阻力就增大。
表示聚合物溶液粘度和浓度关系的经验公式很多,最常用的是哈金斯(Huggins )公式2[][]spk c cηηη=+ --------------------------------------- (1)在给定的体系中k 是一个常数,它表征溶液中高分子间和高分子与溶剂分子间的相互作用。
另一个常用的式子是2[][]ln rc cηβηη=--------------------------------------- (2)式中k 与β均为常数,其中k 称为哈金斯参数。
对于柔性链聚合物良溶剂体系,k =1/3,k+β= l/2。
如果溶剂变劣,k 变大;如果聚合物有支化,随支化度增高而显著增加。
从(1)式和(2)式看出,如果用sp cη或ln r cη对c 作图并外推到c →0(即无限稀释),两条直线会在纵坐标上交于一点,其共同截距即为特性粘度[η],如图1-1所示0ln limlim[]sprc c ccηηη→→==----------------------------------------(3)通常式(1)和式(2)只是在了r η=1.2~2.0范围内为直线关系。
当溶液浓度太高或分子量太大均得不到直线,如图1-2所示。
此时只能降低浓度再做一次。
特性粘度[η]的大小受下列因素影响: (1)分子量:线型或轻度交联的聚合物分子量增大,[η]增大。
(2)分子形状:分子量相同时,支化分子的形状趋于球形,[η]较线型分子的小。
(3)溶剂特性:聚合物在良溶剂中,大分子较伸展,[η]较大,而在不良溶剂中,大分子较卷曲,[η]较小。
(4)温度:在良溶剂中,温度升高,对[η]影响不大,而在不良溶剂中,若温度升高使溶剂变为良好,则[η]增大。
粘度法测定高聚物的粘均分子量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,是个重要的基本参数。
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摩尔质量是一个统计平均值。
测定高聚摩尔质量的方法很多,而不同方法所得平均摩尔质量也有所不同。
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。
用该法求得的摩尔质量成为粘均摩尔质量。
粘度法测高聚物溶液摩尔质量时,常用名词的物理意义,如表1所示:表1 常用名词的物理意义符号名称与物理意义η0纯溶剂的粘度,溶剂分子与溶剂分子间的内摩擦表现出来的粘度。
η溶液的粘度,溶剂分子与溶剂分子之间、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。
ηr相对粘度,ηr=η/η0,溶液粘度对溶剂粘度的相对值。
ηsp增比粘度,ηsp= (η -η0) / η0 = η / η0 –1 = ηr – 1,反映了高分子与高分子之间,纯溶剂与高分子之间的内摩擦效应。
ηsp/C比浓粘度,单位浓度下所显示出的粘度。
[η]特性粘度,,反映了高分子与溶剂分子之间的内摩擦。
高聚物稀溶液的粘度是它在流动时内摩擦力大小的反映,这种流动过程中的内摩擦主要有:纯溶剂分子间的内摩擦,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。
这三种内摩擦的总和称为高聚物溶液的粘度,记作η。
实践证明,在相同温度下η>η0 ,为了比较这两种粘度,引入增比粘度的概念,以ηsp表示:ηsp =(η -η0)/η0 =η/ η0 -1 =ηr -1 (5)式中,ηr称为相对粘度,反映的仍是整个溶液的粘度行为,而ηsp则是扣除了溶剂分子间的内摩擦以后仅仅是纯溶剂与高聚物分子间以及高聚物分子间的内摩擦之和。
高聚物溶液的ηsp往往随质量浓度C的增加而增加。
为了便于比较,定义单位浓度的增比粘度ηsp/C为比浓粘度,定义lnηr /C为比浓对数粘度。
实验一 粘度法测定聚合物的粘均分子量线型聚合物溶液的基本特性之一,是粘度比较大,并且其粘度值与分子量有关,因此可利用这一特性测定聚合物的分子量。
粘度法尽管是一种相对的方法,但因其仪器设备简单,操作方便,分子量适用范围大,又有相当好的实验精确度,所以成为人们最常用的实验技术,在生产和科研中得到广泛的应用。
一、 实验目的掌握粘度法测定聚合物分子量的原理及实验技术。
二、基本原理聚合物溶液与小分子溶液不同,甚至在极稀的情况下,仍具有较大的粘度。
粘度是分子运动时内摩擦力的量度,因溶液浓度增加,分子间相互作用力增加,运动时阻力就增大。
表示聚合物溶液粘度和浓度关系的经验公式很多,最常用的是哈金斯(Huggins )公式2[][]spk c cηηη=+ --------------------------------------- (1)在给定的体系中k 是一个常数,它表征溶液中高分子间和高分子与溶剂分子间的相互作用。
另一个常用的式子是2[][]ln rc cηβηη=--------------------------------------- (2)式中k 与β均为常数,其中k 称为哈金斯参数。
对于柔性链聚合物良溶剂体系,k =1/3,k+β=l/2。
如果溶剂变劣,k 变大;如果聚合物有支化,随支化度增高而显著增加。
从(1)式和(2)式看出,如果用sp cη或ln r cη对c 作图并外推到c →0(即无限稀释),两条直线会在纵坐标上交于一点,其共同截距即为特性粘度[η],如图1-1所示0ln limlim[]sprc c ccηηη→→==----------------------------------------(3)图1-1通常式(1)和式(2)只是在了r η=1.2~2.0范围内为直线关系。
当溶液浓度太高或分子量太大均得不到直线,如图1-2所示。
此时只能降低浓度再做一次。
特性粘度[η]的大小受下列因素影响:(1)分子量:线型或轻度交联的聚合物分子量增大,[η]增大。
粘均分子量测试方法粘度法测定聚合物的粘均分子量一、实验目的1. 掌握使用粘度法测定聚合物分子量的基本原理2. 掌握乌氏粘度计测定聚合物稀溶液粘度的实验技术及数据处理方法3. 分析分子量大小对聚合物性能以及聚合物加工性能的关系及影响。
二、基本原理聚合物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。
内摩擦阻力与聚合物的结构、溶剂的性质、溶液的浓度及温度和压力等因素有关,它的数值越大,表明溶液的粘度越大。
聚合物溶液粘度的变化,一般采用下列的粘度量来描述。
相对粘度,又称粘度比,用ηr表示。
它是相同温度条件下,溶液粘度η与纯溶剂粘度η0之比,表示为:ηr=η/η0 (1)相对粘度是一个无因次量,随着溶液浓度增加而增加。
对于低剪切速率下聚合物溶液,其值一般大于1。
增比粘度(粘度相对增量),用ηsp表示,是相对于溶剂来说,溶液粘度增加的分数: ηsp =(η-η0)/η0 =ηr –1 (2)3. 比浓粘度(粘数),对于高分子溶液,粘度相对增量往往随溶液浓度的增加而增大,因此常用其与浓度c之比来表示溶液的粘度,称为比浓粘度或粘数,即:ηsp/c = (ηr-1)/c (3)粘数的因次是浓度的倒数,一般用 ml/g表示。
比浓对数粘度(对数粘度),其定义是相对粘度(粘度比)的自然对数与浓度之比,即: ( lnηr)/c = /c (4)单位为浓度的倒数,常用 ml/g表示。
特性粘度(极限粘度),其定义为比浓粘度(粘数)ηsp/c或比浓对数粘度(对数粘度)lnηr/c在无限稀释时的外推值,用表示,即:= lim(ηsp/c) = lim(lnηr/c) (5)c?0 c?0称为特性粘度(或极限粘数),其值与浓度无关,量纲是浓度的倒数。
实验证明,对于给定聚合物,在给定的溶剂和温度下,的数值仅有试样的分子量Mη所决定。
和Mη的关系如下:=K Mηα (6)上式称为Mark-Houwink方程。
式中:——扩张因子,与溶液中聚合物分子形态有关;Mη——粘均分子量(注:一些常用聚合物的K 、α值见附表1所示)K 、α与温度、聚合物种类和溶剂性质有关,K值受温度影响明显,而α值主要取决于高分子线团在溶剂中舒展的程度,一般介于0.5~1.0之间。
高分子分子量的主要测定方法用途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。
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。
这种散射波的强弱和小粒子(高分子)中的偶极子数量相关,即和该高分子的质量或摩尔质量有关。
根据上述原理,使用激光光散射仪对高分子稀溶液测定和入射光呈小角度(2℃-7℃)时的散射光强度,从而计算出稀溶液中高分子的绝对重均分子量(MW)值。
采用动态光散射的测定可以测定粒子(高分子)的流体力学半径的分布,进而计算得到高分子分子量的分布曲线。
3.体积排除色谱法(SES)(也称凝胶渗透色谱法(GPC))当高分子溶液通过填充有特种多孔性填料的柱子时,溶液中高分子因其分子量的不同,而呈现不同大小的流体力学体积。
柱子的填充料表面和内部存在着各种大小不同的孔洞和通道,当被检测的高分子溶液随着淋洗液引入柱子后,高分子溶质即向填料内部孔洞渗透,渗透的程度和高分子体积的大小有关。
大于填料孔洞直径的高分子只能穿行于填料的颗粒之间,因此将首先被淋洗液带出柱子,而其他分子体积小于填料孔洞的高分子,则可以在填料孔洞内滞留,分子体积越小,则在填料内可滞留的孔洞越多,因此被淋洗出来的时间越长。
按此原理,用相关凝胶渗透色谱仪,可以得到聚合物中分子量分布曲线。