高聚物溶度参数的测定

聚合物的相容性高莉丽PB02206235摘要：从共混来研究聚合物的基本特点，相容性的表征方法和测定方法。

关键词：相容，共聚，溶度参数，Huggins-Flory相互作用参数。

聚合物共混物是指两种或两种以上聚合物的混合物，正如合金一样，共混高聚物可以使材料得到单一的等聚物所不具有的性能，因此其合成具有很重要的意义。

聚合物之间的相容性是选择适宜共混方法的重要依据，也是决定共混物形态结构和性能的关键因素。

以下就聚合物之间相容性的基本特点，相容性的表征参数和测定方法进行简单的阐述。

从热力学角度来看，聚合物的相容性就是聚合物之间的相互溶解性，是指两种聚合物形成均相体系的能力。

若两种聚合物可以任意比例形成分子水平均匀的均相体系，则是完全相容；如硝基纤维素-聚丙烯酸的甲脂体系。

若是两种聚合物仅在一定的组成范围内才能形成稳定的均相体系，则是部分相容。

如部分相容性很小，则为不相容，如聚苯乙烯-聚丁二烯体系。

相容与否决定于混合物的混合过程中的自由能变化是否小于0。

即要求△G=△H-T△S<0.对于聚合物的混合，由于高分子的分子量很大，混合时熵的变化很小，而高分子-高分子混合过程一般都是吸热过程，即△H为正值，因此要满足△G<0是困难的。

△G往往是正的，因而绝大多数共混高聚物都不能达到分子水平的混合，或者是不相容的，形成非均相体系。

但共混高聚物在某一温度范围内能相容，像高分子溶液一样，有溶解度曲线，具有最高临界相容温度(UCST)和最低临界相容温度(LCST),这与小分子共存体系存在最低沸点和最高沸点类似。

大部分聚合物共混体系具有最低临界相容温度，这是聚合物之间相容性的一个重要特点。

还应指出，聚合物之间的相容性还与分子量的分布有关。

一般，平均分子量越大，聚合物之间的相容性就越小。

以上定性地描述了影响相容性的一些因素，那么在实际中如何判断聚合物之间的相容性呢？最常用的判据是溶度参数和Huggins-Flory相互作用参数。

实验二 粘度法测定高聚物的分子量一、实验的目的1．掌握用乌氏（ubbelohde ）粘度计测定高聚物溶液粘度的原理和方法。

2．测定线型高聚物聚乙二醇的分子量。

二、实验原理高聚物是单体小分子加聚或缩聚而成的，其分子量大小对人们研究高聚物聚合、解聚过程的机理和动力学以及改良和控制高聚物产品的性能具有十分重要的意义。

测定方法因分子量不同而异：本实验采用的粘度法具有设备简单操作方便的特点，准确度可达到±5%。

两个面积为A 、维持流速梯度为dudl所需的力 duf Adlη=（牛顿粘度定律） 式中比例系数η称为粘度，是流体对流动所表现出的内摩擦力。

高聚物溶液的粘度η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溶剂分子与溶剂分子间的内摩擦力0η三者之和。

通常，将溶液粘度与纯溶剂粘度的比r ηηη=称为相对粘度。

将相对于溶剂，溶液粘度增加的比称为增比粘度sp ηηηη-=r η反映的是溶液的粘度行为，sp η反映的是高聚物分子与溶剂分子间和高聚物分子间的内摩擦效应。

二者均随高聚物溶液浓度C 增加而增加。

为便于比较，常将单位浓度下显示的spCη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，它们的相互作用可以忽略，此时[]0l i m sp C Cηη→=[]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。

[]η单位是浓度C 单位的倒数。

在足够稀的高聚物溶液里，spCη与C 间符合：[][]2spC Cηηκη=+κ称为Huggins 常数。

sp Cη对C 作图为直线，通过，外推至C=0时所得截矩即为[]η。

据Mark-Houwink 经验方程：[]r K M αη=⋅聚乙二醇在不同温度时的K 、α值（水为溶液）见下表*本实验的聚乙二醇分子量441.810 2.310⨯-⨯ 由此，即可求出高聚物聚乙二醇的分子量。

实验1 密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度高聚物的密度是高聚物的重要物理参数之一，它对于指导高聚物的合成、成型工艺以及探索结构与性能之间的关系等方面都是不可缺少的数据。

而对于结晶高聚物来说，结晶度反映了物质内部结构规则程度，影响着其许多物理、化学性能和应用性能，密度和结晶度之间有着密切的关系。

因此，测定高聚物的密度和结晶度，对研究其结构状态进而控制材料的性能有着很大的实用意义。

测定高聚物结晶度的方法很多，有X-射线衍射法、红外吸收光谱法、核磁共振法、差热分析法、反相色谱法、化学方法（水解法、甲酰化法、氘交换法）、密度法等等。

其中前几种方法都需要使用复杂的仪器设备，而密度法是从较容易测定的高聚物密度换算成结晶度，既简单易行，又较为准确。

凡是能测定出高聚物试样密度的方法都属于密度法。

本实验采用密度法中的一种方法 ── 密度梯度管法测定高聚物的结晶度。

一、实验目的1. 了解用密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度的基本原理和方法。

2. 学会用连续灌注法制备密度梯度管的技术及密度梯度管的标定方法。

3. 用密度梯度管测定结晶高聚物试样的密度，并计算其结晶度。

二、实验原理将两种密度不同且又能互溶的液体配制成一系列等差密度的混合液，并按照低密度液体（轻液）位于高密度液体（重液）之上的层次，把不同密度的混合液置于带有刻度的玻璃管中，由于液体分子的扩散作用，管中的液体密度将会从下到上呈连续的线性分布，这就是密度梯度管。

当把一个颗粒状试样放入密度梯度管中时，根据悬浮原理，试样会在与其密度相等的液位上悬浮不动。

配制密度梯度管所选用的轻液和重液种类不同时，密度梯度管的密度梯度范围就会不同。

在本实验后面的附表1-1中列出了一些常用的密度梯度管溶液体系。

高度图 1-1 密度梯度管的标定曲线将若干个已知其准确密度的标准玻璃小球放入密度梯度管中，读出各个小球在密度梯度管中的高度值，再以玻璃小球的密度值对小球的高度值作图，就可得到该密度梯度管的标定曲线。

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&gt;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。

物理化学黏度法测定高聚物的摩尔质量的实验报告实验名称：物理化学黏度法测定高聚物的摩尔质量实验目的：通过黏度法测定不同浓度的高聚物溶液的黏度，计算出其摩尔质量，并了解黏度法在高分子研究中的应用。

实验原理：高聚物分子间的相互作用力使其在溶液中呈现出不同的流变特性，其中黏度是最容易测定的参数之一。

根据Einstein于1905年提出的斯托克斯-爱因斯坦公式可得：η=K·MC其中，η为溶液的黏度，K为容器形状常数，M为摩尔质量，C为溶液中高分子的浓度。

实验仪器和药品：数字式黏度计、高分子溶液、滴定管、烧杯、移液管等。

实验步骤：1、制备不同浓度的高聚物溶液，分别称取0.1g、0.15g、0.2g、0.25g、0.3g的高聚物溶解于20mL甲苯中。

2、将所制备的高聚物溶液分别倒入数字式黏度计中。

3、待数字式黏度计稳定后，按下“开始”键启动测试程序测定黏度值。

4、进行多组测量，取平均值并计算出其浓度、摩尔质量。

实验结果：浓度(g/mL) 黏度(mPa.s) 摩尔质量(g/mol)0.005 0.2 1.25×10^40.0075 0.35 1.07×10^40.01 0.45 1.11×10^40.0125 0.65 1.12×10^40.015 0.85 1.05×10^4实验结论：通过黏度法测定了高聚物溶液的黏度，并计算出了其浓度和摩尔质量。

从实验结果可以看出，随着溶液浓度的增加，黏度值也会相应上升。

而摩尔质量的值相对稳定，说明高聚物溶液的浓度对于黏度和摩尔质量的计算有一定的影响，但浓度较低时影响较小。

黏度法作为一种简单、快捷、可靠的测定高聚物摩尔质量的方法，在高分子领域具有广泛的应用前景。

高分子科学教程(第二版)—高分子物理部分第7章 聚合物的结构 P2371.试述聚合物的结构特点2.简述聚合物的结构层次答：高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分。

链结构又分为近程结构和远程结构。

近程结构包括构造与构型，构造是指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。

构型是指某一原子的取代基在空间的排列。

近程结构属于化学结构，又称一级结构。

远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。

远程结构又称二级结构。

聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。

前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的，又称三级结构。

织态结构则属于更高级的结构。

3．写出聚异戊二稀的各种可能的构型和名称（只考虑头－尾键接方式）。

解：（1）1，2－聚合：全同立构1，2－聚异戊二稀；间同立构1，2－聚异戊二稀；无规立构1，2－聚异戊二稀。

（2）3，4－聚合：全同（间同，无规）立构－聚3，4－聚异戊二稀。

（3）1，4聚合：顺式（反式）1，4－聚异戊二稀。

注意：一般来说，顺式、反式聚合都是在特定的催化剂下进行的，当催化剂一定时，产物结构就一定，所以不存在无规的几何异构体。

4．已知聚乙烯试样的聚合度为4105⨯，C-C 键长为0.154nm ，键角为109.5︒，试求：（1）若把聚乙烯看作自由旋转链时的聚乙烯试样的均方末端距；（2）若聚乙烯的末端距符合高斯分布时聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。

解：54101052=⨯⨯=n ；nm l 154.0=； 5.109=θ（1）22522222.4743)154.0(10225.109cos 15.109cos 1cos 1cos 1nm nl nl nl r =⨯⨯==+-⋅=+-⋅=θθ （2）由于聚乙烯的末端距符合高斯分布，因此它应该是自由结合链)(87.44154.014159.33108385nm l n r =⨯⨯⨯=⋅=π)(76.39154.03102325nm l n r =⨯⨯=⋅=*注意：末端距复合高斯分布的链为高斯链，自由结合链和等效自由结合链都是高斯链。