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实验 稀溶液粘度法测定聚合物分子量

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实验二 稀溶液粘度法测定聚合物分子量

【实验目的】

了解分子量的统计平均意义，掌握粘度法表征聚合物分子量的基本原理；

掌握用乌氏粘度计测定聚合物分子量的实验技术；通过对聚乙二醇或聚乙烯醇/水的稀溶液流出时间测定其分子量。

【实验原理】

聚合物分子量的常用测定方法如下表1。

表1 分子量测定方法、类型及适用情况表

测定方法 适用范围 分子量类型

沸点升高 <3104 数均

冰点降低 <3104 数均

气相渗透压 <3104 数均

膜渗透法 <3104 数均

端基分析法 <3104 数均

电子显微镜 >5105 数均

稀溶液粘度法 >102 粘均

光散射法 >102 质均

平衡沉降法 102~106 质均

小角X射线衍射 >102 质均

凝胶渗透色谱法 >102 各种平均

沉降速度法 >103 各种平均

稀溶液粘度法测定分子量的优点：仪器设备简单，操作便利，适用分子量宽，有相当好的实验精度；因此目前广泛应用于聚合物分子量的测定。

【实验仪器及药品】

1.超级恒温水浴，乌氏粘度计，秒表，洗耳球，25mL、50mL容量瓶各一个，5mL、10mL移液管各一支，砂芯漏斗一只。

2.聚乙二醇，聚乙烯醇，蒸馏水，电子天平。

【实验步骤】

1.仪器准备。用砂芯漏斗过滤过的蒸馏水洗涤乌氏粘度计(图1)，倒挂干燥。容量瓶、移液管同样洗涤，干燥后待用。

2.溶液配制。取聚乙二醇（或聚乙烯醇）0.25g，精确到0.001g；在烧杯中用少量水(10-15mL)溶解，转移到25mL的容量瓶中；少量水洗涤烧杯数次，合并移入容量瓶中，定容至刻度放置待用。

3.流出时间测定。接通超级恒温水浴电源，设定温度并使之保持在30±0.1℃。将粘度计竖直浸入水浴中，使水面高于a线并浸没上方的小球。用移液管移取10mL溶液从A管加入至粘度计，恒温5-10min。

将粘度计C管接上一段乳胶管，乳胶管用乳胶管夹夹上。利用洗耳球通过B管抽气，使液面上升直到液体占据a线上方小球体积的一半时，打开C管的夹子，使B管液体与A管主液体断开，此时液面缓慢下降。用秒表记下液面从a线流到b线所用的时间，反复测定三次，每次流出时间相差不超过0.2s，取平均值并记录流出时间t1。

移取5mL纯溶剂从A管注入粘度计，振摇或通过B管吸、吹气使之尽可能混合均匀。此时溶液浓度为原始溶液浓度的2/3。用上述方法测定流出时间t2。

同样，再分别移取5mL、5mL、5mL纯溶剂逐次进行稀释，对应稀释后溶液的浓度分别为原始溶液的1/2、2/5、1/3，测定其流出时间分别为t3、t4、t5。

4.纯溶剂流出时间测定。将粘度计中溶液倒出，用蒸馏水洗涤数遍，测定纯溶剂的流出时间t0。

5.数据记录及处理。粘度计规格 ；测定温度 ；纯溶剂为 ，体积 ，流出时间t0 ；聚乙二醇(聚乙烯醇)的质量 g；溶液初始浓度C0为 。

根据ηr=η/η0≈t/t0；ηsp=ηr-1≈t/t0-1，将测得的数据处理并列表如下。

溶剂加入量/mL 相对浓度/C0 流出时间 /s

ηr ηsp ηsp/C lnηr/C

第一次 第二次 第三次 平均值

0 1 t1=

5 2/3 t2=

5 1/2 t3=

5 2/5 t4=

5 1/3 t5=

6.利用ηsp/C、lnηr/C对C作图，作图求出特性粘度[η]。根据Mark-Houwink方程：[η]=KMηa ，计算出聚乙二醇或聚乙烯醇的粘均分子量Mη。

PEG-H2O体系：30℃时K=1.25×10-2；a=0.78；

PVA-H2O体系：30℃时K=6.6×10-2；a=0.64。

【注意事项】

1.粘度计、溶液、纯溶剂的洁净是实验成败的关键。由于粘度计毛细管细小，因此灰尘、纤维等杂质的存在将影响液体的正常流动，使流出时间测定出现偏差。洗涤仪器的蒸馏水也需经砂芯漏斗过滤。

2.由于浓度变化对分子量测定有很大的影响，因此每次移取和注入的液体体积需很准确。为避免温度变化造成的影响，溶液和纯溶剂需在同一温度下量取。

3.混合溶液时，可将稀释的溶液吸至上方小球中两次，润洗毛细管，如此可在一定程度上提高流出时间测定的重复性。

【思考题】

1.为什么纯溶剂的流出时间最后测定？（考虑高分子在毛细管壁的粘附）

2.除实验中所用的作图法以外，可否只用一个浓度的溶液计算出特性粘度并求分子量？（了解粘度发一点法测分子量）

3.手册上查K、a值时，要注意什么？

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粘度法测定高聚物的分子量及其相关知识点

粘度法测定高聚物的分子量及其相关知识点

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/η0

ηr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

粘度法测高聚物分子量

粘度法测高聚物分子量

粘度法测高聚物分子量

一、实验目的

1．掌握粘度法测定高聚物平均分子量的原理。

2．用乌氏(Ubbelohde)粘度计测定聚乙烯醇的特性粘度，计算聚乙烯醇的粘均分子量。

二、实验原理

粘度是液体对流动所表现的阻力。根据牛顿粘度定律，在流速梯度为dv/ds时，单位面积液体的粘滞阻力

dsdvf （2-1）

式中的比例常数称为粘度系数，简称粘度，SI单位为sPa，c.g.s制单位是泊（P，1P =

1dynscm2），1P =0.1Pas。

测定高聚物分子量的方法很多，其中以粘度法最常用。因为粘度法设备简单，操作方便，有相当好的精确度。但是粘度法不是测定分子量的绝对值方法，因为在此法中所用计算分子量的经验方程中的参数，要用其它方法来确定。因高聚物、溶剂、分子量范围、温度等不同，就有不同的经验方程式。

高聚物溶液的粘度η一般要比纯溶剂的粘度η0大得多，粘度增加的分数叫增比粘度ηsp按定义式

1r00SP （2-2）

式中0r/，叫相对粘度。增比粘度随溶液中高聚物浓度的增加而增大。为了便于比较，通常取单位浓度的增比粘度作为高聚物分子量的量度，可以写成cSP，叫做比浓粘度。显然比浓粘度随溶液的浓度c而变。当c0时，比浓粘度趋于一固定的极限值[]，即

cSP0clim （2-3）

称为特性粘度，其值可利用csp/~c图用外推法求得，因为根据实验测定

ckcSP2' （2-4）

因此在)/(csp~c图上的截距即为。

另外，当c0时，crln的极限值也是，因为在浓度趋近于零的极限条件下

黏度法测高聚物的相对分子量

黏度法测高聚物的相对分子量

粘度法测高聚物的相对分子量

一、实验目的

1、测定聚丙烯酰胺的相对分子质量；

2、掌握乌贝路德粘度计测定高聚物的基本原理和方法。

二、基本原理

高聚物稀溶液的粘度，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粘度叫纯溶剂粘度，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。三者只和表现为溶液的粘度η。在统一温度下，一般来说η﹥η0。相对于溶剂，其溶液的粘度增加的分数，称为增比粘度，记作ηsp，即

00sp

而溶液的粘度与纯溶剂粘度的比值成为相对粘度，记作ηr，ηr也是整个溶液的粘度行为，ηsp则意味着已扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应。二者关系为

spr011

对于高分子溶液，增比粘度ηsp往往随溶液的浓度c增加而增加。为了便于比较，将单位浓度下所显示出的增比粘度，即ηsp/c称为比浓黏度；而㏑ηr/c称为比浓对数粘度。ηsp和ηr都是物因次的量。

为了进一步消除高聚物分子间的内摩擦效应，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粘度行为基本上反映了高分子与溶剂分子之间的内摩擦。这一粘度的极限值即为

0limspcc

[η]被称为特性粘度，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对分子质量M有关，它们之间的半经验公式可以用Mark Houwink方程式表示：

KM

式中K为比例常数，α是与分子形状有关的经验常数。它们都与温度、聚合物和溶剂性质有关，在一定的相对分子质量范围内与相对分子质量无关。 本实验采用方便快捷的乌贝路德粘度计对溶液粘度进行测定。根据所得数据，采用外推法以得出溶液粘度。

三、仪器与试剂

乌氏粘度计、恒温水浴、移液管（2mL，5mL，10mL）、秒表、真空泵、夹子、铁架台、洗耳球

粘度法测定高聚物分子量

粘度法测定高聚物分子量

粘度法测定高聚物分子量

高聚物分子量是评价高聚物性质的重要指标之一。粘度法是一种常用的测定高聚物分子量的方法。本文将介绍粘度法的原理、测量方法及注意事项。

一、粘度法测定高聚物分子量的原理

高聚物在溶液中的流动特性与其分子量有关。分子量较大的高聚物在溶液中会形成较高浓度的聚合体，聚合体之间的热运动会受到阻碍，导致溶液的粘度增加。因此，溶液的粘度与高聚物分子量成正比。

利用该原理，可以通过测定高聚物在溶液中的粘度来确定其分子量。常用的粘度测量方法有旋转粘度计法、滴定粘度计法和玻璃密封管法等。

二、旋转粘度计法测定高聚物分子量

在旋转粘度计法中，测量高聚物溶液在不同转速下的粘度，并利用氢氧化钠溶液对高聚物分子做标准化处理，从而计算出高聚物的分子量。

具体测量步骤如下：

1. 准备高聚物的溶液，其中高聚物的质量浓度应在0.1-1.0g/L之间，一般用异丙醇或二甲基亚砜作为溶剂，同时应注意避免产生泡沫；

2. 将旋转粘度计置于稳定的温度下，启动仪器并调整转速至稳定状态；

3. 将高聚物溶液倒入粘度计测试杯中，并调整温度至与旋转粘度计相同；

4. 测量高聚物在不同转速下的粘度，通常用10rpm和100rpm两种转速测量，每种转速测量三次；

5. 将测量数据带入标准化计算公式得到高聚物的相对分子质量（Mw）和粘度平均分子量（Mn）。

四、玻璃密封管法测定高聚物分子量

玻璃密封管法是一种直接测定高聚物溶液粘度的方法，需要在室温下严格控制高聚物溶液的密封性。

具体测量步骤如下：

1. 准备高聚物的溶液，将溶液倒入玻璃密封管中，同时保证密封严密；

2. 将密封管悬置于水槽中，并与相邻秤盘连接，以便测量密度和相对分子质量； 3. 测量高聚物溶液的密度，并记录所用的温度；

4. 使用标准计算公式计算高聚物的相对分子质量（Mw）和粘度平均分子量（Mn）。