极稀高分子溶液粘度的测定
粘度的测定和应用(乌氏粘度计法)
六 数据处理
1. 将所测的实验数据及计算结果填入下表中： 原始溶液浓度C0 (g.cm-3)；恒温温度 ℃
C/g.cm-3 t平均/ s ηr ηSP ηSP / C lnηr / C
2. 作ηSP / C-C及lnηr / C-C图，并外推到 C→0求得截距，以截距除以起始浓度即得 [η]，由截距求出[η]。
三 仪器和试剂
仪器：恒温槽1套； 乌氏粘度计1支； 分析天平1台； 移液管(10mL)2支、(5mL)1支； 停表1支； 洗耳球1支； 螺旋夹一支； 橡皮管(约5cm长)2根； 吊锤一支。 试剂：聚乙烯醇(5g/L)。
乌氏粘度计
四实验步骤
1. 粘度计的洗涤 先用热洗液(经砂心漏斗过滤)将粘度计浸泡，再 用丙酮、自来水、蒸馏水分别冲洗几次，每次都 要注意反复流洗毛细管部分，洗好后烘干备用( 上一组的准备)。 2. 调节恒温槽温度至(30.0± 0.1)℃，在粘度 计的B管和C管上都套上橡皮管，然后将其垂直放 入恒温槽，使水面完全浸没G球，并用吊锤检查 是否垂直。
0
r
sp
相对粘度，ηr=η/η0，溶液粘度对溶剂粘度的相对值。
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 。 特性粘度，反映了高分子与溶剂分子之间的内摩擦 。
sp/C 比浓粘度，单位浓度下所显示出的粘度 。
特性粘度
因此我们获得[η]的方法如图所示：一种方法是以 ηsp/C对C作图，外推到C→0的截距值；另一种是 以lnηr/C对C作图，也外推到C→0的截距值，两 根线应会合于一点，这也可校核实验的可靠性。
如果没有会合于一点，怎 么解决？
实验10 稀溶液黏度法测定聚合物的分子量
[ ]=
式中，参数 、 值需经测定分子量的绝对方法订定后才可使用。订定方法
是，先将高聚物按分子量分级，测定各级分的特性粘数[ ]和平均分子量 ，以
log[ ]对log 作图，假如 是常数，log[ ] − log 的作图是直线，其斜率就是 ，
实验十 稀溶液粘度法测定聚合物的分子量
郭璟 中国科学技术大学少年班学院
合肥 230026
摘要：利用乌氏粘度计测量了不同浓度的聚乙二醇水溶液的流出时间，利用不 同处理方法得到了两种粘均分子量，并比较了两种方法。 Abstract: With Ubbelohde viscometer, I measured the outflow time of polyethylene glycol’s water solution of different concentrations, then obtained two viscosityaverage molar mass with two different approaches, and compared such approaches.
数均分子量
冰点降低法 气相渗透压法 膜平衡渗透压法 电子显微镜法
光散射法 稀溶液粘度法 体积排斥色谱法
< 3 × 10 < 3 × 10 5 × 10 ~10 > 5 × 10
> 10 > 10 > 10
数均分子量 数均分子量 数均分子量 数均分子量 重均分子量 粘均分子量 各种平均分子量
采用稀溶液粘度法测定聚合物的分子量，所用仪器设备简单，操作便利，
适用的分子量范围大，又有相当好的实验精确度，因此粘度法是一种目前广泛
应用的测定聚合物分子量的方法。但它不是一种测定分子量的绝对方法，而是
01-粘度法测定聚合物的分子量
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。
粘度法测定高聚物相对分子质量
粘度法测定高聚物相对分子质量粘度法是一种常用的测定高聚物相对分子质量的方法。
高聚物的相对分子质量一般比较大，常用的测定方法包括光散射法、凝胶渗透色谱法和粘度法等。
其中，粘度法是一种简便易行、精确可靠的方法。
粘度是流体阻力的一种度量，取决于流体的黏性和流体流动状态。
对于高分子材料来说，粘度与高分子链的长度有直接关系，链越长，黏性越大，粘度也越大。
因此，通过测定高聚物溶液的粘度，可以间接测定高聚物的相对分子质量。
粘度法的基本原理是通过测量高聚物在溶剂中的粘度，根据聚合物链的段数和长度之间的关系，推算出高聚物的相对分子质量。
粘度法的主要工作原理有两个，一是根据等应变条件下物体在流体中受到的阻力与物体的形态和流体介质的粘性相关，二是流体的黏性与溶液中的高聚物浓度相关。
因此，通过测定不同浓度下高聚物溶液的黏度，可以求得相对分子质量。
粘度的测定实验一般需要借助粘度计进行，常用的粘度计有纳尺、离心旋转粘度计和球和杯式粘度计。
不同的粘度计适用于不同的测定条件，选择合适的粘度计对测定结果的准确性和可靠性具有重要意义。
具体实验操作中，首先根据实验需要选择合适的溶剂和浓度，并准备好相应浓度的高聚物溶液。
然后，将粘度计浸入溶液中，并保持恒定的温度和剪切速率。
对于纳尺式粘度计，通常是将溶液注入纳尺内，通过计时测量液面下降的时间，从而得到粘度数值。
对于离心旋转粘度计，通常是将溶液放入旋转杯中，然后通过旋转杯的旋转速度和测量稀释液注入的时间来计算粘度。
对于球和杯式粘度计，通常是将溶液放在杯状容器中，并通过测量特定体积的溶液流出所需的时间来计算粘度。
实验结束后，根据测得的粘度值，使用马尔科夫尼克方程（Mark-Houwink equation）等相关公式，通过测定条件和相对分子质量的关系，计算出高聚物的相对分子质量。
总之，粘度法是一种常用的测定高聚物相对分子质量的方法，具有简便易行、精确可靠的特点。
通过测定高聚物溶液的粘度，可以间接测定高聚物的相对分子质量。
实验10稀溶液粘度法测定聚合物的分子量报告
稀溶液粘度法测定聚合物的分子量【摘要】发现聚乙二醇溶液的粘度与其分子量有一定的关系，利用经验公式即可以通过相对粘度计算得到聚乙二醇的分子量。
本文中利用乌氏粘度计测量不同浓度下聚乙二醇溶液的粘度，与水作对比得到其相对粘度，进而通过作图并计算得到聚乙二醇的分子量。
【关键词】聚乙二醇，乌氏粘度计，稀溶液粘度法，聚合物的分子量。
测定聚合物的分子量方法有很多种。
本文采用稀溶液粘度法测定聚合物的分子量，所用仪器设备简单，操作便利，适用的分子量范围大，又有相当好的实验精确度，因此粘度法是一种目前广泛应用的测定聚合物分子量的方法。
但它不是一种测定分子量的绝对方法，而是一种相对方法，因为特性粘数－分子量经验关系式是要用分子量绝对测定方法来校正订定的，本方法也就适用于各种分子量范围。
需注意的是在不同分子量范围里，可能要用不同的经验方程式。
液体的流动是因受外力作用分子进行不可逆位移的过程。
液体分子间存在着相互作用力，因此当液体流动时，分子间就产生反抗其相对位移的摩擦力（内摩擦力)，液体的粘度就是液体分子间这种内摩擦力的表现。
依照Newton 的粘性流动定律，当两层流动液体面间（设面积为A ）由于液体分子间的内摩擦产生流速梯度vzδδ时（图1），液体对流动的粘性阻力为：vf A zδηδ= （1）η为液体的粘度，单位是帕斯卡·秒。
当液体在半径为R 、长度为L 的毛细管里流动时（图2），如果在毛细管两端间的压力差为P ，并且假使促进液体流动的力（P R 2π）全部用以克服液体对流动的粘性阻力。
那么在离轴r 和（dr r +）的两圆柱面间的流动服从下列方程式：220dvr P rL drππη+= （2）式（2）就规定了液体在毛细管里流动时的流速分布()v r 。
假如液体可以润湿管壁，管壁与液体间没有滑动，则()0v R =，则：()()2224rr R R dv P Pv r dr rdr R r dr L L ηη==-=-⎰⎰ （3）所以平均流出容速（设在t 秒内流出液体的体积是V ）为：()42200228R R V P PR rvdr r R r dr t L L πππηη==-=⎰⎰ （4）v+dv v dz AA图1 液体的流动示意图则液体的粘度可表示为：48PR t LVπη=（5）液体粘度的绝对值测定是很困难的，所以一般应用都测定相对粘度。
粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量
重点与难点
三管粘度计规范的使用。 确保恒温，溶液混合均匀。 规范作图以及浓度单位的正确选取。
小结
通过实验，对采用粘度法测定高分子的分子量 的方法有了深入的了解，同学们基本上都顺利 完成实验，并完成数据处理。对三管粘度计的 优点以及毛细管的内径对测定的影响有了系统 认识。由于恒温槽的构造问题，导致测量过程 中毛细管部分在水域液面上，受季节影响屋内 温度变化，导致测量的数据与理论值存在系统 偏差，其原因应与同学讲明。
注意事项
1、粘度计的安装要竖直 2、粘度计必须洁净。 3、恒温槽的温度要恒定 4、溶液混合要均匀 5、实验结束后，需要注入纯溶剂浸泡，以免
残存的高聚物在毛细管壁上结聚
思考题
1．乌氏粘度计有何优点？本实验能否采用奥 氏粘度计（除去 C 管） ?
2 ．粘度计毛细管的粗细对实验有何影响？ 3 ．试列举影响粘度准确测定的因素。
sp = r -1
cc
实验原理
对数粘数（比浓对数粘度）是粘度比的自然对数与浓度之
比，即 lnr = ln (1+sp )
c
c
单位为浓度的倒数，常用ml/g表示。
（5）极限粘度(特性粘度)定义为粘数或对数粘数在无限稀
释时的外推值，用 [ ] 表示，即
［］＝limsp ＝lim lnr
c0 c c0 c粘度法测定Βιβλιοθήκη 溶性高聚物相对分子质量目的要求
掌握粘度法测定聚合物分子量的基本原理。 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
实验原理
单体分子经加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。
稀溶液粘度法测定TPU／PSF和TPU／PMMA相容性
的性 能如何 ， 于共混物 的相容性 。 取决 聚合物共混物 的相容性 可用 多种方法测定 ， 如示差扫描
量热仪（ Ｓ ）动态力学测试仪（ ＭＡ 、 ＤＣ 、 Ｄ ）电子显微镜（ Ｍ） Ｅ 、 塑流气相色谱 （ Ｃ 等测定［ 但这些方法 比较 复杂且昂 Ｉ ） Ｇ 引，
贵， 而稀溶液粘度法 （ Ｖ） ＤＳ 是一种简单快 捷 的新 方法。文 中
维普资讯
・
４ ・ ２
广州化工
２０ 年 ３ 卷第 １ ０７ ５ 期
稀 溶 液 粘 度 法 测 定 Ｔ Ｕ／ Ｓ Ｐ Ｐ Ｆ和 Ｔ Ｕ／ ＭＭＡ 相 容 性 Ｐ Ｐ
李雪娟， 宋文生料 刘红宇 ， ， 刘翠云， 付青存 ， 阎宏永
（ 河南科技大学高分子科 学与纳米技术重点实验室 ， 河南 洛阳 ４ １０ ） ７０ ３
摘 要 ：以Ｎ， 二甲基甲酰胺（ ） Ｎ一 Ｄ 为溶剂， Ｄ ｖ研究了聚氨酯僳 砜（ Ｐ ／ｓ） 采用 ｓ Ｔ ｕ ＰＦ和聚氨酯傈 甲基丙烯酸甲
酯（ Ｐ ／ ＭＭ ） Ｔ Ｕ Ｐ Ａ 两种共混体系的相容性。运用 和 ａ 判据分行了判 Ｐ ／Ｓ ＰＪ ＾ Ａ ／
ｔ ｍ ｉ ｉｉｔ ｙ； ｓ ｂｌ ｙ ｃ ｉ
当今高分子材料 已成为 工农 业生产 和人们 日常 生活不
可缺少的一类重要材料 ， 但是随着科学技术的快速发展 ， 对 高分子材料提出了越来越苛刻的使用要求。例如， 期望高分 子材料既耐高温又易于加工成型。 既有卓越的韧性又有较高
的硬度 ， 不仅 件 能 良好 而 丹价 格低 廉 而 埘 多种 多样 的 ． 求， 单一的均聚物往往难 以满足需要 。为获得综合性能优 异 １ ｊ ｆ ， ％ 分子 料 ， 除继续 研 制新Ｊ 聚介物外 ， Ｉ Ｊ Ｉ 对观 自 聚台物 的
粘度法测定高聚物分子量
实验 3 粘度法测定高聚物分子量利用高聚物溶液的粘度与高聚物分子量的相互关系。
测定粘度可以计算分子量，这种方法称为粘度法，它是目前最常用的方法之一。
一、实验目的1.学习用粘度法测定高聚物分子量。
2.学习粘度法测定高聚物分子量的数据处理方法。
二、原理高分子溶液粘度的大小与其分子量，分子形状，溶液浓度溶剂性质。
温度等因素有关。
由于影响高聚物溶液粘度的因素较多，因此到目前为止，粘度与分子量的关系式还不能由理论式来计算，而是从经验而得。
在一定温度下，高分子溶液的特性粘度。
][η与高分子的分子量M 之间的经验公式：a KM =][η (1)在一定温度时，对某一高聚物—溶剂体系，公式中k 、α是常数，一般可查手册，如本体聚合的甲基丙烯酸甲酯在苯溶剂中，测得温度C ︒±125时，71.01034.12=⨯=-αK ，从实验测得特性粘度][η就可以求出高聚物的分子量。
特性粘度的定义为溶液浓度无限稀的情况下比浓粘度(/)sp c η或比浓对数粘度（1/r n c η）ln ()limlimsp rc c ccηηη→→== (2)式(2)中)(00ηηηηη⋅=x 分别为溶液和纯溶剂在同一温度下的粘度称为相对粘度。
)(00t t t tx ⋅=η分别为稀溶液及纯溶液用同一粘度设计在同一温度下测得的流出时间）单位秒。
而01sp x ηηηηη-==-称之增比粘度。
高聚物溶液的粘度和浓度之间依赖关系。
有下列公式。
2()()spK C cηηη'=+ (3)C cl rn 2)()(ηβηη-=……(4) 从式(3)和(4)可看出比浓粘度spcη和比浓对数粘度cl rn η与浓度c 成线性关系。
因此可以spcη对c 或cl rn η对c 作图可得出两条直线。
以浓度c 外推射。
两条直线在c ＝0处。
即纵轴上相交一点。
此点的截距即是特性粘度[η]然后根据(1)求出高聚物的分子量。
由上法求出的高聚物分子量是高聚物的平均分子量ηM 称为粘均分子量。
粘度测量实验报告
粘度测量实验报告篇一：流体粘度的测定实验液体粘度的测量实验——斯托克斯法测液体的粘度胡涛热能1班 15摘要:设计出了粘度测量的实验, 该实验使用的器材不多, 且均为常用器材, 较易开展.关键词:液体粘度系数; 斯托克斯法1 实验提供器材游标卡尺、小钢球、磁铁、待测液体、停表、镊子、密度计、温度计, 不同内径的圆形有机玻璃容器一组 ( 5 个) , 50 mL 量筒一个.2 实验原理在粘滞液体中下落的小球, 受到三个力的作用: 重力w 、浮力f 和阻力F , 阻力来自于附着在小球表面的液层与其相邻液层之间的内摩擦力, 即粘滞力, 根据斯托克斯定律, 这时小球所受到的阻力为:F=6πηυR. 如果小球质量均匀, 在无限宽广的粘滞液体中(来自: 在点网)下落时的速度较小, 以致小球后面不产生旋涡并以v0 匀速运动时, 根据斯托克斯定律及物体的受力平衡可得方程于是可得出液体的粘度系数公式：式中η是液体粘滞系数, d 是小球直径, υ0 是小球在无限宽广的粘滞液体中匀速下落时的速度( 收尾速度) . ρ和σ分别表示小球和液体的密度, 由上式可求出液体粘滞系数. ( 1) 式是小球在无限广延的液体中下落推导出来的, 在实际测量中, 液体总是盛在有器壁的容器里而不满足无限宽广条件, 故( 1) 式还需引入修正系数, 于是粘度公式变为( 2)式中D 为圆筒形容器的内径, h 表示容器内液体的高度. v 是小球在有限宽广的粘滞液体中匀速下落时的速度, 由小球在容器中匀速下落的距离除以对应的下落的时间求出, 即v = L / t .3 实验要求设计的实验思路为采用合理操作方法, 选用合适的实验器材, 设计数据表格, 完成各项要求.3. 1 设计实验求出小球在无限深液体中的收尾速度并求液体的粘度系数图1 t—d/ h 图实验提示: t 与d/ h 成线性关系. 该实验可采用的方案: 向量筒中加入适量的液体, 求出小球匀速下落通过距离L 所需的时间t 1. 当各量筒中液体高度为h2 , h3, h4 时, 重复以上操作, 求出t 2, t3, t4, 根据t 1, t 2, t 3, t 4, 及h1 , h2, h3, h4 , 作图t—d /h图, 拟合直线与纵轴相交, 其截距为t , 则t 就是h→∞时, 即无限深的液体中, 小球匀速下落通过距离L 所需要的时间t 值.如图1 所示. 算出速度代入公式可求出液体的粘度系数.3. 2 设计实验求出小球在无限广液体中的收尾速度并求该液体的粘度系数图2 t—d/ D 图实验提示: t 与d/ D 成线性关系. 该实验可采用的方案: 实验中采用一组直径不同的圆管, 依次测出同一小球通过各圆形管相同高度两刻线间所需的时间. 以t 作纵轴, d / D 作横轴, 由图示法将测得的各实验数据点连成直线, 延长该直线与纵轴相交, 其截距为t0 , t 0 就是当D→∞时, 即在横向无限广的粘滞液体中, 小球匀速下落距离L 所需的时间t 值. 如图2所示. 算出速度v 代入公式可求出液体的粘度系数.3. 3 设计实验思路, 求小球在无限深广液体中的收尾速度可采用的设计思路: 在3. 2 的基础上依次改变筒内液体的高度, 根据t 与d/ h 成线性关系, 求出d/h 为零时的t 值, 即为无限深广液体中t 0 值.篇二：粘度法测分子量实验报告实验二十一高聚物相对分子量的测定一、实验目的1、了解黏度法测定高聚物分子量的基本原理和分子。
粘度法测定高聚物摩尔质量
粘度法测定高聚物摩尔质量引言：随着高聚物的广泛应用，高聚物分子量的测定显得格外重要，因为分子量将会影响其物理性质、化学性质及应用。
目前，许多测量方法已经被开发用于高聚物分子量的测定。
粘度法是一种快速、便捷的方法，可以用来测定高分子溶液的相对分子质量。
材料与方法：实验中，我们选用聚合物甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为测试样本。
采用过滤瓶将甲苯淬湿、干燥处理后，取出10g 甲苯，加入5g 的PMMA固体颗粒。
将混合物放在30℃的干燥箱中，等到PMMA的颗粒全部溶解后，得到20％质量分数的PMMA溶液。
在室温下存放24小时。
粘度测量器使用的是定时流动型，温度控制器配有恒温壁。
所有实验是在25°C的恒温室中进行的。
数据处理：对粘度数据进行处理，首先要用标准溶液调节测量器的灵敏度。
实验之前，我们测定了纯甲苯的比重，并计算其密度。
然后我们按照拉曼定理，用光散射或其他方法测定液体样品与空气或真空之间的折射率。
考虑到聚合物分子量较高，因此粘度数据需要进行修正。
对于高分子，颗粒会在浓溶液中相互作用并形成一些连续性网络，从而导致浓溶液的摩尔质量更大，粘度也更大。
我们使用Mark-Houwink关系将其粘度值修正为摩尔质量。
结果与讨论：初始浓度的样品的粘度为0.023 dL/g，而粘度的校正值为0.034 dL/g。
这些值与通常记载的聚合物甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的粘度值相比较。
使用标准光引入真空，我们以10秒的时间量取到约3 ml的样品量。
通过上述过程，我们得到了高聚物PMMA的相对分子质量（M），为3.17x10^5g/mol。
结论：通过粘度法测定高分子的分子量，我们得出了高聚物PMMA的相对分子质量（M），为3.17x10^5 g/mol。
我们的研究结果表明，粘度法是一种简便、准确测定高聚物分子量的方法。
这对于高聚物材料的研究工作有重要意义。
讨论：高聚物的分子量是它的物理性质和化学性质的一个重要指标，控制高聚物的分子量可以控制其性质，使其达到更好的应用效果。
粘度法
实验三粘度法测高分子化合物相对分子量一、实验目的1、掌握用粘度法测定高分子化合物相对分子量的原理。
2、用乌氏粘度计测定聚乙烯醇溶液的特性粘度，计算其粘均相对分子量。
二、实验原理高分子化合物相对分子量对于高分子化合物溶液的性能影响很大，是个重要的基本参数。
一般高分子化合物是相对分子量大小不同的大分子的混合物，相对分子量常在103～107之间，所以通常所测高分子化合物相对分子量是平均相对分子量。
测定高分子化合物相对分子量的方法很多，不同方法所测得的平均相对分子量有所不同。
粘度法是常用的测定相对分子量的方法之一，粘度法测得的平均相对分子量称为粘均相对分子量。
高分子化合物溶液的粘度比一般较纯溶剂的粘度大得多，其粘度增加的分数称为增比粘度，其定义为：式中，称为相对粘度。
增比粘度随粘液中高分子化合物的浓度c增加而增加。
为了便于比较，定义单位浓度的增比粘度/c为比浓粘度，它随溶液浓度c改变而改变。
当浓度c趋于零时，比浓粘度的极限值为[]，[]称为特性粘度，即：式中溶液浓度c习惯上取质量浓度（单位为或）。
特性粘度[η]可以作为高分子化合物的平均相对分子量的度量。
根据实验结果证明，任意浓度下比浓粘度与浓度的关系可以用经验公式表示如下：因此，利用/c对c作图，用外推法可求出[η]。
当c趋近于0时，（ln）/ c的极限值也等于[η]，可以证明如下：当溶液浓度c很小时，忽略高次项，则得：当溶液浓度较小时，（ln）/c对c作图，也得一条直线，其截距也等于[η]，[η]单位和数值，随溶液浓度的表示法不同而异，[η]的单位为浓度单位的倒数。
在一定温度和溶剂条件下，特性粘度[]与高聚物的相对分子质量M间关系通常用下列经验方程式表达：式中K和α 是与温度、溶剂及高聚物本性有关的常数。
通常对于每种高聚物溶液，要用已知平均相对分子量的高聚物求得K、α值。
然后，用此K、α值及同种待测高聚物溶液的特性粘度实验值，可求得此待测高聚物的粘均相对分子量。
粘度法测定高聚物分子量
粘度法测定高聚物分子量——东华大学一、实验目的高聚物的分子量是高分子材料最基本的结构参数之一。
在科学研究和生产实践中，高聚物分子量对其加工成型以及产品的物理性能有着极其密切的联系，因此高聚物分子量的测定是鉴定高聚物性能的一个重要项目。
通过本实验应达到以下目的：1、理解稀释粘度法测定高聚物分子量的基本原理；2、掌握本测定的方法；3、学会外推法作图求[η]、K H 、K K 值：4、掌握测定粘度的动能校正方法二、实验原理高聚物的分子量具有多分散性，无论用何种方法所测得的分子量，均为平均分子量。
测定高聚物分子量的方法有多种，如端基测定法、渗透法、光散射法、超速离心法和粘度法等。
由于粘度法的设备简单，操作方便，因此应用最为普遍。
但粘度法并非绝对的测定方法，根据大量的实验证明，马克(Mark)提出更符合于实验结果的非线形方程式：[]αηKM =(1)该式实用性很广，式中K 、α值主要依赖于大分子在溶液中的形态。
无规线团形状的大分子在不良溶剂中呈十分蜷曲的形状，α为0.5~0.8；在良的溶剂中，大分子因溶剂化而较为舒展，α为0.8～l ；而对硬棒状分子，α＞1。
关于某一高聚物溶剂系的K 、α值的具体测量，可将(1)式两边取对数，得：[]M K lg lg lg αη+=(2)此为直线方程。
从直线的斜率可求出，从截距可求出K 。
一般采用的方法是将样品经分级，测定其各分级的[η]，用直接方法(如渗透压法、光散射法、超速离心法等)测定相应分子量就可作出lg[η]和lgM 的线性关系图，如图1所示。
由直线的截距，斜率lgK 可求出K 和α值。
若干高聚物溶剂体系的K 、α值，文献上发表很多，对涤纶在苯酚/四氯乙烷(1:1)体系中，温度25ºC 时：[]82.04101.2M -⨯=η(3)Mlg[用(3)式计算涤纶分子量中，必需用实验求出溶液的特性粘度[η]。
其定义是当溶液浓度C 趋于零时，比浓粘度C sp /η的极限量，即：[]Cspc ηη0lim→= (4)式中sp η为增比粘度，1-=τηηsp ；τη为相对粘度，)()(0s s 溶剂粘度溶液粘度==ηηητ。
粘度测试
实验三十 黏度的测定和应用(一) 溶液黏度的测定【实验目的】1. 掌握用奥氏黏度计测量溶液黏度的方法。
2. 了解黏度的物理意义、测定原理和方法。
【实验原理】当流体受外力作用产生流动时，在流动着的液体层之间存在着切向的内部摩擦力。
如果要使液体通过管子，必须消耗一部分功来克服这种流动的阻力。
在流速低时管子中的液体沿着与管壁平行的直线方向前进，最靠近管壁的液体实际上是静止的，与管壁距离愈远，流动的速度也愈大。
流层之间的切向力f 与两层间的接触面积A 和速度差Δv 成正比，而与两层间的距离Δx 成反比：xA f ∆∆=νη (1) 式中，η是比例系数，称为液体的黏度系数，简称黏度。
黏度系数的单位在C.G.S.制中用“泊”表示，在国际单位制(SI)中用Pa ·S 表示，1泊=10-1Pa ·S 。
液体的黏度可用毛细管法测定。
泊肃叶(Poiseuille)得出液体流出毛细管的速度与黏度系数之间存在如下关系式：VL tpr 84πη= (2)式中，V 为在时间t 内流过毛细管的液体体积；p 为管两端的压力差；r 为管半径；L 为管长。
按(2)式由实验直接来测定液体的绝对黏度是困难的，但测定液体对标准液体(如水)的相对黏度是简单实用的。
在已知标准液体的绝对黏度时，即可算出被测液体的绝对黏度。
设两种液体在本身重力作用下分别流经同一毛细管，且流出的体积相等，则2211212242114188t p t p VLt p r VLt p r =⇒==ηηπηπη (3) 式中，p ＝ hgρ，其中h 为推动液体流动的液位差；ρ为液体密度；g 为重力加速度。
如果每次取用试样的体积一定，则可保持h 在实验中的情况相同，因此可得：精品文档 你我共享221121t t ρρηη= (4) 若已知标准液体的黏度和密度，则可得到被测液体的黏度。
本实验是以纯水为标准液体，利用奥氏黏度计测定指定温度下乙醇的黏度。
【仪器试剂】恒温槽1套；奥氏黏度计1支；移液管(10mL ，2支)；吹风机1支。
粘度的测量方法
粘度的测量方法摘要：粘度的测量在石油、化工、国防、医学等行业起着越来越重要的作用，我们在测量流体粘度时必须了解不同粘度的测量原理和它们的适用范围，选择合适的粘度计，本文主要分析粘度测量中常用的毛细管粘度计法、旋转粘度法和落球粘度计法的原理实验步骤以及采用此方法粘度计的应用范围和现在现代粘度测定技术发展趋势。
关键字：粘度毛细管法旋转粘度计落球法前言粘度是指在流体中流体抗其不可逆位置变化的能力，是对流体内部流动阻力的一种度量。
粘度测量在石油、化工、纺织、国防、医学等行业应用非常广泛。
如在医学业，测量血液及生理液体的粘度是最新发展起来的诊断学，特别是在心血管疾病和癌、瘤等疑难杂症的重要诊断手段；在钻井领域，钻井、固井的各个阶段中对钻井液粘度的正确测量和控制不但直接影响钻井效率，而且能决定井的质量；在纤维缠绕过程中，树脂的粘度变化对产品的极限应力影响很大。
但是在测量流体的粘度时，必须了解粘度计的测量原理和适用范同。
本文旨在系统分析介绍粘度测量的基本原理和和不同粘度计的实验装置及步骤，以及不同粘度计的适用范围，根据不同的情况选择适当的粘度计。
目前，粘度测量的方法有毛细管法、落球法、旋转法等。
本文重点阐述毛细管法、落球法和旋转法的测量原理和它们应用范围，流体有牛顿流体和非牛顿液体，在这里只研究牛顿流体的情况。
一、粘度概述：液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的粘性，粘性的大小用粘度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。
粘度又分为动力粘度.运动粘度和条件粘度。
流体流动时流层间存在着速度差和运动逐层传递。
当相邻流层间存在速度差时，快速流层力图加快慢速流层，而慢速流层则力图减慢快速流层。
这种相互作用随着流层间速度差的增加而加剧。
流体所具有的这种特性称为粘性，流层间的这种相互作用力称为内摩擦力或粘性(滞)力。
(动力)粘度η是用来表示流体粘性程度的物理量，被定义为V x =0 的稳定层流中剪切应力τ 常用粘度单位换算：1厘泊(1cP)=1毫帕斯卡 .秒 (1mPa.s) 100厘泊(100cP)=1泊 (1P)1000毫帕斯卡.秒 (1000mPa.s)=1帕斯卡 .秒 (1Pa.s) 动力粘度与运动粘度的换算：η=ν. ρ式中η--- 试样动力粘度(mPa.s)ν--- 试样运动粘度(mm 2/s)ρ--- 与测量运动粘度相同温度下试样的密度(g/cm 3)对液体而言，压强越大，温度越低，粘度越大；压强越小，温度越高，粘度越小。
高分子物理实验报告 稀溶液黏度法测定聚合物的分子量
实验一稀溶液黏度法测定聚合物的分子量一、实验目的1．了解聚合物分子量的统计平均的意义和黏度法表征，聚合物分子量的基本原理。
2．学会使用乌氏黏度计。
3．掌握测定聚合物稀溶液黏度的实验技术。
二、实验原理采用稀溶液黏度法测定聚合物的分子量、所用仪器设备简单，操作便利，适用的分子量范围大，又有相当好的实验精确度，因此黏度法是一种广泛应用的测定聚合物分子量的方法。
但它是一种相对方法。
为特性黏数与分子量经验关系式中的常数要用其它测定分子量的绝对方法予以制定、并且在不同的分子量范围内，通常要用不同常数的经验式。
液体的流动是因受外力作用分子进行不可逆位移的过程、液体分子间存在着分子间作用力，因此当液体流动时，分子间就产生反抗其相对位移的摩擦力(内摩擦力)、液体的黏度就是液体分子间这种内摩擦力的表现。
黏度表示法相对黏度：表示溶液黏度相当于纯溶剂黏度的倍数。
η为高分子溶液的黏度ηo 为纯溶剂的黏度 增比黏度：表示溶液黏度比纯溶剂黏度增加的分数。
特性黏数(度）：高分子溶液浓度c 趋近于0时，单位浓度增加对溶液用黏度法测定聚合物的分子量时要消除浓度对黏度的影响。
常以两个经验式表达黏度对浓度的依赖关系：Huggins 方程式：ηsp/c=[η]+k[η]2c 稀释法(或外推法) Kraemer 方程式： ln ηr=[η]-β[η]2c减少洗涤黏度计的次数当溶液体系确定后，在一定温度下，高分子溶液的特性黏度只与聚合物分子量大小有关，所以有时也用[η]来表示分子量的大小 。
Mark-Houwink 经验式表示： [η]=KM ηα聚乙烯醇水溶液，30℃时K=1.25 ×10-2, α=0.78。
⇒测定次序浓度由大到小o r ηηη=重点求ηr ？测定黏度的方法主要有：⑴毛细管法（测定液体在毛细管里的流出时间）；⑵落球法（测定圆球在液体里下落速度）；⑶旋筒法（测定液体与同心轴圆柱体相对转动的情况）测定高聚物溶液的黏度以毛细管法最方便，本实验采用乌氏黏度计测量高聚物稀溶液的黏度。
高分子物理实验 粘度法
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。
什么是高分子溶液粘度与分子量关系及测定方法
什么是高分子溶液粘度与分子量关系及测定方法
高分子溶液的粘度与分子量的关系主要体现在以下两个方面：
1. 高分子溶液的粘度η都比纯溶剂的粘度大，它与溶剂粘度η0的比值称为相对粘度。
2. 高分子溶液的特性黏度，即表示单个分子对溶液粘度的贡献，是反映高分子特性的粘度，其值不随浓度而变。
特性黏度与高分子的相对分子质量存在着定量的关系，所以常用[η]的数值来求取相对分子质量，或作为分子量的量度。
至于高分子溶液粘度的测定方法，通常使用毛细管粘度计进行测量。
高分子溶液的粘度
高分子溶液的粘度。
聚合物的粘度是学前教育中应用最多的物理参数之一，它除了在科学研究中有
广泛的应用外，也是儿童在学前教育中探索世界的一个重要部分。
聚合物的粘度的实现原理其实很简单，它是通过比较物体之间表面力的大小而
决定的，物体表面之间的聚合物越大，它们之间的粘结力越大，表现为粘度也越大，类似于橡胶轮胎从路面滑落时需要施加更大力气，因为橡胶滑落的表面粘性较大，相反的，像水这种液体的表面粘性就不是很大，所以往往不需要施加太大的力气也能滑落。
而在学前儿童的教育实践中，我们可以拓展聚合物的粘度在实践中的应用。
例
如我们可以在小朋友玩室内游戏的时候介绍一些各种不同表面粘性的小饰品，让小朋友触摸，比较这些不同类别物品摆放在桌面时所施加的力度，观察它们有多么容易移动。
这样，孩子们可以更直观的理解物体的表面粘性之间的差异，从而知晓不同的表面性质储存的能量。
此外，聚合物的粘度也可以在一些教学游戏中被探索，同学们可以编写一些有
趣的试题，让孩子把物体放置其上一张平面，只要通过调节表面粘度和弹力就可以让物体不再滑落，让他们自己调节参数，尝试不同的把握粘度的方法，以此提高粘度的把握能力。
总之，聚合物的粘度是学前教育中重要的��现参数，通过让孩子感受不同表
面特质所蕴含的能量，辅以一些有趣玩法的使用，可以让孩子更轻松的理解聚合物的粘度，从而更好的掌握物理知识。
粘度(bostwick法)
粘度(bostwick法)
粘度是液体流动性的一个重要指标，而Bostwick法是一种常用的测量液体流动性的方法。
在这个方法中，液体被放置在一个特殊的斜面上，然后通过测量液体在一定时间内流动的距离来确定其流动性能。
首先，让我们来讨论一下Bostwick法的原理。
该方法使用一个特殊的倾斜槽，液体被倒入槽的一端，然后倾斜槽使液体沿着斜面流动。
通过测量液体在一定时间内流动的距离，可以计算出液体的流动速度，从而得出液体的粘度。
接下来，让我们来看看Bostwick法的应用范围。
这种方法通常适用于测量各种类型的液体，包括食品、化妆品、涂料等。
由于其简单易行，因此在工业生产和质量控制中得到了广泛的应用。
除此之外，我们还可以谈谈Bostwick法的优缺点。
其优点包括操作简便、结果直观、不需要复杂的仪器设备等。
然而，该方法也存在一些局限性，比如对于高粘度液体的测量可能不够准确，而且结果受到斜面摩擦等外部因素的影响。
最后，我们可以讨论一下Bostwick法的实际意义。
粘度是液体流动性的重要参数，对于液体的加工、运输、使用等环节都有着重要的影响。
因此，通过Bostwick法测量液体的粘度，可以帮助生产厂家控制产品质量，确保产品符合相关标准要求，从而保障消费者的权益。
综上所述，Bostwick法是一种常用的测量液体粘度的方法，通过倾斜槽测量液体在一定时间内流动的距离来确定其流动性能，具有简单易行、直观等优点，但也存在一些局限性。
该方法在食品、化妆品、涂料等行业得到了广泛应用，对于产品质量控制具有重要意义。
高分子溶液特性粘度测定的新方法
2007年第65卷化学学报V ol. 65, 2007第9期, 853～859 ACTA CHIMICA SINICA No. 9, 853～859* E-mail: ykshan@Received October 13, 2006; revised November 20, 2006; accepted January 5, 2007.854化 学 学 报 V ol. 65, 2007比浓对数粘度(ln ηr )/c 和[η]的关系可用Kramer 公式Eq. 2表示:(ln ηr )/c ＝[η]－β[η]2c(2)式中β称为Kramer 常数. 在稀溶液中, 以ηsp /c 对c 作图以及(ln ηr )/c 对c 作图都成线性关系, 且两线在纵坐标上交于一点, 该点纵坐标即截距为溶液的特性粘度. 通常是通过测定4～5个不同浓度下的ηr , ηsp , 再以ηsp /c 或(ln ηr )/c 对c 作图外推至c 为零处即得到特性粘度(即稀释外推法, 图1), 然后再根据 Mark- Houwink 方程计算求得高聚物分子量. 所以从实验上来看, 高聚物相对分子质量的测定, 实质上就是特性粘度的测定.图1 外推法测特性粘度Figure 1 Intrinsic viscosity determination by extrapolation在许多情况下, 尤其是在生产单位的生产过程中, 常需要对同种类聚合物的特性粘度进行大量重复测定, 以得到产品质量信息和控制生产. 如果都按此法操作, 每个样品至少要测定3个以上不同浓度溶液的相对粘度, 这是非常繁琐的, 而且需时较长, 尤其在所得样品量极少的情况下, 就难以用此法求得高聚物溶液的[η], 为此, 人们找到了更快速的近似方法, 即“一点法”. 一点法只需通过测定一个浓度下的粘度值, 然后根据一点法公式即可求得高分子溶液的特性粘度. 关于一点法的计算公式已有不少文献报道[2～10], 例如, Huggins 将Eq. 1经过适当的变换得到下式: [η]＝[－1＋(1＋4 k ′ηsp )1/2]/2k ′c , 当k ′＝0.35时, 该式变为[η]＝[－1＋(1＋1.4ηsp )1/2]/0.7c , 此式只有当k ′＝0.35时才适用, 因此使用时局限性较大; 此外, Maron 根据Eq. 1中的k ′和Eq. 2中的β值定义γ＝k ′/β, 再根据Eq. 1和Eq. 2推导出Maron 公式[5]: [η]＝(ηsp ＋γln ηr )/(1＋γ)c , 此式在应用前必须先求得高分子溶液的k ′, β值, 然后再求得γ值, 该公式适用于线型柔性链高分子以及一些支化或刚性链高分子, 但计算较为繁琐, 并且当样品量较少时, 此种方法的使用受到限制; 最常用的一点法公式为程镕时公式Eq. 3[4]:[η]＝[2(ηsp －ln ηr )]1/2/c(3)由Huggins 公式减去Kramer 公式, 即:ηsp /c －(ln ηr )/c ＝(k ′＋β)[η]2c , 且当k ′＋β＝0.5时即得程氏公式.从推导过程可知, 程氏公式依赖于两个参数(k ′和β), 而且是在假定k ′＋β＝0.5的条件下才成立. 因此在使用时体系必须符合这个条件, 所以在使用程镕时Eq. 3时, 必须先测定一系列标准溶液相对粘度, 求出k ′＋β的值, 以证实所研究体系是否适用于程镕时公式. 然而在许多情况下k ′＋β≠0.5, 因此在实际应用上程镕时公式有其一定的局限性.1 公式的提出我们在研究高分子溶液的粘度行为时发现一经验公式Eq. 4:[η]＝[(ln ηr )/c ]×ηr 1/9(4)如同程氏公式在使用前必须采用外推稀释法找到[η], k ′和β值相似, Eq. 4在使用前也必须用外推稀释法作一标准图求得a 值, 但Eq. 4在使用时只依赖于一个参数a , a 的定义为: 先用稀释外推法(如图1)作一标准图求得特性粘度, 用Kramer 公式求得ηr ＝2.0时的浓度c t ,并求得与c t 对应的(ln ηr )/c 值, 此时[η]和(ln ηr )/c t 的差值与[η]的比值即为a , 即a ＝[[η]－(ln ηr )/c ]/[η]. 当a 在以下范围时: 1/36≤a ≤3/25 (0.02778～0.1200), 即可使用此公式, 且当a 越接近该范围的中间数{(1/36＋3/25)/2＝2/27＝0.074}时, 所得计算值与标准值越接近. 当a 满足以上条件时, 所得结果均在误差允许范围内(误差≤5%).2 方法要点在使用Eq. 4时求得a 值是十分重要的. 以图2为例, 在图2中, Kramer 公式中的直线方程为:(ln ηr )/c ＝－77438c ＋922.7;其中横坐标为浓度c ; 纵坐标为该点浓度所对应的 (ln ηr )/c 值, 将ηr ＝2.0代入上式可求得c ＝0.000806g/mL, 此时: (ln ηr )/c ＝(ln 2)/0.000806＝859.98; a ＝(922.7－859.98)/922.7＝0.068.No. 9 梁燕等：高分子溶液特性粘度测定的新方法855图2高粘度壳聚糖的[η]的一点法计算结果(图中数据来自文献[11])Figure 2The intrinsic viscosity of chitosan with high viscosity calculated by one point method (the data are from Ref. 11)●: ηsp/c-c; ■: (ln ηr)/c-c;◆: 标准值; ▲ Eq. 3 ▼: Eq. 4. 图3～图17说明同此图, 不再详述. 图3, 图5, 图7中◆和▼两直线重合显然, a值在允许的范围内(0.02778～0.1200). 而且由于a值接近中间值0.074, 可以预知用本公式一点法测定该高分子溶剂体系的特性粘度准确度很高.3 公式的验证为了验证公式的适用范围与准确性, 我们查阅了大量文献, 找到了16组共70个数据, 并利用文献上的数据对两个公式进行了对比, 结果如图2～图17所示.根据上述图2中求a值的方法, 可求得图3～图17所代表的高分子溶剂体系中的a值. 图2～图17的a值依次为: 0.068, 0.0683, 0.086, 0.0833, 0.062, 0.0722, 0.057, 0.1072, 0.1075, 0.0431, 0.0388, 0.0468, 0.1070, 0.1026, 0.020, 0.145.现按照a值的大小对Eq. 4的普适性和准确性作如下讨论:3.1 a＝0.074±0.012时这是a值接近适用范围的中间值(0.074)时的情况.在图2～图7中, 图2为高粘度壳聚糖(0.1 mol/L CH3COONa-0.2 mol/L CH3COOH, 30 ℃)体系; 图3～图5均为壳聚糖-溶剂体系(溶剂为0.2 mol/L NaCl-0.1 mol/L CH3COOH, 25 ℃); 图6 (聚乙烯醇-水, 25 ℃); 图7 (聚乙二醇-水, 25 ℃).从图2～图7可以看出: 这些体系中的数据用本文中提出的公式计算所得[η]值与标准值吻合得很好, 这是因为这些高分子溶剂体系的a值都接近于中间值0.074, 且越接近准确度越高, 在这六种体系中, 所有数据用本公式的计算值误差均小于 1.8%, 而且这些数据中只有图6 (a＝0.062)中浓度最大的一点误差为1.79%, 图3壳聚糖特性粘度[η]的一点法计算结果(数据来自文献[12]) Figure 3 The intrinsic viscosity of chitosan calculated by onepoint method (the data are from Ref. 12)图4 壳聚糖特性粘度[η]的一点法计算结果(数据来自文献[13]) Figure 4 The intrinsic viscosity of chitosan calculated by onepoint method (the data are from Ref. 13)图5 壳聚糖特性粘度[η]的一点法计算结果(作者实验数据) Figure 5 The intrinsic viscosity of chitosan calculated by one point method (the data are from our experiment)其余点用本公式计算的误差均小于1%, 例如在图6中,856化 学 学 报 V ol. 65, 2007a ＝0.0833, 最大误差仅0.33%, 且浓度很稀的两点(ηr ＝1.1～1.3)误差不到0.05% (0.024%, 0.047%); 而在这些体系中, 用程氏公式计算所得值与标准值均有较大的误差(对照曲线Eq. 3与标准曲线), 除图4和图5中浓度最小点误差小于1% (分别为0.70%, 0.72%)外, 其余数据误差在1.0%～8.2%之间, 其中最大误差高达8.13%.图6 聚乙烯醇特性粘度[η]的一点法计算结果(数据来自文献[18])Figure 6 The intrinsic viscosity of poly(vinyl alcohol) calcu-lated by one point method (the data are from Ref. 18)图7 聚乙二醇的特性粘度[η]的一点法计算结果(数据来自文献[18])Figure 7 The intrinsic viscosity of poly(ethylene glycol) calcu-lated by one point method (the data are from Ref. 18)3.2 a ≠0.074±0.012, 但1/36≤a ≤3/25时图8为低粘度壳聚糖(0.1 mol/L CH 3COONa-0.2 mol/L CH 3COOH, 30℃)体系研究结果; 图9、图10均为壳聚糖-溶剂体系(溶剂0.2 mol/L NaCl-0.1 mol/L CH 3COOH, 25 ℃); 图11为羧甲基壳聚糖(0.1 mol/L NaCl, 30 ℃)体系; 图12、图13均为(聚丙烯-十氢萘, 135 ℃)体系; 图14为氯化聚丙烯-甲苯体系(25 ℃); 图15图8 低粘度壳聚糖[η]的一点法计算值(数据来自文献[11]) Figure 8 The intrinsic viscosity of chitosan with low viscositycalculated by one point method (the data are from Ref. 11)图9 壳聚糖的特性粘度[η]的一点法计算值(数据来自文献[14])Figure 9 The intrinsic viscosity of chitosan calculated by onepoint method (the data are from Ref. 14)图10 壳聚糖的特性粘度[η]的一点法计算值(数据来自文献[15])Figure 10 The intrinsic viscosity of chitosan calculated by one point method (the data are from Ref. 15)No. 9梁 燕等：高分子溶液特性粘度测定的新方法857图11 羧甲基壳聚糖特性粘度[η]的一点法计算值(数据来自文献 [16])Figure 11 The intrinsic viscosity of carboxymethyl chitosancalculated by one point method (the data are from Ref. 16)图12 日本窒素公司生产的聚丙烯的特性粘度[η]的一点法计算值(数据来自文献[17])Figure 12 The intrinsic viscosity of polypropylene produced by Japan Nitrogen Company calculated by one point method (thedata are from Ref. 17)图13 聚丙烯4E-4的特性粘度[η]的一点法计算值(数据来自文献[17])Figure 13 The intrinsic viscosity of polypropylene 4E-4 calcu-lated by one point method (the data are from Ref. 17)图14 氯化聚丙烯特性粘度[η]的一点法计算值(数据来自文献[19])Figure 14 The intrinsic viscosity of chlorinated polypropylene calculated by one point method (the data are from Ref. 19)图15 聚乙烯特性粘度[η]的一点法计算值(数据来自文献[20]) Figure 15 The intrinsic viscosity of polyethylene calculated by one point method (the data are from Ref. 20)为聚乙烯-十氢萘体系(135 ℃). 在上述各种体系中(图8～图15)的a 值依次为: 0.057, 0.1072, 0.1075, 0.0431, 0.0388, 0.0468, 0.1070, 0.1026. 这些a 值在所指定的范围内, 但偏离中间值较大, 因而出现了较大偏差,且a 偏离中间值越远则产生误差越大,但误差均小于4%. 而这些数据用Eq. 3计算时, 大多数据误差比Eq. 4的计算误差大, 如图14的结果, 用Eq. 3计算时其最大误差高达17.1%, 而用Eq. 4计算误差仅1.17%. 3.3 特殊高分子体系图16和图17均为(聚丙烯-十氢萘, 135 ℃)体系,其a 值依次为0.02, 0.145, 偏离了上述所指定的a 值范围, 但用Eq. 4计算所得结果仍在常规误差允许范围内, 除图16中浓度最大点(ηr ＝1.5)的误差为4.29%外, 其余点用Eq. 4计算所产生的误差均小于3%. 这是由于这2种高分子溶剂体系溶液浓度很稀, ηr 在1.1～1.5之间, 由858化 学 学 报 V ol. 65, 2007图1可知, 溶液越稀(ln ηr )/c 与特性粘度[η]越接近, 而ηr 越小, ηr 1/9越接近于1, 因而用Eq. 4计算所得特性粘度值也就很接近标准的特性粘度值.图16 日本聚丙烯样品4E-3的[η]的一点法计算值(数据来自文献[17])Figure 16 The intrinsic viscosity of polypropylene 4E-3 pro-duced by Japanese calculated by one point method (the data arefrom Ref. 17)图17 北京化工研究院生产的聚丙烯样品[η]的一点法计算值(数据来自文献[17])Figure 17 The intrinsic viscosity of polypropylene produced by Beijing Research Institute of Chemical Industry calculated by one point method (the data are from Ref. 17)3.4 极稀溶液体系(ηr ＝1.1～1.2)在高分子溶液体系中, 由于ηr 和高分子浓度有着强 烈的依赖关系, 浓度越低, ηr 值越小. 在将Eq. 4应用到所收集的数据时发现, 除了上面提出的特殊高分子体系外, 对于ηr 值较小的极稀溶液体系, 无论a 值如何, 所计算出来的特性粘度[η]值都是比较准确的. 在图2～图17中, 共有11个点的ηr 值在1.1～1.2之间(表1). 由这些数据可知, 除图14中浓度最小点(ηr ＝1.18)误差为1.22%外, 其它数据的误差都在1%以内. 这些结果可能意味着在极稀高分子溶液体系(ηr ＝1.1～1.2)中, 不必求a 值就可直接应用Eq. 4, 所得到的结果也是十分准确的.4 结论4.1 准确性将Eq. 3和Eq. 4同时应用于上述16组共70个数据的研究结果汇于图18, 由该图可知, 在上述16组共70个数据中, 由Eq. 4计算所得结果误差小于1%的共有34个, 大于4%的仅1个(图16中浓度最大点Eq. 4计算误差为 4.29%, 最大误差为 4.29%. 产生较大误差的原因是, 高分子溶剂体系的a 值偏离中间值较远, 且该点浓度比较大. 在文中引用的所有数据中, 用Eq. 4计算的结果与标准值进行比较, 误差大于3%的数据共有6个,这6个数据对应的a 值和相对粘度ηr 分别为: (a ＝0.1075; ηr ＝1.994); (a ＝0.0431; ηr ＝1.9824); (a ＝0.02; ηr ＝1.5); (a ＝0.1026; ηr ＝1.9442); (a ＝0.1026; ηr ＝2.3482); (a ＝0.0468; ηr ＝1.512). 可见, 这些体系的a 值偏离中间值较远, 这几点的ηr 值都比较大, 而且对应的浓度较高, 使得应用Eq. 4计算所得结果有些偏差; 但仍然在常规误差允许范围内. 这明显证明Eq. 4的准确性好于其它公式. 尤其当a 接近范围的中间值时, Eq. 4具有高度的准确性. 而采用Eq. 3计算时, 误差大于4%的有19个(其中大于5%的有8个), 最大误差高达17.1%. 其原因是, 使用Eq. 3的前提条件 (k ′＋β＝0.5)比较苛刻, 只有当k ′＋β＝0.5或接近于0.5时才具有高度的准确性, 而有的情况下高分子溶剂体系并不满足这个条件, 当k ′＋β偏离0.5较远时就会产生较大误差. 4.2 普适性(1) 对于a 值满足条件1/36≤a ≤3/25的高分子溶剂体系, 用一点法公式[η]＝[(ln ηr )/c ]×ηr 1/9计算所得到的[η]值误差均在5%以内, 且浓度越稀准确度越高.表1 利用文中提出公式对极稀溶液特性粘度研究结果Table 1 The results of calculation for intrinsic viscosity of extreme-dilute solutions by our equation来源 图2 图4 图5 图5 图6 图7 图8 图10 图14 图15 图17ηr 1.15 1.12 1.12 1.19 1.18 1.19 1.20 1.19 1.17 1.18 1.18 误差/%0.4 0.04 0.02 0.05 0.01 0.15 0.42 0.52 0.26 0.46 1.22No. 9 梁燕等：高分子溶液特性粘度测定的新方法859图18文中70个数据的特性粘度值分别用Eq. 4以及Eq. 3计算时所产生的误差分布情况Figure 18 The distribution of the intrinsic viscosity data with different relative error dealt with Eq. 4 and Eq. 3 among 70 data(2) 对于极稀高分子溶液(ηr＝1.1～1.2), 则不必求a值就可直接应用本式, 求得十分准确的值(表1). 这充分地显示出Eq. 4的广谱性.(3) Eq. 4除了比Eq. 3具有更高的准确性和适用性外, 与前面提到过的Huggins变换后的公式以及Maron 公式比较, 其区别和优势在于: (1) Huggins式只有当k′＝0.35时才适用, 因此使用时局限性较大; 而Eq. 4涉及的a值则有较大的范围, 因而适用范围也更宽; Maron 公式的形式则随着γ的变化而变化, 且必须先通过求得高分子溶液的k′, β值然后再求得γ值, 而Eq. 4则只需求得a值. (2) 研究结果表明, 在极稀溶液中, Eq. 4不受a值范围的限制, 可不用求a值直接应用公式; 而对于Huggins公式和Maron公式, 如果不先求得k′或γ值, 则公式本身就含有未知数, 因而都不可直接应用. (3)相对于其它一点法公式, Eq. 4最大的特征是形式更为简单, 参数更易求得, 使用更为方便.(4) 在图18中结果表现了Eq. 4对壳聚糖、羧甲基壳聚糖、聚丙烯、聚乙烯、氯化聚丙烯、聚乙烯醇、聚乙二醇等高分子-溶剂体系的很好的适用性. 其中壳聚糖为刚性链高分子, 其它几种高分子均为线型柔性链高分子. 所以可以认为Eq. 4既适用于线型柔性链高分子, 也适用于刚性链高分子. 这主要是由于Eq. 4的适用范围由a值决定, 而参数a本身已包括高分子链结构以及高分子与溶剂之间的相互作用等因素, 因而可以预测Eq. 4除适用于上述16种不同的高分子溶剂体系外, 还可能适用于其它所有满足1/36≤a≤3/25的高分子溶液体系, 且a越接近于中间值准确度越高. 由此可见, 高分子的结构对Eq. 4准确性的影响作用完全归结于a值的大小之中. 综上所述, 其研究结果完全可以证明, 基于本文提出的经验公式建立起来的测高分子溶液特性粘度的“一点法”, 具有准确性高、谱适性广、操作简单和易于推广的优点. References1 Houwink, R. J. Prakt. C hem. 1940, 157, 15.2 Thomes, D. K.; Thomes, T. A. J. J. Appl. Polym. Sci. 1960,3, 129.3 Solomon, O. F. J. Appl. Polym. Sci. 1962, 6, 683.4 Cheng, R.-S. Polym. Commun. 1960, 4, 159 (in Chinese).(程镕时, 高分子通讯, 1960, 4, 159.)5 Maron, S. H. J. Appl. Polym. Sci. 1961, 5, 282.6 Billmeyer, F. W. J. Polym. Sci. 1949, 4, 83.7 Schulz, G. V.; Blaschke, F. J. Prakt. Chem. 1941, 158, 130.8 Qian, R.-Y. ; Zhang, D.-H. 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第23卷第6期合肥工业大学学报(自然科学版)V o l.23N o.6 2000年12月JOU RNAL O F H EFE I UN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY D ec.2000极稀高分子溶液粘度的测定钱家盛1, 李 浩2, 章于川1, 朱平平2, 杨海洋2(1.安徽大学化学系,安徽合肥 230039;2.中国科学技术大学高分子科学与工程系,安徽合肥 230026)摘 要:采用乌式粘度计对聚乙烯醇(PVA)水溶液的粘度进行了测定,发现如果以比浓粘度Γsp C对浓度作图,在极稀浓度区高分子溶液的粘度出现正的偏离。
进一步的实验结果表明,由于受到乌式粘度计结构上的限制,目前广泛被采用的体积稀释法将不能用来确定极稀高分子溶液的粘度。
文章在对极稀浓度区聚乙烯醇水溶液反常的粘度行为进行了合理解释的基础之上,提出了极稀高分子溶液粘度的测定方法。
关键词:乌式粘度计;极稀高分子溶液;粘度测定;聚乙烯醇中图分类号:O632.31 文献标识码:A 文章编号:100325060(2000)0621079204V iscosity determ i na tion of poly m er solution downto extrem ely d ilute concen tra tion sQ I AN J ia2sheng1, L I H ao2, ZHAN G Yu2chuan1, ZHU P ing2p ing2, YAN G H ai2yang2(1.D ep t.of Chem istry,A nhui U niversity,H efei230039,Ch ina;2.D ep t.of Po lym er Science and Engineering,U niversity of Science and T echno logy of Ch ina,H efei230026,Ch ina)Abstract:V isco sity behavi o r of po lyvinyl alcoho l(PVA)in aqueou s so lu ti on w as deter m ined by U bbelohde viscom eter.It is no ted that,in the p lo t of reduced visco sity versu s concen trati on,an up s w ing cu rve w as ob served in ex trem ely dilu te concen trati on s.It is concluded from fu rther exp eri m en tal resu lts that,due to the confo r m ati on li m itati on of U bbelohde viscom eter,vo lum e dilu ting m ethod,popu larly u sed to deter m ine the visco sity of dilu te po lym er so lu ti on,can no t be em p loyed to deter m ine the visco sity of po lym er so lu ti on w ith ex trem ely dilu te concen trati on s.B ased on the reasonab le in terp retati on of the abno r m al visco sity behavi o r of PVA in ex trem ely dilu te concen trati on s,a novel m ethod is p resen ted to deter m ine the visco sity of po lym er so lu ti on w ith ex trem ely dilu te so lu ti on s.Key words:U bbelohde viscom eter;ex trem ely dilu te po lym er so lu ti on;visco sity m easu rem en t;PVA目前,对极稀高分子溶液的粘度进行测定正受到越来越广泛地重视,这主要是由于以下的原因:①在极低浓度区,高分子溶液的粘度出现异常行为,其比浓粘度与浓度之间不再满足线性关系,如何对极稀高分子溶液反常的粘性行为作出合理的解释再次引起广泛关注[1～5];②对高分子溶液来说,存在着一个特征浓度C s,文献[6]称之为动态接触浓度并且提出以此作为极稀溶液和稀溶液之间的分界浓度。
在极稀溶液中,高分子线团呈孤立的状态,只存在同一高分子内部不同链段之间的相互作用;在稀溶液收稿日期:2000204220作者简介:钱家盛(1965-),男,安徽灵壁人,安徽大学讲师.中,不同高分子链链段之间的相互作用将被引入。
因为通常情况下动态接触浓度被认为是非常低的,约在10-3～10-4g m l 之间,如果用粘度法来证实动态接触浓度的存在,将不得不对极稀高分子溶液的粘度进行测定[7,8]。
乌式粘度计设计简单,操作便利,有很好的实验精确度,在高分子工业生产和实验室得到广泛使用[6]。
在用乌式粘度计确定高分子溶液的粘度时,目前广泛采用的是体积稀释法,即首先测定某一高分子溶液的流出时间,将其与纯溶剂的流出时间相比较,可以获得高分子溶液的相对粘度Γr 和比浓粘度Γsp C 等,利用比浓粘度对浓度作图并外推到浓度等于零,可以得到高分子的特性粘数进而确定高分子的粘均分子量[6,9]。
虽然体积稀释法在确定高分子稀溶液的粘度是成功和方便的,但是当研究对象变为极稀高分子溶液时,体积稀释法将不再成立,这主要是因为受到乌式粘度计结构方面的限制。
本文将详细讨论体积稀释法在确定极稀高分子溶液粘度时遇到的困难,进而提出极稀高分子溶液粘度的测定方法。
1 实 验本实验所用样品聚乙烯醇(PVA )为A ldrich Chem ical Com pany Inc .商业产品,其醇解度在99%以图1 乌式粘度计上,粘均分子量为1.14×105。
乌式粘度计(见图1所示)被用来确定高分子溶液的粘度,其毛细管直径为0.55mm 。
整个实验在恒温水浴中进行,温度控制在(30±0.05)℃。
为讨论吸附作用对高分子溶液粘度的影响采用了以下实验步骤:首先测定重蒸蒸馏水在乌式粘度计中的流出时间t 0,然后烘干粘度计,移入10m PVA 的水溶液(0.1g dL ),测出高分子溶液的流出时间,再不断注入不同体积数的纯溶剂,用体积稀释法得到不同浓度下高分子溶液的流出时间t ,待测完不同浓度高分子溶液的流出时间后,立即用重蒸蒸馏水清洗粘度计3～5次,然后重新测定重蒸蒸馏水在乌式粘度计中的流出时间t 0′,t 0和t 0′之间的差别被用来确定和讨论高分子在毛细管管壁上的吸附对溶液粘度的影响。
高分子溶液的相对粘度根据以下公式进行计算Γr =Θt Θ0t 01+ϑ(1t 20-1t 2)(1) 其中t 和t 0代表高分子溶液和纯溶剂的流出时间,Θ和Θ0代表高分子溶液和纯溶剂的密度,ϑ为仪器常数。
考虑到本文研究对象为高分子稀溶液,Θ和Θ0的比值可近似地看作是1。
另外当纯溶剂在乌式粘度计的流出时间大于100s 时,动能校正项是可以被忽略的,因此本文中高分子溶液的相对粘度实际按以下公式进行计算Γr =tt 0(2)2 结果与讨论图2中曲线A 和B 代表用体积稀释法得到的聚乙烯醇(PVA )水溶液的比浓粘度对浓度作图,如果t 0被代入公式(2)将会得到曲线A ,如果将t 0′代入公式(2)将会得到曲线B 。
从曲线A 和B 可以看出,PVA 水溶液的比浓粘度与浓度之间不再满足线性关系,在极低浓度区高分子溶液的比浓粘度明显出现正偏离,这种实验现象早在20世纪50年代即被发现并引起人们的广泛关注。
开始时人们认为这是由于在极稀浓度区高分子线团会解缠结(unco iling ),导致高分子溶液粘度的增加,可是文献[10]的实验结果表明高分子溶液的比浓粘度在低浓度时出现的正偏离与高分子在毛细管管壁上的吸附有关。
文献[11]在研究聚甲基丙烯酸甲酯(PMM A )在不同溶剂中的粘性行为时,发现如果将t 0代入公式(2)来处0801 合肥工业大学学报(自然科学版) 2000年第23卷第6期理数据,在低浓度区高分子溶液的比浓粘度将产生正偏离,与此相反,如果将t 0′代入公式(2)来处理数据,高分子溶液的比浓粘度与浓度之间将满足线性关系。
对此可作这样的解释,当测定纯溶剂的流出时图2 30℃时用体积稀释法得到的聚乙烯醇水溶液的比浓粘度对浓度作图间t 0时,毛细管管壁上不存在被吸附的高分子,可是当用乌式粘度计测定高分子溶液的流出时间时,高分子将会吸附在毛细管管壁上,高分子吸附层的存在导致毛细管的直径有所减小,因此用t t 0来处理数据是不合适的,相当于在测定纯溶剂和高分子溶液流出时间时毛细管的状态是不一样的。
与此相反,如果在测定完高分子溶液的流出时间后,立即用纯溶剂清洗粘度计3～5次,则粘度计中残留的高分子溶液将被清洗干净,但是毛细管中高分子吸附层依旧存在,如果此时再次测定纯溶剂的流出时间t 0′,则t 0′将会大于t 0。
显然,用t 0′代入公式(2)来处理数据才是真正合理的。
因为在测定t 0′时毛细管的状态与测定高分子溶液时毛细管的状态是完全一样的。
从本文的实验结果来看,t 0和t 0′之间的差别是很小的,说明吸附作用对高分子溶液粘度的影响即便存在,也是非常小的。
另外用t 0′处理数据高分子溶液的比浓粘度与浓度之间依旧不满足线性关系,说明PVA 水溶液在低浓度区反常的粘性行为可能并不是由于高分子在毛细管管壁上的吸附所引起。
为研究PVA 水溶液在低浓度区反常的粘性行为,需分析乌式粘度计的构造。
与奥式(O stw ald )粘度计相比,乌式粘度计多了一根支管C (见图1所示)。
在测量前需先开启C 管,此时空气进入D 球,毛细管下端的液面下降,从毛细管流下的液体形成一个气承悬液柱,出毛细管下端时,沿管壁流下,这样可以避免出口处产生湍流的可能。
由于进入D 球的空气将A 管和B 管上部的液体分开,因此液体的流出时间与A 管液体试样的体积无关。
换句话说,用乌式粘度计确定高分子溶液的粘度,不同浓度高分子溶液的流出时间可以通过在乌式粘度计内对高分子溶液不断进行稀释而得到。
但是这一假定并不一定就是完全正确和严格成立的。