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 ()lim
lim
sp r
c c c
c
ηηη→→== (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 t x ⋅=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0
1sp 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()()sp
K C c
ηηη'=+ (3)
C c
l r
n 2)()(ηβηη-=……(4) 从式(3)和(4)可看出比浓粘度
sp
c
η和比浓对数粘度
c
l r
n η与浓度c 成线性关系。

因此可以sp c η对c 或c l r n 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。

特性粘度[η]的单位和数值。

随溶液浓度的表示方法而异。

特性粘度[η]
的单位是毫升／克。

将已配制好的高聚物稀溶液放入
粘度计中测出溶液和溶剂。

溶液的浓度C 是已知的。

在一定的温度下t 0对于一个固定的粘度计与一种固定的溶剂是一个固定的数值，因此每测定一个溶液的t 就能求出一组与溶液浓度c 相应的ηsp /c 与1n ηr ／c 的值。

只要将同一高聚物样品配制几份不同浓度的稀溶液就
可求出几组数据的用这些数据作图可求出特性粘度[η]，见图2所示。

三、实验仪器 1.乌氏粘度计一支 2.秒表一块
3.波动控温恒温水槽一套。

4.50ml 或25ml 容量瓶二个，2号砂蕊漏斗1个，10ml 、5ml 移液管一支。

四、实验步骤
(1)清洗仪器 实验应将粘度计、容量瓶、移液管、漏斗等仔细清洗。

粘度计先用洗液。

后用自然水、蒸馏水、用酒精洗后烘干，所用药品（配制）需经过2号砂蕊漏斗过滤后再用。

(2)配制溶液
用分析天平准确称取0.25g ，PS 小心加入25ml ，容量瓶中，加入15-20ml 甲苯溶液中浸之溶解，用砂蕊漏斗过滤放入恒温槽内待用，同时另一个容量瓶(50ml)装入50ml 苯，同样放入恒温槽内待用。

并将250C 恒温溶剂加入容量瓶至刻度。

(3)溶剂流出时间t 0的测定。

a:预先在粘度计的C 管上接上乳胶复管(上页图)
b:借助于重锤将粘度计垂直于恒温水槽中，水面高过D 球2cm 。

c:将10ml 溶剂经管A 注入粘度计。

d:恒温10分钟，待气泡消失。

e:紧闭管C 上的乳胶管。

f:用针筒或是吸球。

从B 管口慢慢将液体抽入B 管，待溶液升至a 刻度上面的小球的一半，停止抽气。

g:取下吸球，放开管子B ，让液体自由下落。

h:当液面下降到刻线a 时，迅速起动秒表。

当液体落到b 时立即停止秒表。

并记录时间。

起动和停止秒表的瞬间，应是弯月面的最低点与刻线相切的瞬间。

注意，观察时应使刻线前后重迭。

i:重复三次。

每次测得的时间差值不超过0.2秒，取算术平均值。

测得t 0(或t)。

4.溶液流出时间的t 的测定。

a.将上述测t 0的粘度计洗净烘干。

以上述同样放法置于槽中。

b.用移液管经管A 移入恒温的待测溶液10ml 注入粘度计内，测定方法同上，测得t 1。

c.用移液管。

放入待测溶剂5ml 注入盛有溶液的粘度计中，取出摇匀，并上下抽放三次使之混合均匀。

然后用同样方法测得t 2。

d.然后分别移入5、10、10ml 溶剂测得t 3、t 4、t 5。

上述五点浓度分别为起始
浓度C 0的1、32、21、13和41
倍。

五、数据处理 1.相对粘度0
r t t η=
式中t 和t 0分别为溶液和溶剂流经a 、b 刻度的时间间隔(秒)
2.增比粘度1sp r ηη=-
3.比浓粘度
sp
c
η毫升／克
4.比浓对数粘度(
1r
n c η)毫升／克
5.特性粘度[η]毫升／克
[η]可以由几个浓度的比浓粘度和比浓对数粘度对浓度在方格坐标纸上作图，通过各点
作直线外推至0→c 求得，此时从轴截距即为特性粘度。

将实验数据列表如下
根据以上计算结果得到(η)就可代入(1)式αηKM =，即可算出高聚物的分子量。

六、思考题
1.你在测定分子量时主要的要注意哪几点？
2.为什么在测定完了纯溶剂的流出时间t 0后要将它烘干才能测溶液的流出时间？
3.能否只测一个浓度的溶液粘度来求高聚物的分子量？为什么？。