粘度法测定水溶性高聚物相对分子量

实验:黏度法测定水溶性高聚物相对分子量

一、目的要求

1. 测定聚乙二醇的平均相对分子量

2. 掌握乌氏黏度计的原理及使用方法

3. 了解溶剂、温度、浓度对黏度的影响 二、基本原理

黏度是指液体对流动所表现的助力，这种助力反抗液体相邻部分的相对移动，可看作由液体内部分子间的内摩擦而产生。

相距为ds 的两液层以不同速度（v 和v dv +）移动时，产生的流速梯度为dv ds 。建立平稳流动时，维持一定流速所需要的力/

f 与液层的接触面积A 以及流速梯度dv ds 成正比：

/

dv

f A ds

η=⋅⋅

若以f 表示单位面积的阻力，则

上式称为牛顿黏度定律表示式，比例系数η称为黏度系数，简称黏度，单位：a p s ⋅。

溶液黏度的各种定义及表达式：

相对黏度：0

r η

ηη=

（0η为溶剂黏度）

特性黏度：[]0

0ln lim

lim

sp

r

C C C

C

ηηη→→==

[]η的数值与高聚物平均相对分子质量M 之间的半经验麦克非线性方程：

聚乙二醇水溶液在35℃时，316.610K L Kg -=⨯⋅，0.82α= 在毛细管黏度计中，液体在重力的作用下流动符合泊肃叶定律：

488hgr t V m lV lt ηπρπ=-

对同一支黏度计而言，令 4

8hgr lV

πα=

，8mV

l

βπ=

， 则上式可改写为：

t t

ηβ

αρ=- 式中1β，当100t s 时，等式右边第二项可省略，则

t η

αρ

=， 对于溶剂：000t ηαρ=

设溶液的密度ρ与溶剂的密度0ρ近似相等，由两式可得

这样，通过分别测定溶液和溶剂的流出时间t 和0t ，就可求出r η。进而分别求出

sp η、sp η、

ln r

C

η的值。配制不同浓度溶液分别进行测定，分别作

sp C C η和

ln r C C

η两条直线，

用外推法得到[]η，然后代入[]K M

α

η=⋅，即可求出M 。

ln r ηsp

C

η或

C

图1 外推法求[η]值

sp C η、

ln r

C

η与浓度之间经验关系式： [][]2

sp

k C C

ηηη=+

[][]2

ln r C C

ηηβη=- 三、实验步骤

聚乙二醇原始配制浓度为：3

0C 0.02kg dm -=⋅，要求测定纯水及0C 、056

C 、046

C 、036

C 、

02

6

C 不同浓度溶液的流出时间t ，流出时间t 取三次测量的平均值。 1.测定不同浓度溶液的流处时间

22221020002M 5.010ml H O H O

ml ml H O H O

↓↓↓↓↓−−−−−→−−−−−→−−−−−→−−−−−→−−−−−→恒温.ml 混匀恒温 3.0ml 混匀恒温

.聚乙二醇混匀恒温

混匀恒温

干净乌氏黏度计测定t 测定t 测定t 测定t 测定t

2.测定蒸馏水的流出时间

210H O

ml ↓−−−−→恒温0洗净乌氏黏度计测定t 四、数据处理

1、根据实验对不同浓度的溶液测得的相应流出时间计算r η、sp η、sp η/c 和ln r η/c 。

2、用sp η/c 对浓度c 作图，得一直线，外推至c=0处，求出[]η。

3、将[]η值代入

[]K M

α

η=⋅式，计算-

M 。

4、35℃时，聚乙二醇水溶液的参数 316.610K L Kg -=⨯⋅，0.82α=。