实验2 渗透压法测定聚合物 分子量和Huggins参数
高分子物理实验报告稀溶液黏度法测定聚合物的分子量
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or 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。
实验七凝胶渗透色谱法测定聚合物分子质量及其分布
实验七凝胶渗透色谱法测定聚合物分子质量及其分布实验七凝胶渗透色谱法测定聚合物的相对分子质量及其分布一、实验目的 1.了解凝胶渗透色谱法测定聚合物相对分子质量及其分布的原理。
2.了解凝胶渗透色谱仪的仪器构造和初步掌握凝胶渗透色谱仪的实验技术。
3．测定聚苯乙烯样品的相对分子质量及其分布。
二、实验原理聚合物的相对分子质量量及其分布是聚合物性能的重要参数之一，它对聚合物材料的物理机械性能和可加工性等影响很大。
测定聚合物的相对分子质量及其分布的最常用、快速和有效的方法是凝胶渗透色谱法。
1. GPC分离机理 GPC是一种新型液相色谱，除了能用于测定聚合物的相对分子质量及其分布外，还广泛用于研究聚合物的支化度、共聚物的组成分布及高分子材料中微量添加剂的分析等方面。
同各种类型的色谱一样，GPC具有分离功能，其分离机理比较复杂，目前还未取得一致的意见。
但在GPC的一般实验条件下，体积排除分离机理被认为起主要作用。
体积排除分离机理的理论认为：GPC的分离主要是由于大小不同的溶质分子在多孔性填料中可以渗透的空间体积不同而形成的。
装填在色谱柱中的多孔性填料的表面和内部分布着大小不同的孔洞和通道。
当被测试的多分散性试样随淋洗溶剂进入色谱柱后，溶质分子即向填料内部孔洞渗透，渗透的程度取决于溶质分子体积的大小。
体积较大的分子只能进入较大的孔洞，而体积较小的分子除了能进入较大的孔洞外还能进入较小的孔洞，因此体积不同的分子在流过色谱柱时实际经过的路程是不同的，分子体积越大，路程越短。
随着溶剂淋洗过程的进行，体积最大的分子最先被淋洗出来，依次流出的是尺寸较小的分子，最小的分子最后被淋洗出来，从而达到使不同大小的分子得到分离的目的。
以上为GPC机理的一般解释。
按照一般的色谱理论，试样分子的保留体积VR可用下式表示： Ve=Vo+KVi 式中，Ve为淋出体积，即指溶液试样从进色谱柱到被淋洗出来的淋出液总体积；Vo为柱中填料粒子的粒间体积；Vi为柱中填料粒子内部的孔洞体积；K为分配系数，即可以被溶质分子进入的粒子孔体积与粒子的总孔体积之比。
高分子物理(第五版)课后习题答案
第1章高分子链的结构1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型。
略2.构型与构象有何区别？聚丙烯分子链中碳－碳单键是可以旋转的，通过单建的内旋转是否可以使全同立构的聚丙烯变为间同立构的聚丙烯？为什么?答：构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
构象：由于分子中的单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
全同立构聚丙烯与间同立聚丙烯是两种不同构型，必须有化学键的断裂和重排。
3.为什么等规立构聚苯乙烯分子链在晶体中呈31螺旋构象，而间规立构聚氯乙稀分子链在晶体中呈平面锯齿构象？答：因为等规PS上的苯基基团体积较大，为了使体积较大的侧基互不干扰，必须通过C－C键的旋转加大苯基之间的距离，才能满足晶体中分子链构象能量最低原则；对于间规PVC而言，由于氢原子体积小，原子间二级近程排斥力小，所以，晶体中分子链呈全反式平面锯齿构象时能量最低。
4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：空间位阻参数δ链段长度b：链段逾短，柔顺性逾好。
5.聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺型好。
该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？答：因为聚乙烯结构规整，易结晶，故具备了塑料的性质，室温下聚乙烯为塑料而不是橡胶。
6. 从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：(1)聚丙烯腈与碳纤维；线性高分子梯形高分子(2)无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；非晶高分子结晶性高分子(3)顺式聚1,4-异戊二烯(天然橡胶)与反式聚1,4-异戊二烯;柔性(4)高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。
高密度聚乙烯为平面锯齿状链，为线型分子，模量高，渗透性小，结晶度高，具有好的拉伸强度、劲度、耐久性、韧性；低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯（每1000个主链C原子中约含15～35个短支链），结晶度较低，具有一定的韧性，放水和隔热性能较好；交联聚乙烯形成了立体网状的结构，因此在韧性、强度、耐热性等方面都较高密度聚乙烯和低密度聚乙烯要好。
7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。
膜渗透压分子量实验
膜渗透压分子量实验
膜渗透压分子量实验是一种测定高分子物质分子量的方法。
实验过程中，通过将高分子物质溶于适当浓度的溶液中，使其在膜上形成半透膜，并测定在一定温度下透过膜的溶液中高分子物质的浓度，从而计算出高分子物质的渗透压分子量。
该实验通常使用反渗透膜或超滤膜作为半透膜，其中反渗透膜的分子量截止值较小，可用于分析分子量较小的高分子物质，超滤膜的分子量截止值较大，可用于分析分子量较大的高分子物质。
在实验中，需要准确控制温度、溶液浓度和pH等因素，以保证实验结果的准确性。
同时，还需要注意实验操作的安全，避免危险物质的泄漏和误伤。
膜渗透压分子量实验是一种简单、快速、准确的高分子物质分析方法，广泛应用于化学、生物、医药等领域。
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凝胶渗透色谱法测定聚合物的相对分子量及其分布
凝胶渗透色谱法测定聚合物的相对分子量及其分布一般人工合成的聚合物均为不同相对分子质量的同系物组成的混合物，其相对分子质量为统 计平均值，相对分子质量的多分散性可用分子量分布来表征。
分子量分布是指聚合物样品中各级 分的含量与相对分子质量的关系。
聚合物的许多物理机械性能与分子量分布有密切的关系，因此 进行聚合物分子量分布上的测定具有重要的意义；另一方面，聚合物的分子量分布是由聚合过程 或解聚过程的机理决定的，因此无论是为了研究聚合或解聚机理及其动力学，或者是为了更好控 制聚合及成型加工的工艺，都需要测定聚合物的相对分子质量及其分布。
一、 实验目的1. 掌握凝胶渗透色谱的分离、测量原理； 2. 了解凝胶渗透色谱的仪器构造和凝胶渗透色谱的实验技术。
二、 实验原理 凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography，简称 GPC）也称为体积排除色谱（Size Exclusion Chromatography，简称 SEC）是一种液体（液相）色谱。
和各种类型的色谱一样，GPC/SEC 的作用也是分离，其分离对象是同一聚合物中不同相对分子质量的高分子组分。
（一） GPC 的分离机理—体积排除理论 1. GPC 的分离部件是以多孔性凝胶作为载体的色谱柱，凝胶的表面与内部含有大量彼此贯 穿的大小不等的孔洞。
GPC 法就是通过这些装有多孔性凝胶的分离柱，利用不同相对分子质量 的高分子在溶液中的流体力学体积大小不同进行分离，再用检测器对分离物进行检测，最后用已 知相对分子质量的标准物对分离物进行校正的一种方法。
2. 在聚合物溶液中，高分子链卷曲缠绕成无规线团状，在流动时，其分子链间总是裹挟着 一定量的溶剂分子，即表现出的体积称之为“流体力学体积”。
对于同一种聚合物而言，是一组 同系物的混合物，在相同的测试条件下，相对分子质量大的聚合物，其溶液中的“流体力学体积” 也大。
3. 作为凝胶的物质要具有以下性质：表面的孔径与聚合物分子的大小是可比的，并且孔径 应有一定的分布；作为凝胶要有一定的机械强度、一定的热稳定性和化学稳定性；对于极性较强 的分子，还要考虑到凝胶的极性等。
聚合物的渗透率溶度和扩散率测试技术回顾及应用
聚合物渗透率、溶度和扩散率测试技术回顾及应用Robert DemorestMOCON, INC.7500 Boone Avenue North Minneapolis, MN55428 USA摘要：聚合物和涂层渗透率（P）、扩散率（D）和溶度（S）系数是重要参数，影响它们在阻隔应用中性能。
本文描述了每个系数及“真实世界”如何相关。
它们之间如何关联以及过去它们是怎么测定。
本文讨论了不同渗透物和材料实验数据例子。
例如：* MEK 对OPP渗透MEK又称2-丁酮,是一种典型有机物，曾经是普通印刷溶剂。
当对定向聚丙烯（OPP）进行印刷时，MEK之类溶剂能够通过聚合物传递、吸收、渗透、溶解或者进入到聚合物中。
这些溶剂能够使包装内食品产生异味。
*丁二酮(Diacetyl)对OPP渗透微波爆米花中黄油味道是典型丁二酮味道。
在零售和贮藏过程中，丁二酮如果离开爆米花包OPP透明外包装纸，研究P、D、S、吸收率（A）和传递速率（transmission rate）（TR）就非常重要。
在过去六十年中，费克扩散定律和Pastemak方程一直是聚合物化学家们严肃话题。
然而，阻隔层材料生产商和用户对这些概念并没有充分了解。
现在，水蒸汽和氧气渗透率已经成为ASTM1和TAPPI2标准，能够由具初步经验技术员在日趋易于使用测试设备上进行操作。
聚合物和涂层渗透率（P）、扩散率（D）和溶度（S）系数是重要参数，影响它们在阻隔应用中性能。
渗透率和传递速率有关。
数年来，两种类型对这几个参数测量方法都已经有所探讨、测量和报导。
当我们在掌握如何测定渗透率时, 回顾一下聚合物性质：P－渗透系数通过聚合物渗透物透过D－扩散系数聚合物内部渗透剂移动S－溶解度系数聚合物内渗透物溶解亨利3定义:P=D.S即是聚合物渗透系数等于扩散系数及溶解度系数乘积。
意思是材料渗透率受到D和S乘积影响。
由Amini4提出概要，Huglin5推荐，P、D和S单位描述如下:P – cc(STP)* mil/ (100in2 * 24hr * atm)- cc(STP)* cm/ (m2 * 24hr * atm)- cc(STP)* cm/ (cm2 * sec * cmHg)D- cm2/secS- cc(STP)/(cc * atm)注：cc也可以用gm、μg或者μl，取决于渗透物是气体还是蒸汽。
凝胶渗透色谱法测定聚合物的分子量分布
凝胶渗透色谱法测定聚合物的分子量分布合成聚合物一般是由不同分子量的同系物组成的混合物，具有两个特点：分子量大和同系物的分子量具有多分散性。
目前在表示某一聚合物分子量时一般同时给出其平均分子量和分子量分布.分子量分布是指聚合物中各同系物的含量与其分子量间的关系，可以用聚合物的分子量分布曲线来描述。
聚合物的物理性能与其分子量和分子量分布密切相关，因此对聚合物的分子量和分子量分布进行测定具有重要的科学和实际意义。
同时，由于聚合物的分子量和分子量分布是有聚合过程的机理所决定,通过聚合物的分子量和分子量分布与聚合时间的关系可以研究聚合机理和聚合动力学。
测定聚合物分子量的方法有多种，如粘度法、端基分析法、超离心沉降法、动态/静态光散射法和凝胶色谱法（GPC）对等；测定聚合物分子量分布的方法主要有三种:(1）利用聚合物溶解度的分子量依赖性,将试样分成分子量不同的级分,从而得到试样的分子量分布，例如沉淀分级法和梯度淋洗分级法。
(2）利用聚合物分子链在溶液中的分子运动性质得出分子量分布．例如：超速离心沉降法。
（3)利用聚合物体积的分子量依赖性得到分子量分布,例如：体积排除色谱法(或称为凝胶色谱法）。
凝胶色谱法具有快速、精确、重复性好等优点，目前成为科研和工业生产领域测定聚合物分子量和分子量分布的主要方法。
一、实验目的和要求1、了解凝胶渗透色谱的测量原理，初步掌握GPC的进样、淋洗、接收、检测等操作技术。
2、掌握分子量分布曲线的分析方法，得到样品的数均分子量、重均分子量和多分散性指数.二、实验装置与原理1、分离机理GPC是液相色谱的一个分支,其分离部件是一个以多孔性凝胶作为载体的色谱柱，凝胶的表面与内部含有大量彼此贯穿的大小不等的空洞.色谱柱总面积Vt由载体骨架体积Vg、载体内部孔洞体积Vi和载体粒间体积V0组成。
GPC的分离机理通常用“空间排斥效应”解释。
待测聚合物试样以一定速度流经充满溶剂的色谱柱,溶质分子向填料孔洞渗透，渗透几率与分子尺寸有关，分为以下三种情况:(1）高分子尺寸大于填料所有孔洞孔径，高分子只能存在于凝胶颗粒之间的空隙中,淋洗体积Ve=V0为定值；(2）高分子尺寸小于填料所有孔洞孔径，高分子可在所有凝胶孔洞之间填充,淋洗体积Ve=V0+Vi为定值；（3）高分子尺寸介于前两种之间，较大分子渗入孔洞的几率比较小分子渗入的几率要小，在柱内流经的路程要短，因而在柱中停留的时间也短，从而达到了分离的目的。
聚合物分子量测定方法
C T b K b M
式中，A2A3为第二维利系数和第三维利系数， 它们都表示高分子溶液与理想溶液的偏差，一 般地，A3及更高次的系数很小，可忽略
1 2 RT ( A c A c) 2 3 c M
在一定温度下，测定几个不同浓度的高分子稀溶液 的渗透压π，以π/ c对对c作图,得一直线，将直线外推 至c=0处，可求出聚合物试样的分子量 M n ，从直线的 斜率可求出第二维利系数 A 。
2
（6）凝胶渗透色谱法(GPC法)
（1） 光 散 射 法
方法原理 对于分子量不太大的,如<105的 瑞利比
sp [ ] k [ ] 2 c c ln r [ ] [ ] 2 c c
4.M的测求方法 w
R r2 R 90苯 I0 I I90苯
为第二维利系数和第三维利系数它们都表示高分子溶液与理想溶液的偏差一及更高次的系数很小可忽略12在一定温度下测定几个不同浓度的高分子稀溶液的渗透压处可求出聚合物试样的分子量从直线的斜率可求出第二维利系数对于分子量不太大的如1014对于分子量10配置几种不同浓度的稀溶液用阿贝折射仪和示差折射仪测出溶液的n由光散射用光源可计算出k
)
聚合物分子量 按重量分数的 分布函数
1
M W iM i i
聚合物分子量按重 量的分布函数
（3）粘均分子量
No Image
c
R
Mark—Houwink方程中的α
（4）Z均分子量
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定义zi=MiWi
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现举一例来说明四种平均分子量，设聚合物样品中 各含有1mol的104和105分子量的组分，则聚合物的各 种平均分子量分别为：
渗透压测定法ppt
渗透压测定法
• 1、什么是渗透压？ • 2、渗透压测定仪的原理？ • 3、渗透压测定仪的构造？ • 4、渗透压的操作方法？
什么是渗透压 •
渗透压是指当溶液被多孔性 的薄膜阻挡时，溶液对薄膜 的压力。是由于溶质的分子 在溶液中发生扩散作用而产 生的，能使薄膜向外扩张。
渗透压测定的原理
• 渗透压测定仪通常采用测量溶液的冰点下降 来间接测定其渗透压摩尔浓度，溶液中溶质微 粒对水的吸引力，溶液的渗透压依赖于溶液中 溶质粒子的数量，是溶液的依数性之一，通常 以渗透压摩尔浓度来表示。他反应得是溶液中 各种溶质对溶液的总和。
4 待仪器校正完后，选择“摩 尔浓度测定”将准备好的滴眼 液吸入干净的PU管中测定，点 击“确定”测量三次取平均值， 记录摩尔浓度和渗透压比。
零点校正
量程校正
测定滴眼液
注意事项
•
大家了解了吗。 是不是很简单
你们也动手 试试吧
渗透压测定的原理渗透压测定仪通常采用测量溶液的冰点下降来间接测定其渗透压摩尔浓度溶液中溶质微粒对水的吸引力溶液的渗透压依赖于溶液中溶质粒子的数量是溶液的依数性之一通常以渗透压摩尔浓度来表示
Osmotic pressure
定仪
——渗透压摩尔浓度测
项目团队：七组 编辑人：吴巧玉 编辑时间：2017年3月8号
•
那么下面我们 来具体操作一下 摩尔浓度渗透压 测定仪吧
选用药品： 马来酸马洛
尔滴眼液
冰点渗透压测定仪的操作方法
马来酸噻马洛尔滴眼液渗透压的测定
• 实验准备：纯化水、滤纸、烧杯、滴眼液、 标准校准液、PU管
• 实验目的：滴眼液的渗透压应与人的泪液 等渗，若滴用高渗滴眼液可使患者内角膜 失去水分，而低渗滴眼液可使患者眼角膜 胀大而产生刺激。
实验二 粘度法测定高聚物的分子量
实验二 粘度法测定高聚物的分子量[适用对象] 化学教育[实验学时] 5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相同，即聚合度不一定相同，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，以及为了改良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，必须克服内摩擦阻力而做功。
其所受阻力的大小可用粘度系数η（简称粘度）来表示（kg ·m -1·s -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，高聚物溶液的粘度则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。
在相同温度下，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ηsp ，即ηsp =（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ηr =η/η0ηr 反映的也是溶液的粘度行为，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粘度ηsp /C 称为比浓粘度，而1n ηr /C 则称为比浓粘度。
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[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。
由于ηr 和ηsp 均是无因次量，所以[η]的单位是质量浓度C 单位的倒数。
实验 凝胶渗透色谱法测定分子量(讲义)
实验六 凝胶渗透色谱法测定分子量聚合物分子量具有多分散性，即聚合物的分子量存在分布。
不同的聚合方法、聚合工艺会使聚合物具有不同的分子量和分子量分布。
分子量对聚合物的性能有十分密切的关系。
而分子量分布的影响也不可忽视。
当今高分子材料已向高性能化发展，类似分子量分布等高一层次的高分子结构的问题，越来越引起人们的重视。
自高分子材料问世以来，人们不断探索分子量分布的测定方法。
直到60年代凝胶渗透色谱诞生。
成为迄今为止最为有效的分子量分布的测定方法。
三十多年来，凝胶渗透色谱技术得到了很大的发展，表现在色谱柱体积减小而分离效率提高；检测器精度提高。
在线分子量检测技术得到应用；并随着计算机的发展，数据处理得快速、精确、信息量增加也更趋明显。
一、实验目的：1． 了解凝胶渗透色谱的原理；2． 了解凝胶渗透色谱的仪器的构造和凝胶渗透色谱的实验技术；3． 测定聚苯乙烯样品的分子量分布。
二、实验原理：凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography.简称GPC ）也称为体积排除色谱（Size Exclution Chromatograph.简称SEC ）是一种液体（液相）色谱。
和各种类型的色谱一样，GPC/SEC 的作用也是分离，其分离对象是同一聚合物中不同分子量的高分子组分。
当样品中不同分子量的高分子组分的分子量和含量被确定，也就找到了聚合物的分子量分布，然后可以很方便地对分子量进行统计，得到各种平均值。
一般认为，GPC/SEC 是根据溶质体积的大小，在色谱中体积排除效应即渗透能力的差异进行分离。
高分子在溶液中的体积决定于分子量、高分子链的柔顺性、支化、溶剂和温度，当高分子链的结构、溶剂和温度确定后，高分子的体积主要依赖于分子量。
凝胶渗透色谱的固定相是多孔性微球，可由交联度很高的聚苯乙烯、聚丙烯酸酰胺、葡萄糖和琼脂糖的凝胶以及多孔硅胶、多孔玻璃等来制备。
色谱的淋洗液是聚合物的溶剂。
当聚合物溶液进入色谱后，溶质高分子向固定相的微孔中渗透。
实验二 粘度法测定聚合物的粘均分子量
实验二 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 spc η 或 ln rcη 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2-1所示：ln limlim[]sprcc ccηηη→→== (3)通常式（1）和式（2）只是在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2-2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。
（2）分子形状：分子量相同时，支化分子的形状趋于球形，[η]较线型分子的小。
（3）溶剂特性：聚合物在良溶剂中，大分子较伸展，[η]较大，而在不良溶剂中，大分子较卷曲，[η]较小。
高分子物理 (2)
高分子物理思考题答案第-章高分子链的结构1.构型（configuration）是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。
构造(Architecture)是指聚合物分子的各种形状。
构造：一般为线型，还有支化高分子、接技梳型高分子、星型高分子、交联网络高分子、树枝状高分子、“梯形”高分子、双螺旋型高分子等。
聚氯丁二烯的各种可能构型:（1）1,4--加成有顺，反结构（2）1，,2加成有头-尾、头-头、尾-尾三种键合方式；其中头-头键合方式又有全同，间同，无规立构2.聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。
该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下为塑料而不是橡胶。
6.从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：（1）聚丙烯腈与碳纤维；（2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；（3）顺式聚1，4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1，4-异戊二烯（杜仲橡胶）。
（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。
答：结构包括构型和构象。
（1）聚丙烯腈和碳纤维的结构分别为CH2HCCNnHCCCN CHCCNHCNPAN取代基的极性大，相互作用力大，分子链内旋转受阻严重，柔顺性很差。
具有高的硬度和刚性。
碳纤维是由PAN高温环化、芳构化制得，分子具有梯形结构，分子链刚性更大，可用作耐高温聚合物的增强填料。
（2）无规立构的PP，不结晶，常温下为橡胶；等规PP容易结晶，常温下为塑料，比较硬。
（3）天然橡胶为顺式的，链间距大；杜仲橡胶为反式的，链间距小，易结晶，比顺式的刚性好。
（4）HDPE的支链少、结晶度高，是定向聚合得到的，是晶体；LDPE为高压自由基聚合得到的，支链多，不结晶；交联的PE不溶不熔，三者的硬度依次降低。
3.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。
(4)中取代基对称排列，分子偶极矩极小，易内旋转；3中极性取代基较中比例大，分子内旋转困难，故柔顺性最差。
实验2稀释粘度法测定聚合物的分子量讲解材料
图2－1 和与c关系图
• 即是聚合物溶液的特性粘数，它和浓度无 关，由此可知，若以和分别对c作图（如图 2－1)，则它们外推到截距应重合于一点， 其值等于。这也可用来检查实验的可靠性。
• 当聚合物的化学组成、溶剂、温度确定后， 值只和聚合物的分子量有关，常用下式表 达这一关系：
[] KMn (5)
1/2、1/3、1/4(以 c '表示)，计算 r 、lnr 、lnr /c' 、 sp 、
sp / c ' ，并填入表内。
• 如图2－3，分别作 lnr /c' c' 和 sp /c' c' 图，可以坐标
纸12格为相对浓度横坐标(即 c' 1 )，则其他各点就相 应于8、6、4、3格处。外推得到截矩A，那么：特性粘数
实验2 稀释粘度法测定聚合物的分子量
1.1 实验目的
1.牢固地掌握测定聚合物溶液粘度的实验技 术。
2.掌握粘度法测定聚合物分子量的基本原理。
1.2 实验内容
测定聚苯乙烯甲苯溶液的特性粘数，并计 算所用的聚苯乙烯的平均分子量。
1.3 基础知识
• 在所有聚合物分子量的测定方法中，粘度 法尽管是一种相对的方法，但因其仪器设 备简单，操作便利，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。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 的大分子尺寸和聚合物的溶度参数等。
• 试样：聚苯乙烯，溶剂：甲苯，浓度： ，粘度计号码：i.d 0.5mm， 温度：25℃。
1.5 实验结果
多次测定并记录不同浓度的溶剂通过乌氏粘度计 的流出时间和它们的平均值。
1.6 实验结果统计与分析
为作图方便，设溶液初始浓度为c。，真实浓度 c c'c0， 依次加入5、5、10、10 ml溶剂稀释后的相对浓度各为2/3、
聚合物溶液性质的测定
聚合物溶液性质的测定聚合物溶液性质的测定2011年03月17日聚合物溶液性质的测定3.1粘度法测定聚合物分子量一、实验目的1、测定聚丙烯酰胺的相对分子量；2、掌握用乌氏粘度计测定高聚物分子量的基本原理。
二、实验原理分子量是表征化合物特性的基本参数之一。
但高聚物分子量大小不一，参差不齐，一般在103～107之间，所以通常所测高聚物的分子量是平均分子量。
测定高聚分子量的方法很多，对线型高聚物，各方法适用的范围如表3.1所示。
表3.1 测定高聚分子量相应的分析方法分析测定方法高聚分子量(Mr) 端基分析 <3×104 沸点升高，凝固点降低，等温蒸馏 <3×104 渗透压104～106 光散射 104～107 超离心沉降及扩散 104～107 粘度法 104～107 其中粘度法设备简单，操作方便，有相当好的实验精度，但粘度法不是测分子量的绝对方法，因为此法中所用的特性粘度与分子量的经验方程是要用其它方法来确定的，高聚物不同，溶剂不同，分子量范围不同，就要用不同的经验方程式。
高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液体在流动时存在着内摩擦。
高聚物溶液的粘度η表示溶剂分子与溶剂分子之间、高分子与高分子之间和高分子与溶剂分子之间三者内摩擦的综合表现，其值一般比纯溶剂粘度η0大得多。
纯溶剂粘度η0的物理意义为溶剂分子与溶剂分子间的内摩擦表现出来的粘度。
相对于纯溶剂，其溶液粘度增加的分数，称为增比粘度ηsp，即（1）式中ηr称为相对粘度，其物理意义为溶液粘度与纯溶剂粘度的比值。
ηr也是整个溶液的行为，ηsp则意味着已扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应。
对于高分子溶液，增比粘度ηsp往往随溶液的浓度C的增加而增加。
为了便于比较，将单位浓度下所显示出的增比粘度，即ηsp/C称为比浓粘度。
为了进一步消除高聚物分子之间的内摩擦效应，必须将溶液浓度无限稀释，使得每个高聚物分子彼此远离，其相互干扰可以忽略不计。
渗透压测定主要学习内容
1、基本概念溶剂通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散的现象称为渗透，阻止渗透所需施加的压力，即为渗透压。
溶液的渗透压，依赖于溶液中粒子的数量，是溶液的依数性之一，通常以渗透压摩尔浓度（Osmolality）来表示，它反映的是溶液中各种溶质对溶液渗透压贡献的总和。
渗透压摩尔浓度的单位，通常以每千克溶剂中溶质的毫渗透压摩尔来表示，可按下列公式计算毫渗透压摩尔浓度（mOsmol/kg）：毫渗透压摩尔浓度（mOsmol/kg）=〔每千克溶剂中溶解溶质的克数/分子量〕×n×1000式中，n为一个溶质分子溶解或解离时形成的粒子数。
在理想溶液中，例如葡萄糖n=1，氯化钠或硫酸镁n=2，氯化钙n=3，枸橼酸钠n=4。
2、渗透压摩尔浓度的测定2.1通常采用测量溶液的冰点下降来间接测定其渗透压摩尔浓度。
在理想的稀溶液中，冰点下降符合ΔTf=Kf·m的关系，式中，ΔTf 为冰点下降值，Kf 为冰点下降常数（当水为溶剂时为1.86），m为重量摩尔浓度。
而渗透压符合Po=Ko·m 的关系，式中，Po 为渗透压，Ko 为渗透压常数，m为溶液的重量摩尔浓度。
由于两式中的浓度等同，故可以用冰点下降法测定溶液的渗透压摩尔浓度。
2.2 仪器采用冰点下降的原理设计的渗透压摩尔浓度测定仪通常由制冷系统、用来测定电流或电位差的热敏探头和振荡器（或金属探针）组成。
测定时将测定探头浸入供试溶液的中心，并降至仪器的冷却槽中。
启动制冷系统，当供试溶液的温度降至凝固点以下时，仪器采用振荡器（或金属探针）诱导溶液结冰，自动记录冰点下降的温度。
仪器显示的测定值可以是冰点下降的温度，也可以是渗透压摩尔浓度。
3、OM-815型渗透压摩尔浓度测定仪使用维护与注意事项3.1.维护和保养3.1.1正常工作状态下，渗透压仪的自动化冰功能可以防止冷冻探针被冻冰堵塞。
冷阱中融化的水被自动吸收并收集到废液瓶里。
3.1.2测试完成后小心取出样品管，清除样品探针上的残冰时，必须十分小心!.3.1.3样品探针上如果残留样品，会导致下一样品出现虚假测试结果! 因此，每次测量完成后，必须使用柔软纸巾擦拭探针.3.2.注意事项3.2.1废液瓶里的液体可能含有样本里残留的传染性物质。
聚合物溶液性质的测定
聚合物溶液性质的测定聚合物溶液性质的测定2011年03月17日聚合物溶液性质的测定3.1粘度法测定聚合物分子量一、实验目的1、测定聚丙烯酰胺的相对分子量；2、掌握用乌氏粘度计测定高聚物分子量的基本原理。
二、实验原理分子量是表征化合物特性的基本参数之一。
但高聚物分子量大小不一，参差不齐，一般在103～107之间，所以通常所测高聚物的分子量是平均分子量。
测定高聚分子量的方法很多，对线型高聚物，各方法适用的范围如表3.1所示。
表3.1 测定高聚分子量相应的分析方法分析测定方法高聚分子量(Mr) 端基分析 <3×104 沸点升高，凝固点降低，等温蒸馏 <3×104 渗透压104～106 光散射 104～107 超离心沉降及扩散 104～107 粘度法 104～107 其中粘度法设备简单，操作方便，有相当好的实验精度，但粘度法不是测分子量的绝对方法，因为此法中所用的特性粘度与分子量的经验方程是要用其它方法来确定的，高聚物不同，溶剂不同，分子量范围不同，就要用不同的经验方程式。
高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液体在流动时存在着内摩擦。
高聚物溶液的粘度η表示溶剂分子与溶剂分子之间、高分子与高分子之间和高分子与溶剂分子之间三者内摩擦的综合表现，其值一般比纯溶剂粘度η0大得多。
纯溶剂粘度η0的物理意义为溶剂分子与溶剂分子间的内摩擦表现出来的粘度。
相对于纯溶剂，其溶液粘度增加的分数，称为增比粘度ηsp，即（1）式中ηr称为相对粘度，其物理意义为溶液粘度与纯溶剂粘度的比值。
ηr也是整个溶液的行为，ηsp则意味着已扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应。
对于高分子溶液，增比粘度ηsp往往随溶液的浓度C的增加而增加。
为了便于比较，将单位浓度下所显示出的增比粘度，即ηsp/C称为比浓粘度。
为了进一步消除高聚物分子之间的内摩擦效应，必须将溶液浓度无限稀释，使得每个高聚物分子彼此远离，其相互干扰可以忽略不计。
《高分子物理》习题
第 1 章高分子链的结构1. 写出聚氯丁二烯的各种可能构型。
2. 构型与构象有何区别？聚丙烯分子链中碳－碳单键是可以旋转的，通过单建的内旋转是否可以使全同立构的聚丙烯变为间同立构的聚丙烯？为什么?3. 为什么等规立构聚苯乙烯分子链在晶体中呈31 螺旋构象，而间规立构聚氯乙稀分子链在晶体中呈平面锯齿构象？4. 哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？5. 聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺型好。
该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？6. 从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：（1）聚丙烯腈与碳纤维；（2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；（3）顺式聚1,4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1,4-异戊二烯;（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。
7. 某单烯类聚合物的聚合度为104，试估算分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的多少倍？（假定该分子链为自内旋转链）。
8. 无规聚丙烯在环己烷或甲苯中、30C时测得的空间位阻参数（即刚性因子）c=1.76,试计算其等效自由连接链的链段长度b（已知碳—碳键长为0.154nm, 键角为109.5。
）。
9. 某聚苯乙烯试样的分子量为416000,试计算其无扰链的均方末端距（已知特征C n= 12）。
第2章聚合物的凝聚态结构1. 名词解释凝聚态：内聚能密度：晶系：结晶度：取向：高分子合金的相容性：2. 什么叫内聚能密度？它与分子间作用力的关系如何？如何测定聚合物的内聚能密度?3. 聚合物在不同条件下结晶时,可能得到哪几种主要的结晶形态？各种结晶形态的特征是什么？4. 测定聚合物结晶度的方法有哪儿种？简述其基本原理。
不同方法测得的结晶度是否相同？为什么？5. 高分子液晶的分子结构有何特点？根据分子排列有序性的不同, 液晶可以分为哪几种晶型？如何表征？6. 简述液晶高分子的研究现状，举例说明其应用价值。
7. 取向度的测定方法有哪几种？举例说明聚合物取向的实际意义。
【化学课件】实验2渗透压法测定聚合物分子量和Huggins参数
【化学课件】实验2 渗透压法测定聚合物分子量和Huggins参数实验二渗透压法测定聚合物分子量和Huggins参数渗透压是溶液依数性的一种。
用渗透压法测定分子量是研究溶液热力学性质的结果。
这种方法广泛地被用于测定分子量2万以上聚合物的数均分子量及研究聚合物溶液中分子间相互作用情况。
一、实验目的1(了解高聚物溶液渗透压的原理。
2(掌握动态渗透压法测定聚合物的数均分子量。
二、基本原理1(理想溶液的渗透压从溶液的热力学性质可知，溶液中溶剂的化学势比纯溶剂的小，当溶液与纯溶剂用一半透膜隔开(见图2-l)，溶剂分子可以自由通过半透膜，而溶质分子则不能。
由于半透膜两侧溶剂的化学势不等，溶剂分子经过半透膜进入溶液中，使溶液液面升高而产生液柱压强，溶液随着溶剂分子渗入而压强逐渐增加，其溶剂的化学势亦增加，最后达到与纯溶剂化学势相同，即渗透平衡。
此时两图2-1 边液柱的压强差称为溶剂的渗透压(π)。
,VantHoff 理想状态下的渗透压公式:,RT, --------------------------------------------- (1) CM2(聚合物溶液的渗透压高分子溶液中的渗透压，由于高分子链段间以及高分子和溶剂分子之间的相互作用不同，高分子与溶剂分子大小悬殊，使高分子溶液性质偏离理想溶液的规律。
,实验结果表明，高分子溶液的比浓渗透压随浓度而变化，常用维利展开式来表示: C,1,,2 ------------------------- (2) ,，，，,,,RTACAC23,,CM,,式中A和A分别为第二和第三维利系数。
23通常，A很小，当浓度很稀时，对于许多高分子――溶剂体系高次项可以忽略。
3则式(2)可以写作:,1,, ------------------------------ (3) ,，RTAC2,,CM,,,即比浓渗透压()对浓度C作图是呈线性关系，如图2-2的线2所示，往外推到CC?0，从截距和斜率便可以计算出被测样品的分子量和体系的第二维利系数A。