物理化学实验实验报告一B

粘度法测定高聚物相对分子质量

一．实验目的

1．掌握用乌氏粘度计测定高聚物溶液粘度的原理和方法。

2．测定线型聚合物聚乙二醇的粘均相对分子质量。

二．实验原理

聚合物的相对分子质量是一个统计的平均值。粘度法测定高聚物相对分子质量适用的相对分子质量范围为1×104～1×107，方法类型属于相对法。

粘性液体在流动过程中所受阻力的大小可用粘度系数来表示。粘度分绝对粘度和相对粘度。绝对粘度有两种表示方法：动力粘度和运动粘度。相对粘度是某液体粘度与标准液体粘度之比。

溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称作相对粘度ηr，即ηr=η/ηo，相对于溶剂，溶液粘度增加的分数称为增比粘度，ηsp=ηr-1。

使用同一粘度计，在足够稀的聚合物溶液里，ηr=η/ηo=t/t o，只要测定溶液和溶剂在毛细管中的流出时间就可得到ηr；同时，在足够稀的溶液里，质量浓度c，ηr和[η] 之间符合经验公式：（lnηr）/c=[η]-β[η]2c，通过lnηr/c对c作图，外推至c=0时所得截距即为[η]；同时，在足够稀的溶液里，质量浓度c，ηsp和[η]之间符合经验公式：ηsp/c=[η]+k[η]2c，通过ηsp/c对c作图，外推至c=0时所得截距即为[η]。两个线性方程作图得到的截距应该在同一点。

聚合物溶液的特性粘度[η]与聚合物相对分子质量之间的关系，可以通过Mark——Houwink经验方程来计算，[η]=KMηα；Mη是粘均相对分子质量，K、α是与温度、聚合物及溶剂的性质相关的常数；聚乙二醇水溶液在30℃的K值为12.5×106/m3·kg-1，α值为0.78。

通过以上的原理阐述，就可以通过本次实验测定高聚物的粘均相对分子质量。三．实验仪器和试剂

仪器：恒温槽1套；乌氏粘度计1支；100ml容量瓶5只；秒表1只。

试剂：聚乙二醇（AR）；去离子水。

四．实验步骤

1．设定恒温槽温度为30℃±0.5℃。

2．配制溶液。8%(质量分数)的聚乙二醇溶液5ml、10ml、15ml、20ml、25ml定容于100ml容量瓶中。

3．洗涤粘度计。

4．测定溶剂流出时间t o，测定不同浓度的溶液流出时间t。

五．数据记录与处理

实验室室温：28.5℃大气压：101.52Kpa

t o：纯溶剂在a、b线移动所需时间；

t1：5ml8%聚乙二醇溶液定容于100ml容量瓶中溶液在a、b线移动所需时间；

t2：10ml8%聚乙二醇溶液定容于100ml容量瓶中溶液在a、b线移动所需时间；

t3：15ml8%聚乙二醇溶液定容于100ml容量瓶中溶液在a、b线移动所需时间；

t4：20ml8%聚乙二醇溶液定容于100ml容量瓶中溶液在a、b线移动所需时间；

t5：25ml8%聚乙二醇溶液定容于100ml容量瓶中溶液在a、b线移动所需时间；

所有溶液的密度以1×103kg/m3的水的标准密度，以简化计算。

以下数据表格为excel 处理结果

项 平行一 平行二 平行三 平均值 ηr

c

ηsp =ηr -1

ηsp /c

ln ηr

(ln ηr)/c

t o 113.42 113.64 114.00 113.69

t 1 131.24 131.03 131.00 131.10 1.1531064 0.004 0.1531 38.2766 0.14246 35.61 t 2 151.80 151.02 150.66 151.16 1.3295804 0.008 0.3296 41.1976 0.28486 35.61 t 3 170.20 170.68 170.69 170.52 1.4998974 0.012 0.4999 41.6581 0.40540 33.78 t 4 193.89 193.80 193.81

193.83

1.7049286 0.016 0.7049 44.0580 0.53352 33.34 t 5

217.44 217.61 217.50 217.52

1.9132436 0.020 0.9132 45.6622 0.64880

32.44

在origin 中，ηsp /c 对c 作图

η

s p

/c

C

在origin 中，（ln ηr ）/c

对c 作图

r

/c

C

[η]的平均值为(36.881+36.742)/2=36.8115, 粘均分子质量为39937

乌氏粘度计参数为：

检定温度：20℃

毛细管内径：0.5～0.6mm

粘度计常数：0.007176mm2/s2

六．实验结果与讨论

测定粘度的过程对温度的恒定要求很高。测定去离子水的时间t o时，由于恒温时间不够，各个数据之间的平行性不好，而后的各个t的平行性因为恒温时间都很长，所以相对去离子水的数据就好很多了。可见，粘度对温度的变化是非常灵敏的。

另外，乌氏粘度计中在a、b线间如果有气泡，对实验数据也有很大的影响。虽然没有搞清楚到底是增大粘度还是减少粘度，但无疑，t2受到气泡的影响使数据之间的平行性受到了很大的影响。赶气泡效果最好的方法是把所有的液体都先赶下去再吸上来。

吸的过程中乌氏粘度计的c管当然是要堵住的。