粘度法测定聚合物的分子量

实验十 粘度法测定聚合物的分子量

一、

实验目的

掌握用乌氏粘度计测定高分子溶液粘度的方法并计算粘均分子量M η。 二、

实验原理

高分子溶液具有比纯溶剂高得多的粘度，其粘度大小与高聚物分子的大小、形状、溶剂性质以及溶液运动时大分子的取向等因素有关。因此，利用高分子粘度法测定高聚物的分子量基于以下经验式： Mark 经验式：

式中：[η]－特性粘数

M －粘均分子量 K －比例常数

α－与分子形状有关的经验参数

K 和α值与温度、聚合物、溶剂性质有关，也和分子量大小有关。K 值受温度的影响较明显，而α值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度，其数值介于0.5～1之间。K 与α的数值可通过其它绝对方法确定，例如渗透压法、光散射法等，从粘度法只能测定得［η］。

粘度除与分子量有密切关系外，对溶液浓度也有很大的依赖性，故实验中首先要消除浓度对粘度的影响，常以如下两个经验公式表达粘度对浓度的依赖关系：

[]α

ηKM =（10-2） （10-3）

（10-1）

式中：r η－相对粘度 sp η－增比粘度 sp η/c －比浓粘度

c －溶液浓度

βκ,－均为常数

1-=r sp

ηη （10-5）

式中：t －溶液流出时间，0t －纯溶剂流出时间 显然

][η即是聚合物溶液的特性粘数，和浓度无关，由此可知，若以c sp /η和

c sp /ln η分别对c 作图，则它们外推到

0→c 的截距应重合于一点，其值等于][η。

ln r

ηsp

C

η或

C

图1 外推法求[η]值 图10-1

外推法求][η值 三、仪器和试剂

试剂：聚乙烯醇，蒸馏水

[]c

c

r

c sp

c ηηηln lim

lim 0

→→==（10-4）

（10-6）

仪器：乌氏粘度计

四、实验步骤

1．玻璃仪器的洗涤：粘度计先用经砂芯漏斗

滤过的水洗涤，把粘度计毛细管上端小球存在的中

沙粒等杂质冲掉。抽气下，将粘度计吹干，再用新鲜

温热的洗液滤入粘度计，满后用小烧杯盖好，防止尘

粒落入。浸泡约2ｈ后倒出，用自来水（滤过）洗净，

经蒸馏水（滤过）冲洗几次，倒挂干燥后待用。其他

如容量瓶等也须经无尘洗净干燥。

2．测定溶剂流出时间：将恒温槽调节至

〔25(或30)±0.1〕℃。在粘度计B、C管上小心地接

上医用橡皮管，用铁夹夹好粘度计，放入恒温水槽，粘度计

使毛细管垂直于水面，使水面浸没ａ线上方的球。用移液管从A管注入10mL溶剂（滤过）恒温10min后，用夹子夹住C管橡皮

管使不通气，而将接在B管的橡皮管用注射器抽气，使溶剂吸至ａ线上方的

球一半时停止抽气。先把注射器拔下，而后放开C管的夹子，空气进入ｂ球下

面的小球，使毛细管内溶剂和A管下端的球分开。这时水平地注视液面的下

降，用停表记下液面流a线和ｂ线的时间，此即为t0。重复3次以上，误差

不超过0.2ｓ。取其平均值作为t0。然后将溶剂倒出，粘度计烘干。

3．溶液的配制：称取聚乙烯醇0.2-0.3g（准确至0.1mg），小心倒入25mL容量瓶中，加入约20mL水，使其全部溶解。溶解后稍稍摇动，置恒温

温水槽中恒温，用水稀释到刻度，再经砂芯漏斗滤入另一支25mL无尘干净的

容量瓶中，它和无尘的纯水（100mL容量瓶）同时放入恒温水槽，待用。

4．溶液流出时间的测定：用移液管吸取10mL溶液注入粘度计，粘度测定如前。测得溶液流出时间t1。然后再移入5mL 溶剂，这时粘度计内的

溶液浓度是原来的2/3，将它混合均匀，并把溶液吸至a 线上方的球一半，洗两次，再用同法测定t 2。同样操作，再加入5mL 、10mL 、10mL 溶剂，分别测定t 3、t 4、t 5，填入表10-1。

试样__________________；溶剂_________________；浓度________________； 粘度计号码_________________；恒温___________________

表10-1 实验数据纪录

五、数据处理（外推法）

为作图方便，设溶液初始浓度为C 0，真实浓度0'c c c =，依次加入5mL 、5mL 、10mL 、10mL 溶剂稀释后的相对浓度各为2/3、1/2、1/3、1/4（以'c 表示）计算r η、r ηln 、'/ln c r η、sp η、'/c sp η填入表1内。如图1。作'/c sp η对'c （或'/ln c r η对'c ）图时，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。外推得到截距A ，那么特性粘数][η＝截

距A/初始浓度0

c 。已知 ，式中K 和α值查高聚物的特性粘数－分子量关系参数表可得；那么 ηM 可求出。 六、思考题

影响粘度法测定分子量准确性的因素有哪些？在实验中应注意哪些主要问题。

[]α

ηKM =