黏度法测定聚乙二醇的平均相对分子质量3

黏度法测定聚乙二醇的平均相对分子质量

姓名：学号：

班级：2012级化学2班指导教师：

一、实验目的

1、掌握用乌贝路德（Ubbelohde）黏度计测定黏度的原理和方法。

2、测定聚乙二醇的平均相对分子质量。

二、实验原理

黏度是指液体对流动所表现的阻力，这种力反抗液体中邻接部分的相对移动，因此可看作是一种内摩擦。高聚物稀溶液的黏度，主要反映了液体在流动时存在着内摩擦。其中，因溶剂分子之间的内摩擦表现出来的黏度叫纯溶剂黏度，记作η0 ；此外还有高聚物分子相互之间的内摩擦，以及高分子与溶剂分子之间的内摩擦，三者之总和表现为溶液的黏度η。同一温度下，一般来说η > η0。相对于溶剂，其溶液黏度增加的分数，称为增比黏度，记作ηsp ，即ηsp =（η-η0）/η0，

而溶液黏度与纯溶剂黏度的比值称为相对黏度，记作ηr，即ηr = η / η0ηr也是整个溶液的黏度行为，ηsp则意味着已扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应。两者关系为：ηsp = η / η0-1= ηr-1。

对于高分子溶液，增比黏度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黏度，即ηsp / c 称为比浓粘度；而ln ηr / c 则成为比浓对数粘度。ηr和ηsp都是无因次的量。

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相隔极远，其相互干扰可以忽略不计。这时溶液所呈现出的黏度行为基本上反映了高聚物分子与溶剂分子之间的内摩擦。这一黏度的极限值记为lim ηsp/c =[η]，[η]被称为特性黏度，其值与浓度无关。

实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，[η]的数值只与高聚物平均相

有关，它们之间的半经验关系可用Mark Houwink方程式表对分子质量M

（平均）

α

示：[η]=KM

平均

。测定高分子的[η]时，用毛细管黏度计最黏度法只能测定[η]求算出M

平均

为方便。当液体在毛细管黏度计内因重力作用而流出时遵守泊肃叶（Poiseuille）

定律：

η/ρ=Π hgr4t /（8lV ）- mV/（8Πlt）

式中ρ为液体的密度；l是毛细管长度；r是毛细管半径；t是流出时间；h 是流经毛细管液体平均液柱高度；g为重力加速度；V是流经毛细管液体的体积；m是与仪器的几何形状有关的常数。

对于某一支指定的黏度计而言，令α=Π hgr4t /（8lV ），β= mV /（8Πlt），则上式可改为η/ρ=αt-β/t 式中β<1，当t>100s时，等式右边第二项可以忽略。设溶液的密度ρ与溶剂密度ρ0近似相等。这样，通过分别测定溶液和溶剂的流出时间t和t0，就可算出ηr：ηr=η/η0=t/t0

进而可分别计算得到ηsp、ηsp/c值。配置一系列不同浓度的溶液分别进行测定，以ηsp/c为纵坐标，c为横坐标作图，得到一条直线，外推到c=0处，其截距

即为[η]，代入[η]=KM

平均α（K，α已知），即可得到高聚物的M

平均

。

三、实验仪器及试剂

实验仪器：乌氏黏度计、恒温水浴装置、烧杯、移液管、秒表、洗耳球

实验试剂：4% 聚乙二醇溶液

四、实验步骤

1、溶剂流出时间t0的测定

开启恒温水浴和搅拌器电源，调节水温为25℃。先在黏度计的C管和B管的上端套上干燥清洁的橡皮管，在铁架台上调节好黏度计的垂直度和高度，然后将黏度计安放在恒温水浴中。从A管加入10 mL左右的蒸馏水，并用夹子夹住C管上的橡皮管下端，使其不通大气。在B管的橡皮管口用洗耳球将水从F球经D球、毛细管、E球抽至G球中部，取下洗耳球，同时松开C管上夹子，使其通大气。此时溶液顺毛细管而流下，当液面流经上刻度线时，立刻按下秒表开始计时，至下刻度线处则停止计时。记下液体流经上下刻度线所需的时间t0。

2、溶液流出时间的测定

取出黏度计，倾去其中的水，加入少量的聚乙二醇润洗黏度计。用同样的方法安装调节好黏度计，用移液管吸取10.0 mL质量分数为0.04的聚乙二醇水溶液小心注入黏度计内，在溶液恒温过程中，应用溶液润洗毛细管后在测定溶液的流出时间t。然后依次分别小心加入5.0 mL、10.0 mL的蒸馏水，按上述方法分

别测量不同浓度时的t值。每次稀释后都要将溶液在F球中充分搅拌，使黏度计内各处溶液的浓度相等，而且须恒温。

取出粘度计，倾去其中的溶液，润洗粘度计，烘干。用移液管移取5.0 mL 质量分数为0.04的聚乙二醇水溶液小心注入黏度计内，分别小心加入5.0 mL、

10.0 mL的蒸馏水。按上述方法分别测量不同浓度的t值。

五、实验数据记录与处理

1、实验数据记录（实验温度：T=25℃）

由实验测得纯溶剂水的流出时间t0=87s

编号 1 2 3 4 5

溶液量（mL）10.00 10.00 10.00 5.00 5.00 溶剂量（mL）0.00 5.00 10.00 10.00 15.00 溶液浓度c 0.040 0.033 0.029 0.022 0.0125 t（s）103 99 95 93 91 ηr 1.1839 1.1379 1.0920 1.0690 1.0460 Ln ηr /c 3.3877 3.5404 3.6285 4.3414 4.4270 ηsp0.1839 0.1379 0.0920 0.0690 0.0460 ηsp/c 4.5975 4.1788 3.1724 3.1364 3.6800 2、以ln ηr/c对c作图:

由ln ηr/c-c图象可知：截距[η]=5.0434 ；

3、计算聚乙二醇的平均相对分子质量。

已知：25℃时聚乙二醇的常数K=1.56*10-3，α=0.5。