粘度法测定高聚物的相对分子质量

实验名称：物化实验 气压：101.325Kpa 温度：25℃

粘度法测定高聚物的相对分子质量

实验目的

1. 测定右旋糖苷的平均相对分子质量。

2. 掌握用乌贝路德（Ubbelohde ）黏度剂测定粘度的方法。

实验原理

用黏度法求得的平均相对分子质量称为黏均分子质量。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。其中因溶剂分子之间的内摩擦表现出来的粘度叫纯溶剂粘度，记作0η；此外还有高聚物分子之间的内摩擦，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粘度η。在同一温度下，其溶液粘度增加的分数，称为增比粘度，记作sp η，即

ηηηη-=

sp

而溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称为相对粘度，记作r η，即 0

ηη

η=

r r η也是整个溶液的粘度行为，sp η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

110

-=-=

r sp ηηη

η 对于高分子溶液，增比粘度sp η往往随溶液的浓度c 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sp η/c 比浓粘度；而ln sp η/c 对数粘度。r η和sp η都是无因次的量。因为根据实验，在足够稀的溶液中有：

ηsp /c ＝[η]＋k[η]2c （Ⅱ-26-1） ln ηr /c ＝[η]+β[η]2c （Ⅱ-26-2） 这样以ηsp /c 及ln ηr /c 对c 作图得两条直线，这两条直线在纵坐标轴上交于一点(如图1所示)，可求出[η]数值。

若温度和溶剂已确定，[]η的数值只与高 聚物平均相对分子质量M 有关，它们之 间的半经验关系可用Mark Houwink 方程式 表示：

[]αηM K ⋅= （Ⅱ-26-3）

式中Ｋ为比例常数，α是与分子形状有关的 经验常数。它们都与温度、聚合物、溶剂性质有关， 在一定的相对分子质量范围内与相对分子质量无关。

本实验采用毛细管粘度计测定高分子的[]η。

当液体在毛细管粘度计内因重力作用而流出时遵守泊稷叶定律：

lt

V m lV t hgr ππρη884-= （Ⅱ-26-4） 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

的平均液柱高度；g 为重力加速度；V 是流经毛细管的液体体积；m 是与仪器的几何形状有关的常数，在

1<

r

时，可取m=1。 对某一支指定的粘度计而言，式（Ⅱ-26-4）可改写为

t

B

At -=ρη （Ⅱ-26-5） 式中1时，等式右边第二项可以忽略。设溶液的密度ρ与溶剂密度0ρ近似相等。这样，通过测定溶液和溶剂的流出时间t 和t 0，就可求算r η：

0t t

r ==

ηηη （Ⅱ-26-6） 仪器与试计

乌氏粘度计 1支 恒温水浴 1套

移液管(10mL) 2只 秒表 1块 洗耳球 1个 二次蒸馏水 已配好浓度的右旋糖苷（0.06g/ml ）

ln r ηsp C

η或C

图1 外推法求[η]值

实验步骤

1.粘度计的洗涤

先将洗液灌入粘度计内，并使其反复流过毛细管部分。然后将洗液倒入专用瓶中，再顺次用自来水、过滤过的蒸馏水洗涤干净。容量瓶、移液管也都应。

的定

2.溶剂流出时间t

开启恒温水浴，恒温至37℃。并将黏度计垂直安装在恒温水浴中（G 球及以下部位均浸在水中），用移液管吸10mL过滤过的蒸馏水，从A管注入粘度计F球内，恒温10min，在C管和B管的上端套上干燥清洁橡皮管，并用夹子夹住C管上的橡皮管下端，使其不通大气。用洗尔球在B管的上端吸气，将水从F球经D球、毛细管、E球抽至G球中部，取下洗尔球，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，当凹液面最低处流经刻度a线时，立刻按下秒表开始记时，至b处则停止记时。记下液体流经

a、b之间所需的时间。重复测定三次（偏差小于0.2s），取其平均值，即为

值

t

3.溶液流出时间的测定

取出粘度计，倾去其中的水，加入少量的无水酒精润洗黏度计，甩干。

用移液管吸取10mL右旋糖苷溶液，注入粘度计内，同上法，安装粘度计，测定溶液的流出时间t。然后依次加入2.00，3.00，5.00，10.00 mL蒸馏水。

每次稀释后，先在C管处用洗耳球打气，使溶液混合均匀。然后将稀释液多次抽洗黏度的E球和G球及毛细管部分，使粘度计内各处溶液的浓度相等，按同样方法进行测定。注意：溶液要恒温10分钟。

4.粘度计的最后清洗处理

测完后，倾尽粘度计内的溶液，依次用自来水、蒸馏水洗净。再加上少量的无水酒精，用电吹风吹干。将黏度计放入盛放黏度计的盒中。

注意事项

1.粘度计必须洁净，高聚物溶液中若有絮状物不能将它移入粘度计中，过

滤后方能使用。

2.往黏度计内加入溶液时，溶液不能流到黏度计的壁上，待测溶液在黏度

计内不能有气泡。

3. 每次改变浓度后一定要混合均匀，并抽吸E 球、G 球和毛细管。抽抽吸

溶液时注意速度，不要在毛细管内形成气泡。

4. 实验过程中恒温槽的温度要恒定，溶液每次稀释恒温后才能测量。

5. )粘度计要垂直放置。实验过程中不要振动粘度计，否则会影响结果的准

确性。

6. 高聚物在溶剂中溶解缓慢，配制溶液时必须保证其完全溶解，否则会影

响溶液起始浓度，而导致结果偏低。

7. 若作图时两直线不能在纵轴上交于一点，则取c c p s -/η直线的截距作为

[η]。

数据记录与处理

1. 根据实验对不同浓度溶液测出的相应留出时间计算，r η，ln r η，sp η

c sp /η和c r /ln η并填入下表。

恒温温度37℃。

c(g/

ml) t 1/s t 2/s t 3/s t 平均/s

ln

右旋糖苷（原溶液） 0.020 131.37 131.27 131.43 131.36 1.34 0.2949 0.34 17.15

14.7

5 加水2.0ml 0.017 125.38 125.3 125.2

6 125.31 1.28 0.2435 0.28 16.5

4

14.61 加水3.0ml 0.013 117.84 117.88 117.72 117.81 1.21 0.1904 0.21 15.7

3

14.28 加水5.0ml 0.010 112.68 112.72 112.41 112.60 1.15 0.1408 0.15 15.1

2

14.08 加水10.0ml 0.007 107.68

107.84 107.73 107.75 1.10 0.0924 0.10 14.5

2 13.86

蒸馏水（蒸馏水）

0 97.86

97.65 97.91

97.81

2. 作c c p s -/η计ln c c r -/η图，并外推c=0，求出[]η

sp

ηr

ηc sp /ηc r /ln ηr η