聚合物分子量的测定——粘度法

中国石油大学化学原理II 实验报告

实验日期：_成绩:

班级：_学号： _姓名：_教师： ___________ 同组者： — _ _________

聚合物分子量的测定 一黏度法

一. 实验目的

学会一种测定分子量的方法

二. 实验原理

由于聚合物具有多分散性，所以聚合物的分子量是一个平均值。有许多测定 分子量的方法（如光散射法、渗透压法、超速离心法、端基分析法等），但简单、 而使用范围又广的是粘度法。由粘度法测得的聚合物的分子量叫粘均分子量， 以 “M v ”表示。粘度法又分多点法和一点法：

1、多点法多点法测定聚合物粘均分子量的计算依据是：

[]=kiM7

（7-1）

式中：[耳]—特性粘数；

k,

a --与温度和溶剂有关的常数；

M --聚合物的粘均分子质量；

若设溶剂的粘度为

n 0,聚合物溶液浓度为c （100mL 所含聚合物的克数

表示）时的粘度为

n ，则聚合物溶液粘度与浓度间有如下关系:

k[

"

以

n sp/c. In n r/c 对c 作图，外推直线至c 为0 （参考图7— 1）求同，即、

[p lim s

^ = lim 匸

c ―、

0 c

C T 0

c

(7-2)

L = ln(

/ 0

)珂「订]

2c

c

(7-3)

(7-4)

图7-1特性粘数[]的求法

由于k 、

a 是与温度、溶剂有关的常数，所以对一定温度和特定的溶剂，k 、

a 有确定的数值。例如，30C 时，以1mol/L 硝酸钠溶液作溶剂，用粘度法测定

聚丙烯酰胺粘均分子量的经验式可表示如下：

4

------ 2/3 []=3.73 10 M

（7-5）

即：

1.40*1 旳严

（7-6）

求出聚合物的粘均分子量M v

2、单点法对低浓度的聚合物溶液，其特性粘数可由下式计算

实验时，只要测定一个低浓度的聚合物溶液的相对粘度，即可由式

7-7求

得所测试样的特性粘数。

本实验采用如图7-2所示的乌氏粘度计测定聚合物溶液在不同浓度下的粘 度。这种粘度计的具体用法参考下述步骤

1

[=(SP ln r )

(7-7)

因此，只要测定不同浓度下聚合物溶液的粘度,

即可通过上述的数据处理,

图7-2乌氏粘度计

1, 2, 3—支管；5, 8, 9—玻璃管；4, 6 —刻度；7—毛细管

三.仪器与药品

1 .仪器

乌氏粘度计，玻璃恒温水浴装置一套，秒表，吸耳球，量筒，等。

2. 药品

0.01g/100mL聚丙烯酰胺溶液，1mol/L硝酸钠溶液，蒸馏水。

四.实验步骤

(1)打开温度控制仪电源，将温度设为30r。调节电动搅拌机调速开关，使搅拌机以适当的速度匀速转动，使玻璃缸中各处的水温均匀。

(2)玻璃缸中水的温度升至30C后，将乌氏粘度计固定在铁架台夹子上，使粘度计上端玻璃球浸没在水中。调整乌氏粘度计，使其在水中垂直。注意，在调整过程中，不要使乌氏粘度计碰到搅拌棒或者玻璃缸壁，以免破碎。

(3)用量筒量取1mol/L硝酸钠溶液15mL由支管3加到已洗净、烘干的粘度计的球9中，然后将粘度计在已调至30C的玻璃缸中，恒温约10min,即可按下述方法测定：先用左手的拇指和中指将粘度计的支管1捏住，用食指将支管1的管口堵住；然后用洗耳球从支管2的管口将溶液吸至刻度4以上的粗直径部分，在将食指松开的同时将洗耳球从管口移开，这时球8 中的溶液因支管1通大气即迅速流回球9,而支管2中的刻度4以上的溶液则通过毛细管7慢慢流回球9,用秒表测定溶液液面经过刻度4与6所需要的时间；重复3-5次，

取平均值，作为1mol/L硝酸钠溶液的液面流经粘度计4与6两刻度的时间t o；测定后，将粘度计的溶液倒出回收，先后用自来水、蒸馏水洗净，然后烘干、备用。

（4）用量筒量取0.01g/100mL聚丙烯酰胺溶液10mL左右，经支管3加入已洗净、烘干的粘度计的球9中，用洗耳球将溶液吸至刻度线6以上，然后松开胶皮管，用洗耳球将溶液吹下，重复三次，对乌氏粘度计进行清洗。清洗结束后，将废液倒入废液回收瓶中进行回收（5）用量筒量取0.01g/100mL聚丙烯酰胺溶液15mL经支管3加入经聚合物溶液润洗的乌氏粘度计的球9中，然后将粘度计固定在30C的恒温槽中，恒温约10min后，用上述方法测定聚丙烯酰胺溶液的液面流经4与6两刻度间的时间匕，重复3-5次，取平均值t。

（6）全部测定结束后，将球9的溶液倒出，先后用自来水、蒸馏水洗净，然后烘干，备下次使用。

五.结果处理

计算各溶液的浓度c及』（即口0）及也丄（即^^包如）的数值。

c ct0 c c

n ln n .

1、以』、一L对c作图，将直线外推至浓度为0处，从两直线的交点求

c c

得〔n〕

2、由〔n〕计算聚丙烯酰胺的粘均分子量M v。

3、用最后一点（溶液浓度最稀的点）的粘度，用一点法求出特性粘数，并与外推求得的特性粘数作比较，说明一点法是否适用。

测得数据如下表:

[]=丄（sp In r ）二竺竺二 7.255 2c 2

M V = 1.40 105[ ]3/2 = 1.40 1 05 7. 2553/2 = 2. 74 1 06

故PA 啲相对分子质量为2. 74

106

六. 思考题

1. 总结聚合物分子量的测定方法，并说明各方法的适用范围。

答：聚合物分子量的测定方法有光散射法、渗透压法、超速离心法、端基分 析法、粘度法等，其

中粘度法测量范围最广。

适用范围如下表所示：

2 粘度法测定聚合物的分子量时为什么要加硝酸钠？用其他的盐可以否？ 答：因为聚丙烯酰胺

不能用水作溶剂，可以用盐溶液。在低浓度下，聚电解 质溶液中高分子链互相之间由于带同重点和相互排斥，

使分子链过度延伸，导致

粘度增加过大；加入硝酸钠，会中和高分子上带的电荷，从而使年度测量更准确。 其他小分子的可以中和高分子所带电荷的也可以。

3 用多点法测定分子量时，聚合物的浓度应如何决定？

答：应该由溶剂与聚合物的量决定。

In r

c

SP

t —to c ct

76. 96 _ 71. 48

0. 01 76. 96

二 7. 12

ln （t /t 。）

c

ln （ 76. 96 / 71.48）

二 7. 39