毛细管粘度计的原理培训课件

K，α通过查阅高分子物理书 册可以 查处文献值
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
3
高聚物在稀溶液中的粘度是它在流 动过程所存在的内摩擦的反映，这种 流动过程中的内摩擦主要有：溶剂分 子之间的内摩擦；高聚物分子与溶剂 分子间的内摩擦；以及高聚物分子间 的内摩擦。
其中溶剂分子之间的内摩擦又称 为纯溶剂的粘度，以 0 表示；三种内 摩擦的总和称为高聚物分子间的内摩 擦，以 表示。
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
13
用移液管分别由A管加入5ml、5ml、10ml、10ml的
30℃的甲苯，使溶液的浓度分别为C2、C3、C4、C5，每次稀 释，均要封闭Ｃ管，并用洗耳球从Ｂ管口多次吸溶液至１球， 以洗涤Ｂ管并使溶液均匀混合。恒温10分钟后，分别测量溶 液的流出时间t2、t3、t4、t5。
实验日期：
；恒温槽恒温温度： ℃。
甲苯
聚苯乙烯-甲苯 溶液（C0）
+5ml +5ml +10ml +10ml 甲苯 甲苯 甲苯 甲苯
t0(s)
t1(s)
t2(s) t3(s) t4(s) t5(s)
1
2
3
平均值
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
16
六、数据处理
1.计算 ； r、sp 、lnC r
11
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
12
四实验步骤
1.恒温水浴的调节 调节恒温槽温度至(30.0±0.1)℃，在粘度计的B
管和C管上都套上橡皮管，然后将其垂直放入恒温槽， 使水面完全浸没１球。 2. 溶液流出时间t的测定
用移液管从Ａ管加入已知浓度的聚苯乙烯-甲苯溶 液10ml。恒温15分钟，用弹簧夹夹住C管上的橡皮管， 用洗耳球从B管将溶液缓慢吸至1球，放开C管，让溶液 自由下落，当液面通过刻度线a时，打开秒表开始计时； 当液面通过刻度线b时，按停秒表。这就是溶液1的流 出时间t1。重复三次，三次的最大偏差应小于0.3s。
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
4
2.2特性粘数的测定原理
limSP []
C0 C
sp
0 0
r
1
根据实验，在足够稀的溶液中 有：
sp []k[]2C
C
lnr [][]2C
C
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
5
sp 或 ln r
C
C
[ ]
0
sp ~ C
C
ln r ~ C
C
C
测定不同浓度下的 ηsp 和ηr ，分别 用 ηsp/c和㏑ηr /c对浓度c作图得到 两条 直线，这两条直线相交的一点，就是特
2.温度波动直接影响溶液粘度的测定， 国家规定用粘度计测定相对分子质量 的恒温槽的温度波动为±0.05℃；
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
20
3.毛细管粘度计的选择，即毛细管的直 径、长度以及Ｅ球体积的选择，应根 据所用溶剂的粘度而定，使溶剂流出 时间在100s以上；
4. 在特性粘度测定过程中，有时并非操 作不慎才出现各种异常现象，而是高 聚物本身的结构及其在溶液中的形态 所致，目前尚不能清楚地解释产生这 些反常现象的原因。因此出现异常现 象时，以ηsp/C~C曲线且由截距求[η] 值；
性 粘数。
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
6
2.3黏度的 测试原理
当液体在毛细管粘度计内因重力作 用而流出时遵守泊塞勒（Poiseuille) 定律：
gh4rt mv 8lv 8lt
式中：ρ为液体的密度；l为毛细管长度；r为毛细管半径； t为流出时间；h为流经毛细管液体的平均液柱高度； g为重力加速度；v为流经毛细管的液体体积； m为与仪器的几何形状有关的常数，r/l<<1时，可取m=1。
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
23
九、重点难点
重点：粘度法测量高聚物分子量 的原理与方法。
难点：乌氏粘度计的使用方法。
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
24
、sp
C
2.作 图； lnr ~C、sp ~C
C
C
3.确定 [ ] 值；
4.计算聚苯乙烯-甲苯体系相对分子
质量；
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
17
正常状态
sp 或 ln r
C
C
sp ~ C
C
[ ]
0
1/25/2021
ln r ~ C
C
C g/100ml
、 关系 图 sp ~ C
C
lnr ~ C C
毛细管粘度计的原理
18
[ ] KM M [ ]
K
其中： 30 ℃时，K=7.2×10-3，α=0.72
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
19
七注意事项：
1.随着溶液浓度增加，高聚物分子之间 的距离逐渐缩短，因而分子间作用力 增大。当溶液浓度超过一定限度时， 高聚物溶液的ηsp/C~C、lnηr/C~C的 关系不成线性。因此测定时要求最浓 溶液和最稀溶液与溶剂的相对粘度ηr 在2.0~1.2之间；
8
三仪器药品
1. 乌氏黏度计； 2. 玻璃恒温水浴一套； 3. 秒表； 4. 移液管、吸耳球、容量瓶等； 5. 不同分子量的聚苯乙烯-甲苯体系溶液；
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
9
乌
CBA
氏
G
a
E
粘
b
度
计
（实物图片）
D F
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
10
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
7Biblioteka Baidu
对某一指定的粘度计而言，
令 ， ，则上式可写为： ghr4 8lv
mv 8 l
t
t
式中β<1，当t>100s时，等式右
边第二项可以忽略。溶液很稀时
ρ≈ρ0。这样，通过测定溶液和 溶剂的流出时间t和t0，就可求
r
0
t t0
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
一实验目的
1.掌握黏度法测定聚合物分子量 的 基本原理和 实验技术。
2.掌握测量原理和使用乌氏粘度 计测定聚苯乙烯-甲苯体系的 特性粘 数的方法并计算粘均分子量。
3.了解聚合物分子量的控制方法。
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
1
二实验原理
分子量是表征聚合物特征的重要参数 之一，高聚物的相对分子质量大小不一， 其摩尔质量常在103~107之间，黏度法测定 分子量是最常用的测定聚合物分子量的技 术。也是高分子物理实验中较为经典的实 验之一，以其设备简单，操作方便，实验 精度高受到了人们的欢迎。
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
14
五、实验记录
实验数据记录 室温：
℃
1.将所测的实验数据及计算结果填入下 表中。
原始溶液浓度C0(g/ml)
；
恒温温度
℃；
t0 =
s
黏度计型号______ k=____ α=_____
聚苯乙烯的合成配方________
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
15
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
2
2.1分子量测定原理
当高聚物、溶剂、温度等确定以后，
特性粘度值只与高聚物的相对分子质量M有 关。目前常用半经验的麦克非线性方程来求 得：
[]KM
式中：M----高聚物相对分子质量的平均值； K----比例常数； α----与高聚物在溶液中的形态有关的经验参数。
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
21
5.温度计和秒表的读数要注意其有效数字 6.甲苯废液要倒回回收瓶中，禁止倒进水 槽中。 7.粘度计要垂直浸入恒温槽中，实验中不 要振动粘度计
1/25/2021
毛细管粘度计的原理
22
八、思考题
1.试举例说明影响粘度测定的因素？粘度 计毛细管的粗细有何影响？
2.如果资料上查阅不到K ,α的值，如何测 定K,α？
3. 溶剂流出时间t0的测定 移取10ml同温度下的甲苯，由Ａ管注入粘度计中内，恒温 15min。用橡胶管封闭Ｃ管口，用洗耳球从Ｂ管吸溶剂使溶剂 上升至球１。然后同时松开Ｃ管和Ｂ管，使Ｂ管溶剂在重力 作用下流经毛细管。记录溶剂液面通过a标线到b标线所用时 间，重复三次，任意两次时间相关小于0.3s。