粘度法测定不同牌号的聚乙烯醇的相对分子质量实验报告

实验日期2015.3.13成绩同组人×××（2）、×××（3）、×××（4）、×××（5）、×××（6）闽南师范大学应用化学专业实验报告题目：粘度法测定不同牌号的聚乙烯醇的相对分子质量应化×××B1组0前言实验目的：1、测定不同牌号的聚乙烯醇的相对平均分子质量。2、掌握用乌氏粘度计测定溶液的原理和方法。实验原理：在高聚物的研究中，相对分子质量是一个不可缺少的重要数据。因为它不仅反映了高聚物分子的大小，并且直接关系到高聚物的物理性能。但与一般的无机物或低分子的有机物不同，高聚物多是相对分子质量不等的混合物，因此通常测得的相对分子质量是一个平均值。高聚物相对分子质量的测定方法很多，比较起来，粘度法设备简单，操作方便，并有很好的实验精度，是常用的方法之一。又由于稀溶液的密度与溶剂密度近似相等,在这些近似条件下,可将相对粘度ηr写成:增比粘度为:特性粘数值与浓度无关，量纲是浓度的倒数。聚合物溶液特性粘数与聚合物分子量的关系以往大量的实验证明，对于给定聚合物在给定的溶剂和温度下，特性粘数[η]的数值仅由给定聚合物的分子量所决定，[η]与给定聚合物的粘均分子量Mh的关系可以由Mark-Houwink方程表示：其中：K——比例常数；α——扩张因子，与溶液中聚合物分子链的形态有关；00ttr100rspMh——粘均分子量。K、α与温度、聚合物种类和溶剂性质有关，K值受温度的影响较明显，而α值主要取决于聚合物分子链线团在溶剂中舒展的程度，一般介于0.5～1.0之间。在一定温度时，对给定的聚合物-溶剂体系，一定的分子量范围内K、α为一常数，[η]只与分子量大小有关。K、α值可从有关手册中查到，或采用几个标准试样由上式进行确定，标准试样的分子量由绝对方法（如渗透压和光散射法等）确定。如聚乙烯醇的水溶液在25℃时，α=0.76，K=0.02mL/g；在30℃时，α=0.64，K=0.0666mL/g。[1]聚合物溶液粘度与溶液浓度间的关系在一定温度下，聚合物溶液粘度对浓度有一定依赖关系。描述溶液粘度的浓度依赖性的公式很多，而应用较多的有：哈金斯（Huggins）方程以及克拉默（Kraemer）方程对于给定的聚合物在给定温度和溶剂时，k＇、β应是常数，其中k＇称为哈金斯（Huggins）常数。它表示溶液中聚合物分子链线团间、聚合物分子链线团与溶剂分子间的相互作用，k＇值一般说来对分子量并不敏感。对于线形柔性链聚合物-良溶剂体系，k＇=0.3～0.4，k＇+β=0.5。用1nηr/c对c的图外推和用ηsp/c对c的图外推可得到共同的截矩-特性粘度[η]，如图1所示.图1.1nηr/c和ηsp/c对c作图上述作图求特性粘度[η]的方法称为稀释法或外推法，结果较为可靠。但在实际工作中，往往由于试样少，或要测定大量同品种的试样，由于实验中存在一定误差，交点可能在前，也可能在后，也有可能两者不相交，出现这种情况，就以ηsp/C对C作图求出[η]。1实验方案1.1实验材料实验仪器：SYP-3型恒温水浴；乌氏粘度计；10mL移液管3支；秒表一只；洗耳球一个；止水夹2个；乳胶管2个。实验试剂：正丁醇（A.R.）；聚乙烯醇；去离子水。1.2实验流程与步骤实验步骤：（1）打开恒温槽，设定温度为30.0±0.01℃。将乌氏粘度计（如图2）在恒温槽中恒温10min（注意垂直放置）。（2）溶液流出时间测定在C,B管上均套上，将粘度计垂直放入恒温槽内，使G球完全浸入水浴中。用移液管取10mL聚乙烯醇水溶液（5.000g/L），由A管加入粘度计内，由B管口滴入2滴正丁醇以消泡。恒温10min。用止水夹夹紧C管乳胶管，使C管不透气，用洗耳球在B管的上端吸气，将水从F球经D球、毛细管、E球抽至G球一半处；松开C管上夹子，使其通气，此时D球内溶液回入F球，使毛细管以上的液体悬空；毛细管以上的液体下落，当凹液面最低处流经刻度a线时，立刻按下秒表开始计时，至b处则停止计时。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0.4s，取平均值，即为t1值。（3）不同浓度溶液流出时间的测定向粘度计中依次加入4.00，4.00，4.00，4.00mL去离子水，补加的水不能超过D球，用上述方法分别测量不同浓度时粘度计垂直放置的t值。每次稀释后用洗耳球将液体混匀2min，并多次抽洗粘度的E球和G球以及毛细管部分。（4）溶剂（水）流出时间他t0的测定倒出粘度计中的溶液，先用自来水冲洗粘度计多次。再用蒸馏水洗10次以上，每洗一次都要将水流经毛细管，保证毛细管洗干净。向粘度计内注入纯水20mL，恒温5min后按照上述方法进行测定，重复测定三次，偏差小于0.4s，取平均值，即为t0值。（5）清洗仪器关闭电源，清洗移液管和粘度计多次，特别冲洗干净毛细管，用纯水注满粘度计，实验完毕。整理桌面卫生。1.3分析条件与方法条件：30.00℃恒温条件下方法：采用作图法的外推法利用Huggins和Kramer两根直线方程作图，一根是以ηsp/C对C作图，外推到C→0的截距值，另一根是1nηr/C对C作图，外推到C→0的截距值，两根线应汇合于一点，如果实验产生误差，交点可能在前，也可能在后，也有可能两者不相交，出现这种情况，就以ηsp/C对C作图求出[η]。[1]2实验数据处理2.1原始数据表一B1组数据项目流出时间/min123聚乙烯醇12mL1'58171'58211'5796聚乙烯醇12mL+水4mL1'51791'51641'5184聚乙烯醇12mL+水8mL1'48411'48421'4852聚乙烯醇12mL+水12mL1'47141'47521'4774聚乙烯醇12mL+水16mL1'43421'43421'4309溶剂（水）20mL1'35751'35971'3575表二B2组数据项目流出时间/min123聚乙烯醇12mL2'12332'12442'1265聚乙烯醇12mL+水4mL1'58501'58801'5857聚乙烯醇12mL+水8mL1'51881'52071'5208聚乙烯醇12mL+水12mL1'46811'47181'4697聚乙烯醇12mL+水16mL1'44671'44711'4450溶剂（水）20mL1'26641'26631'2628表三B3组数据项目流出时间/min123聚乙烯醇12mL2'4172'4172'419聚乙烯醇12mL+水4mL2'1932'1922'194聚乙烯醇12mL+水8mL2'0822'0842'083聚乙烯醇12mL+水12mL2'0142'0182'015聚乙烯醇12mL+水16mL1'5771'5761'575溶剂（水）20mL1'3581'3611'3562.2数据处理过程以表一B1组的数据为例，进行计算以浓度C=5.000g/L为例计算，t11=118.17s，t12=118.21s，t13=117.96s，t01=95.75s，t02=95.97s，t03=95.75s，查表得：30℃时，α=0.64，k=0.0666mL/g=0.0000666L/g所以t1=（t11+t12+t13）=118.11s，t0=（t01+t02+t03）=95.82sηr=t1/t0=118.11/95.82=1.2326ηsp=ηr-1=1.2326-1=0.2326ηsp/C=0.2326/5.000=0.0465L/g1nηr=ln1.2326=0.20911nηr/C=0.2091/5.000=0.0418L/g同理可求出C=3.750g/L，3.000g/L，2.500g/L，2.143g/L时的t，ηr，ηsp，ηsp/C，ηr，1nηr/C值。得出下表四：表四B1数据处理汇总时间/s浓度C（g/L）123平均tηr=t/t0ηsp=ηr-1ηsp/C（L/g）1nηr1nηr/C（L/g）5.000118.17118.21117.96118.111.23260.23260.04650.20910.04183.750111.79111.64111.84111.761.16630.16630.04430.15380.04103.000108.41108.42108.52108.451.13180.13180.04390.12380.04132.500107.14107.52107.74107.471.12150.12150.04860.11470.04592.143103.42103.42103.09103.311.07810.07810.03650.07520.03510.00095.7595.9795.7595.8210-0-根据表中数据，以C为横坐标，ηsp/C，1nηr/C为纵坐标，作ηsp/C-C和1nηr/C-C的线性关系图如下图所示：由图可知，两直线的截距不相等，所以取ηsp/C-C得截距得特性粘度[η]=0.0379由得0.0379=0.0000666Mη^0.64计算得Mη=20181.12同理由表二B2组的数据也可以得出表五的数据，然后绘出图二，求出[η]=0.088，Mη=75261.99同理由表三B3组的数据也可以得出表六的数据，然后绘出图三，求出[η]=0.0798，Mη=64595.322.3数据处理结果汇总表四B1数据处理汇总(1788)时间/s浓度C（g/L）123平均tηr=t/t0ηsp=ηr-1ηsp/C（L/g）1nηr1nηr/C（L/g）5.000118.17118.21117.96118.111.23260.23260.04650.20910.04183.750111.79111.64111.84111.761.16630.16630.04430.15380.04103.000108.41108.42108.52108.451.13180.13180.04390.12380.04132.500107.14107.52107.74107.471.12150.12150.04860.11470.04592.143103.42103.42103.09103.311.07810.07810.03650.07520.03510.00095.7595.9795.7595.8210-0-y=0.0018x+0.0379R²=0.2071y=0.0008x+0.0383R²=0.05950.02000.03000.04000.05000.0600-1.0000.0001.0002.0003.0004.0005.0006.000图一B1数据ηsp/C1nηr/C[η]=0.0379，Mη=20181.12表五B2数据处理汇总(1799)时间/s浓度C（g/L）123平均tηr=t/t0ηsp=ηr-1ηsp/C（L/g）1nηr1nηr/C（L/g）5.000132.33132.44132.65132.471.53120.53120.10620.42600.08523.750118.5118.8118.57118.621.37110.37110.09900.31560.08423.000111.88112.07112.08112.011.29470.29470.09820.25830.08612.500106.81107.18106.97106.991.23660.23660.09460.21240.08492.143104.67104.71104.5104.631.20930.20930.09770.19010.08870.00086.6486.6386.2886.5210-0-[η]=0.088，Mη=75261.99y=0.0018x+0.0379R²=0.2071y=0.0008x+0.0383R²=0.05950.02000.03000.04000.05000.0600-1.0000.0001.0002.0003.0004.0005.0006.000图一B1数据ηsp/C1nηr/Cy=0.0034x+0.088R²=0.8106y=-0.0009x+0.0887R²=