粘度法测定高聚物的相对分子质量(doc可编辑文档)

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0；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。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，即00sp而溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称为相对粘度，记作r，即0rr也是整个溶液的粘度行为，sp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rsp对于高分子溶液，增比粘度sp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/c比浓粘度；而lnsp/c对数粘度。r和sp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）lnηr/c＝[η]+β[η]2c（Ⅱ-26-2）这样以ηsp/c及lnηr/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，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MarkHouwink方程式表示：MK（Ⅱ-26-3）式中Ｋ为比例常数，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。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：ltVmlVthgr884（Ⅱ-26-4）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lr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tBAt（Ⅱ-26-5）式中1B，当st100时，等式右边第二项可以忽略。设溶液的密度与溶剂密度0近似相等。这样，通过测定溶液和溶剂的流出时间t和t0，就可求算r：00ttr（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）spClnrClnrCspC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。2.溶剂流出时间t0的定开启恒温水浴，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t0值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2.00，3.00，5.00，10.00mL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ccps/直线的截距作为[]。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，lnr，spcsp/和cr/ln并填入下表。恒温温度37℃。c(g/ml)t1/st2/st3/st平均/sln右旋糖苷（原溶液）0.020131.37131.27131.43131.361.340.29490.3417.1514.75加水2.0ml0.017125.38125.3125.26125.311.280.24350.2816.5414.61加水3.0ml0.013117.84117.88117.72117.811.210.19040.2115.7314.28加水5.0ml0.010112.68112.72112.41112.601.150.14080.1515.1214.08加水10.0ml0.007107.68107.84107.73107.751.100.09240.1014.5213.86蒸馏水（蒸馏水）097.8697.6597.9197.812.作ccps/计lnccr/图，并外推c=0，求出sprcsp/cr/lnr0.0060.0080.0100.0120.0140.0160.0180.0200.02214.515.015.516.016.517.017.513.814.014.214.414.614.815.015.215.415.615.816.016.216.416.616.817.0Y=13.09936+202.4359XYAxisTitleXAxisTitleY=13.37628+70.12821X=13.09936[M]=4.18981)141.0/10.13()/]([4610046100K问题与讨论1.乌氏粘度计中的C管的作用是什么？能否去除C管改为双管粘度计使用？答：C管的作用是形成气承悬液柱。不能去除C管改为双管粘度计，因为没有了C管，就成了连通器，不断稀释之后会导致粘度计内液体量不一样，这样在测定液体流出时间时就不能处在相同的条件之下，因而没有可比性。只有形成了气承悬液柱，使流出液体上下方均处在大气环境下，测定的数据才具有可比性。2.粘度计毛细管的粗细对实验结果有何影响?答：粘度计毛细管的过粗，液体流出时间就会过短，那么使用Poisuille公式时就无法近似，也就无法用时间的比值来代替粘度；如果毛细管过细，容易造成堵塞，导致实验失败。3.为什么用［η］来求算高聚物的分子量?它和纯溶剂粘度有无区别?答:特征黏度反映了在无限稀溶液中,溶剂分子与高分子间的内摩擦效应,它决定于溶剂的性质和聚合物分子的形态及大小;而纯溶剂黏度反映了溶剂分子间的内摩擦力效应,所以二者值不同4.乌贝路德黏度计为什么一定要竖直放置？答：使溶液在重力的作用下流出，减少溶液在流动时与器壁之间的内摩擦，从而提高实验的准确度。5.用黏度法测定高聚物的相对分子质量时，高聚物溶液流经毛细管的时间为什么要大于100s？答：对于某一给定毛细管黏度计，在η/ρ=A∙t-B/t中，当B1，t100s时，第二项可忽略，因此要求时间要大于100s。.