聚合物分子量的的测定—粘度法

实验 聚合物分子量的测定---粘度法

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），但最简单、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“ ”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：

(7-1)

式中: ［η］－特性粘数； k,α--与温度和溶剂有关的常数； —聚合物的粘均分子量。

若设溶剂的粘度为η0,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η，则聚合物溶液粘度与浓度间有如下关系： (7-2) (7-3)

以ηSP /c,Inηr/c 对c 作图，外推直线至c 为0（参考图7－1）求[η]，即

(7-4)

图7-1 特性粘数[η]的求法

由于k、α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、α有确定的数值。例如，30℃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： (7-5)

即: (7-6)

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，求出聚合物的粘均分子量。

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：

(7-7)

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。

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，秒表，吸耳球，恒温箱，移液管，容量瓶。

2．药品

聚丙烯酰胺（工业品），硝酸钠（分析纯），蒸馏水。

四.实验步骤

1．测定溶液的t0

用移液管移取20mL/L 硝酸钠溶液由支管3 加到已洗净、烘干的粘度计的球9 中，然后将粘度计固定在已调至30℃的恒温槽中，恒温约15min，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。重复数次，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t0。测定后，将粘度计的溶液倒出，先后用自来水、蒸馏水洗净，然后烘干、备用。

2．测定不同浓度的聚丙烯酰胺溶液的t

用移液管将10mL 浓度为0.4g/100mL 的聚丙烯酰胺溶液和10mL 2mol/L 硝酸钠（为什么用2mol/L 硝酸钠而不是1mol/L 硝酸钠）经支管3 加入已洗净、烘干的粘度计的球9 中。摇动球9，使加入的溶液均匀混合。然后将粘度计固定在30℃的恒温槽中，恒温约15min 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t1。

用同样的方法，依次向球9 加入10mL、10mL、20mL、20mL、1mol／L 硝酸钠溶液（为什么用1mol/L 硝酸钠而不是2mol/L 硝酸钠？）进行稀释，每稀释一次，都要摇匀，并测该浓度的聚丙烯酰胺溶液的液面流经4 与6 两刻度的时间。由此得t2、t3、t4、t5。