1、粘度法測定水溶性高聚物相對分子質量目的要求掌握粘度法測定聚合物分子量的基本原理。掌握用烏氏粘度計測定高聚物稀溶液粘度的實驗技術及數據處理方法。原理單體分子經加聚或縮聚過程便可合成高聚物。 高聚物溶液由于其分子鏈長度 遠大于溶劑分子，液體分子有流動或有相對運動時， 會產生內摩擦阻力。內摩擦 阻力越大，表現出來的粘度就越大，而且與聚合物的結構、溶液濃度、溶劑性質、 溫度以及壓力等因素有關。聚合物溶液粘度的變化，一般采用下列有關的粘度量 進行描述。(1) 粘度比(相對粘度)用 r表示。如果純溶劑的粘度為 0，相同溫度下溶液的粘度為，則r=(1- 1)0(2) 粘度相對增量(增比粘度)用 sp表示。是

2、相對于溶劑來說，溶液粘度增加的分數sp= = r-1(1- 2)0sp與溶液濃度有關，一般隨質量濃度C的增加而增加(3) 粘數(比濃粘度)對高分子聚合物溶液，粘度相對增量往往隨溶液濃 度的增加而增大，因此常用其與濃度C之比來表示溶液的粘度，稱為 粘數，即c c(1- 3)(4) 對數粘數(比濃對數粘度)是粘度比的自然對數與濃度之比，即ln r = ln(1+ sp)cc(1-4)單位為濃度的倒數，常用ml/g表示。(5) 極限粘度(特性粘度)定義為粘數s/ c或對數粘數In / c在無限稀釋時的外推值，用表示，即In=lim = lim r（1-5）c 已 c稱為極限粘數，又稱特性粘數，其值與

3、濃度無關，量綱是濃度的倒數實驗證明，對于給定的聚合物在給定的溶劑和溫度下，的數值僅由試 樣的摩爾質量M所決定。與高聚物摩爾質量之間的關系，通常用帶有 兩個參數的Mark Houwink經驗方程式來表示：即叫=K式中：K比例常數；a 擴張因子，與溶液中聚合物分子的形態有關;M粘均摩爾質量K :與溫度、聚合物的種類和溶劑性質有關， K值受溫度影響較大，而: 值主要取決于高分子線團在溶劑中舒展的程度，一般介于 0.51.0之間。在一 定溫度時，對給定的聚合物-溶劑體系，一定的分子量范圍內 K、為一常數,只與摩爾質量大小有關。K、值可從有關手冊中查到（附錄），或采用 幾個標準樣品根據式（1-6）進行確

4、定，標準樣品的摩爾質量可由絕對方法（如滲 透壓和光散射法等）確定。在一定溫度下，聚合物溶液粘度對濃度有一定的依賴關系。描述溶液粘度與濃度關系的方程式很多，應用較多的有：哈金斯（Huggi ns）方程= + k 2cC（1-7）和克拉默（Kraemer）方程In r-2r = -2cc對于給定的聚合物在給定溫度和溶劑時，k、：應是常數，其中k稱為哈金 斯（Huggins）常數。它表示溶液中聚合物之間和聚合物與溶劑分子之間的相互 作用，k值一般說來對摩爾質量并不敏感。用ln /c對c的圖外推和用s/c對c的圖外推得到共同的截距，如圖1所示:由式（1-7）和式（1-8）得一點法求的方程:1 1 c

5、k+ :(sp-ln r)(1-9)C圖i外推法求n值由此可見，用粘度法測定高聚物摩爾質量，關鍵在于的求得，最方便 的方法是用毛細管粘度計測定溶液的粘度比。常用的粘度計有烏氏(Ubbelchde) 粘度計，如圖2所示，其特點是溶液的體積對測量沒有影響， 所以可以在粘度計 內采取逐步稀釋的方法得到不同濃度的溶液。根據粘度比定義(1-10) _ Pt (1 B/At2)-訂t(1 B/At0)式中、0分別為溶液和溶劑的密度。如溶液的濃度不大(Cv 1 x 10kg m3)，溶液的密度與溶劑的密度可近似地看作相同，即 ? :- ?0 ; A和B為粘度計常數;t和t0分別為溶液和溶劑在毛細管中的流出時

6、間。在恒溫條件下，用同一支毛細 管測定溶液和溶劑的流出時間，如果溶劑在該粘度計中的流出時間大于100秒,則動能校正項B/At2值遠遠小于1，因此溶液的粘度比為“ tr= (1-11) t0所以只需測定溶液和溶劑在毛細管中的流出時間就可得到r儀器藥品烏氏粘度計、恒溫槽(要求溫度波動不大于).05 C)、洗耳球、移液管(5mL,10mL、 秒表、容量瓶(100mL 25ml)、橡皮管、夾子、膠頭滴管、鐵架臺、玻璃砂漏斗、 天平聚乙烯基吡咯烷酮（PVP、去離子水A.CJ1圖2烏氏粘度計實驗步驟1調節恒溫槽溫度至30）.05 C安裝好恒溫槽各元件后，調節接點溫度計溫度指示螺母上沿所指溫度較指示 溫度低

7、12 C,接通電源，同時開通攪拌，這時紅色指示燈亮，表示加熱器在 工作。當紅燈熄滅后，等溫度升到最高，觀察接點溫度計與1/10溫度計的差別， 按差別大小進一步調節溫度計，直到達到規定的溫度值，這時略為正向或反向調 節螺母，即能使紅綠燈交替出現。扭緊固定螺釘，固定調節帽位置后，觀察綠燈 出現后溫度計的最高值及紅燈出現后的最低值，觀察數次至最高和最低示指的平均值與規定溫度相差不超過0.1 C為止。2配制濃度約為0.02g/ml聚合物溶液準確稱取聚乙烯基吡咯烷酮于 25ml容量瓶中，加入約20ml去離子水，使其 溶解（最好提前一天進行）。將容量瓶放在恒溫槽內，用30C的去離子水稀至刻 度，取出混合均

8、勻，用玻璃砂漏斗過濾，再放入恒溫槽內恒溫待用。3洗滌粘度計粘度計和待測液體是否清潔，是決定實驗成功的關鍵之一O如果是新的粘度 計,先用洗液洗，再用自來水洗三次，去離子水洗三次，烘干待用。4測定溶劑流出時間將清潔干燥的粘度計垂直安裝于恒溫槽內， 使水面完全浸沒小球。用移液管 移取10ml已恒溫的去離子水，恒溫3分鐘，封閉粘度計的支管口，用吸耳球經 橡皮管由毛細管上口將水抽至最上一個球的中部時，取下洗耳球，放開支管，使其中的水自由下流，用眼睛水平注視著正在下降的液面， 用秒表準確記錄流經下 球上下兩刻度之間的時間，重復 3次，誤差不得超過0.2秒。5測定溶劑流出時間將清潔干燥的粘度計安裝于恒溫槽內

9、，用干凈的10ml移液管移取已經恒溫好的聚合物溶液于粘度計中（注意盡量不要將溶液粘在管壁上），恒溫2分鐘，按以上步驟測定溶液（濃度1）的流出時間ti。用移液管依次加入1ml、2 ml、2 ml、5ml、5ml、10ml、已恒溫的去離子 水，用向其中鼓泡的方法使溶液混合均勻，準確測量每種濃度溶液的流出時間， 每種濃度溶液的測定都不得少于 3次，誤差不超過0.2秒。6粘度計的洗滌倒出溶液，用去離子水反復洗滌，直到與 to開始相同為止。數據處理1 由相關系式sp二r -1計算各相對濃度C 時的n r和n sp。2 以n sp/C和ln n r/C分別對C作圖并作線性外推求得截距 A,以A除以 起始濃度C0得n3. 30C時聚乙烯基吡咯烷酮一水體系k = 3.39 X10a 0.59按（1-6）式計算出聚乙烯基吡咯烷酮的粘均摩爾質量。恒溫槽溫度的測定記錄觀測項目最高溫度最低溫度溫度觀測值/C溫度平均值/c恒溫槽平均溫度/C恒溫槽溫度波動/c思考題1. 烏氏粘度計和奧氏粘度計有什么區別？各有什么優點?2. 測量時粘度計傾斜放置會對測定結果有什么影響？3. 在本實驗中，引起實驗誤差的主要原因是什么？注意事項：1.粘度計必須潔凈，如毛細管壁上掛有水珠，需用洗液浸泡 （洗液經2#砂芯漏