高聚物相对分子量的测定
一、实验目的
1、了解黏度法测定高聚物分子量的基本原理和分子。

2、测定聚乙二醇的黏均分子量。

3、掌握用乌贝路德黏度的方法。

4、用Origin或Excel处理实验数据
二、实验原理
分子量是表征化合物特征的基本参数之一。

但高聚物分子量大小不一，参差不一，一般在10~10之间，所以通常所测高聚物的分子量是平均分子量。

测定高聚分子量的方法很多，对线型高聚物，各方法适合用范围如下；
10
端基分析〈3*4
10
沸点升高，凝固点降低，等温蒸馏〈3*4
10~10
渗透压46
10~10
光散射47
10~10
起离心沉降及扩散47
10~10
黏度法47
其中黏度发设备简单，操作方便，有相当好的实验精度，但黏度发不是测分子量的绝对方法，因为此法中所有的特征黏度与分子量的经验方程是要用其他方法来确定的，高聚物不同，溶剂不同，分子量范围不同，就要用不同的经验方程式。

高聚物在稀溶液中的黏度，主要反映了液体在流动是存在着内摩檫。

在测高聚物溶液黏度求分子量时，常用到下面一些名词。

如果高聚物分子的分子量越大，则它与溶剂间的接触表面之间的经验关系为；
式中，M为粘均分子量；K为比例常数；a是与分子形状有关的经验参数。

K与a植a与温度、高聚物]溶剂性质及分子量大小有关。

K植受温度的影响较明显，而a值主要取决与高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度，其数值介于0.5~1之间。

K 与a的值可以通过其它的实验方法确定，例如渗透压法、光散射大等，从黏度法只能测定得[ɡ]
根据实验，在足够稀的溶液中有：
这样以及对C作图得两条直线，外推到这两条直线在纵坐标轴上想叫与一点，可求出数值。

为了绘图方便，引进相对浓度，即。

其中，C表示溶液的真实浓度，表示溶液的其始浓度，由图可知，其中A为截距
黏度测定中异常现象的近似处理。

在特定性黏度测量过程中，有时并非操作不慎，而出现对图与对图外推到时，在纵坐标轴上并不相交于一点的异常现象。

在式中和
值与高聚物结构和形态有关。

而式物理意义不大明确。

因此出现异常现象时，以曲线求值。

测定黏度的方法有毛细管法、转筒法和落球法。

在测定高聚物分子的特性黏度时，以毛细管流出法的黏度计最为方便。

若液体在毛细管年度计中，因为重力作用流出时，可通过泊肃叶公式计算黏度。

式中，为液体的黏度，为液体的密度，为毛细管的长度，为毛细管的半径，为流出的时间，为流国毛细管液体的平均液体高度，为流进毛细管的液体体积，为毛细管末端校正的参数
对于某一指定的黏度计而言，式可以写成下式
式中，为流出的时间在左右，该项可以从略。

又因通常测定是在稀溶液中进行，所以溶液的密度和溶剂的密度近似相等，因此可以将写成：
式中，为溶液的流出时间，为纯溶剂的流出时间。

所以通过溶剂和溶液在毛细管中的流出时间从式求得，由图求得。

三、 仪器药品
恒温槽1套； 乌贝路得黏度计一只；
移液管2只，1只； 停表1只；
洗耳球1只； 螺旋夹一只；
橡皮管2根； 聚乙二醇；蒸馏水。

实验步骤
四、 实验步骤
本实验用的乌贝路得黏度计，又叫气承悬柱式黏度计。

它的最大优点是可以在黏度计里逐渐稀释从而节约许多操作手续.
1. 先用洗液将粘度计洗净，再用自来水、蒸馏水分别冲洗几次，每次都要注意反复
冲洗毛细管部分，洗好后烘干备用。

2. 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。

3. 溶液流出时间的测定
用移液管分别吸取一直浓度的聚乙二醇溶液10ml 和蒸馏水5ml ，由A 管注入粘度计中，在C 管处用洗耳球打气，使溶液混合均匀，浓度记为1c ，恒温5min ，进行测定。

测定方法如下：将C 管用夹子夹紧使之不通气，在B 管用洗耳球将溶
液从4球经3球、毛细管、2球抽至1球的2/3处，解去夹子，让C 管通大气，此时3球内的溶液即回入4球，使毛细管以下的液体悬空。

毛细管以上的液体下
落，当液面流经a 刻度时，立即按停表开始记时间，当液面降至b 刻度时，再按停表，测得刻度a 、b 之间的液体流经毛细管所需时间。

重复这一操作至少三次，它们间相差不大于0.3s ，取三次的平均值为1t 。

然后依次由A 管用移液管加入5ml 、5ml 、10ml 、15ml 蒸馏水，将溶液稀释，使
溶液浓度分别为2345,,,c c c c ，用同法测定每份溶液流经毛细管的时间2345,,,t t t t 。

应注意每次加入蒸馏水后，要充分混合均匀，并抽洗黏度计的1球和2球，使黏
度计内溶液各处的浓度相等。

4.溶剂流出时间的测定
用蒸馏水洗净黏度计，尤其要反复流洗黏度计的毛细管部分。

然后由A管加入约15ml
t。

蒸馏水。

用同法测定溶剂流出的时间
实验完毕后，黏度计一定要用蒸馏水洗干净。

五、注意事项
1、黏度计必须洁净，高聚物溶液中若有絮状物不能将其移入黏度计中；
2、本实验溶液的稀释是直接在黏度计中进行的，因此每加入一次溶剂进行稀释是
必须混合均匀，并抽洗1球和2球。

3、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。

4、黏度计要垂直放置，实验过程中不要振动黏度计，否则将影响实验结果的准确
性。

5、高聚物在溶剂中溶解比较缓慢，在配制溶液是一定要完全溶解，否则将影响溶
液的起始浓度，而导致结果偏低。

6、用洗耳球抽溶液时一定要将溶液吸到洗耳球。

六、数据记录及处理
1.将所测的实验数据及计算结果填入下表中。

c/(g/L)
/s
26.67 1.55 1.56 1.56 1.5567 1.3983 0.3353 0.3983 0.01493 0.01256
20 1.43 1.43 1.43 1.4300 1.2845 0.2504 0.2845 0.014225 0.01252
16 1.35 1.35 1.35 1.3500 1.2126 0.1928 0.2126 0.013288 0.01205 11.43 1.28 1.27 1.28 1.2767 1.1468 0.1370 0.1468 0.011986 0.01199
8 1.22 1.22 1.22 1.2200 1.0958 0.0915 0.0958 0.01198 0.01144 0 1.12 1.11 1.11 1.1133
2.作ηSP/C — C 及 lnηr/C — C 图，并外推到C→0由截距求出［η］。

由上图知：两条直线向外推时，在纵坐标上并不交于一点的异常现象，故采用~C曲线求［η］值。

故有图可看出：
2.870421=1.56
=3351246
●结果与讨论
1、用外推法时，两实验所测得直线在纵轴上的不交于一点，实验过程中高聚物的形态发生发生变化。

2.实验结果偏低可能由于高聚物在水中溶解的比较缓慢，配制溶液时没有完全溶解，使溶液浓度偏低而造成的。

3.实验过程中，用洗耳球向乌贝路德粘度计吹气，使得溶液溅出几滴，到实验结果偏低。

七、思考题
1.乌贝路德粘度计中支管C有何作用？除去支管C是否可测定粘度?
答：在支管C处用洗耳球打气，可以使溶液充分混合均匀。

如果除去支管C仍然可以测定黏度，可以将溶液先在容器中混合均匀后在装液进行测量。

2.粘度计的毛管太粗或太细有什么缺点?
答：粘度计的毛细管太粗液体下降太快而致使时间测量不准确；如果太慢可能导致液体下降不流畅，测定的时间也不正确。

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：如果高聚物分子的分子量愈大，则它与溶剂间的接触表面也愈大，摩擦就大，表现出的特性粘度也大。

特性粘度和分子量之间的经验关系式为:
η=
[]KMα
式中,M为粘均分子量;K为比例常数;α是与分子形状有关的经验参数。

K和α值与温度、聚合物、溶剂性质及分子量大小有关。

K值受温度的影响较明显，而α值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度，其数值介于0.5～1之间。

K与α的数值可通过其它绝对方法确定，例如渗透压法、光散射法等，从粘度法只能测定得［η］。

它和纯溶剂粘度有区别，区别为；纯溶剂粘度由于溶剂分子之间的内摩擦表现出来的粘度；特性粘度，［η］反映高分子与溶剂分子之间的内摩擦。