当前位置:文档之家› 化学浆的纸浆粘度和聚合度的测定原理步骤

化学浆的纸浆粘度和聚合度的测定原理步骤


C2—Na2S2O3标准溶液的浓度,mol/L V3—滴定时耗用的NaOH标准溶液的体积,mL
C3—NaOH标准溶液的浓度,mol/L
C4—铜乙二胺溶液中乙二胺的浓度,mol/L
C5—铜乙二胺溶液中铜的浓度,mol/L
R—乙二胺与铜的浓度比例
R要求为2.00±0.04,铜的浓度C5为(1.00±
0.02)mol/L。如果分析结果,R<2,

天然纤维素的平均聚合度棉麻最高,在 10000左右,草浆纤维素稍低。化学纸浆的 平均聚合度在1000左右。 测定纸浆粘度通常使用毛细管粘度计。粘 度计的种类比较多,如乌式粘度计、奥式粘 度计和北欧标准粘度计等。在测定粘度前, 首先要选择适宜的溶剂将纤维素溶解,然后 用所形成的纤维素溶液来进行测定。
2、增比粘度(ηsp)

表示相对于溶剂粘度,溶液粘度增加的分 数。ηsp=(η-ηo)/ηo=ηr-1即增比粘度 等于相对粘度(ηr)值减1,无单位
3、比浓粘度(ηsp/ρ)
表示增比粘度与溶液浓度(ρ)之比。ηsp/ρ
=(ηr-1)/ρmL/g
比浓粘度随溶液浓度而变化,其单位是浓度
单位的倒数,一般用ml/g表示。

由马丁经验公式计算出不同的相对粘度 (η/η0)值,得到所对应的特性粘度[η]和纤维 素浓度(ρ)乘积列表(见表2-6)P70,供测 定纸浆粘度计算使用。
大致计算过程是:
(1)先根据粘度计常数hn和纤维素溶液流过粘 度计的时间tn,求出相对粘度ηr=hn×tn。粘度 计常数是用65%甘油水溶液,蒸馏水和稀铜乙 二胺溶液用校准用粘度计和测定用粘度计校准 后计算出来的。
4、特性粘度[η]

定义为比浓粘度(ηsp/ρ)在无限稀释下 (即浓度趋于零时)的极限值。 即 [η]=lim(ηsp/ρ)ml/g


特性粘度[η]可以通过实验作图用外推法求 得。特性粘度[η]与浓度无关,其单位是浓度 的倒数(ml/g)。
5、马丁(Martin)公式 纸浆铜乙二胺溶液粘度的测定原理是依据 马丁经验方程式: ηsp =[η]. ρ.eK[η] ρ 或 Lg [η]=Lg(η- ηo)/(ηoρ)-K` [η]. ρ 式中 ηsp—增比粘度 [η]—特性粘度,ml/g K——经验常数。对纤维素-铜乙二 胺系统,K=0.13; K` =KLge=0.056 ρ—纤维素在稀释后溶剂中的浓度 (以绝干计),g/mL
粘度计因子 fn=tkg/tng=甘油在校准粘度计中流 出的时间/甘油在测定粘度计中流出的时间, 粘度计常数 hn=fn/tKCED(稀CED在校准粘度)
式中
tkg——65%甘油溶液在校准粘度计中流
出的时间,s
tng——65%甘油溶液在测定用粘度计中 流出的时间,s tKCED—稀释至50%的铜乙二胺溶液在校 准用粘度计中流出的时间,s
纸浆浓度ρ可由绝干浆质量和溶液体积30.0mL 或50.0mL计算出来,然后再用[η]·ρ乘积除试 样浓度,求出特性粘度[η]mL/g。 例如:相对粘度ηr =8.20 ρ=0.004g/mL 由相对粘度查表2-6得[η]·ρ=2.964 [η]=2.964/0.004=741ml/g (3)DP计算 DP0.905=0.75[η], 或 DP=( 0.75×741 )1.105 =1079 即可求出纸浆的平均聚合度。
4.试样制备

取有代表性浆样,在湿浆解离器中加水分 散成单根纤维,不得有浆快和纤维束,然后 用覆盖有洁净白布的铜网,在纸样成型器上 抄成定量约40g/m2的浆片,不必挤压,连同 白布一起风干。最后把浆片由白布上取下, 撕碎5×5mm小浆块,置于干燥洁净的广口 瓶中或塑料袋中,放置过夜,平衡水衡,然 后测其水分含量。
(2)铜乙二胺溶液的配制

称取250g分析纯硫酸铜(CuSO4· 2O), 5H
于盛有2000ml热蒸馏水的烧杯中,加热至沸,
冷至45℃,在不断搅拌下,慢慢加入115ml
(密度为0.9)浓氨水,至溶液呈淡紫色,静置
使其沉淀下降。用倾泻法清洗涤沉淀,先用热
蒸馏水洗四次,再用冷蒸馏水洗二次,每次约
用1000ml蒸馏水。
接下来把试样溶解瓶放在超级恒温水浴中, 调节温度至25±0.1℃ (约5min时间),最 后测定纸浆溶解液在25±0.1℃时,流过测定 用毛细管粘度计的时间,用秒表计时,平均 测定三次,取其平均值计算相对粘度。
表2-5
纸浆粘度测定称样量参考值
浆浓ρ/(g/100mL) 0.5 0.4 0.3 绝干浆质量/g 0.25 (0.15) 0.20 (0.12) 0.15 (0.09) (50mL)(30mL)
(3) 超级恒温水浴:能控制在25 ± 0.1℃, 并装有自动循环泵。 (4)铜片或玻璃球 (5)天平 0.0001g (6)秒表
3、毛细管粘度计的校准

用65%甘油水溶液,蒸馏水和稀释至50%
的铜乙二胺溶液,分别在25±0.1℃温度下,
用两种粘度计测定其流出时间。

用下式计算粘度计因子fn和粘度计常数hn
2.仪器
(1)试样溶解瓶:容积为52ml细口聚乙烯瓶 或30ml的玻璃广口瓶,带放气装置。 (2)毛细管粘度计 :有校准用毛细管粘度计 和测定用毛细管粘度计两种。 a 带有水套的校准用毛细管粘度计:25 ℃的 蒸馏水在此粘度计中流出的时间约为60s,毛 细管直径为0.57±0.02mm,上部盛液体的容 器体积为2.0mL。 粘度计规格如图2-4(a)P68
(NH2CH2CH2NH2)为乙二胺分子

我们所讲的纸浆粘度和纤维素分子量的测 定是按国家标准进行的,采用北欧标准粘度 计,又称毛细管粘度计,用铜乙二胺作为溶 剂来溶解纤维素。(参见GB/T1548-1989)。
一、有关粘度的定义与概念

粘度是指液体或流体流动时的内摩擦力,溶 液粘度高低与纤维素分子量有关,同时也取决 于分子的结构、形态和在溶剂中的扩张程度等。 当纤维素被溶剂溶解后,造成溶液粘度的变化, 通常采用四种表示方法。 1、相对粘度(ηr) 在同一温度下,溶液的粘度(η)与纯溶剂 粘度(ηo)的比值称相对粘度。即 ηr=η/ηo无单位, 随纸浆浓度增加而增加


过去曾采用铜氨溶液为溶剂,但由于铜氨 溶液存在不易制备、不稳定、使纤维素分子发 生氧化而降解等缺点,因此现在多采用铜乙二 胺作为溶剂测定纸浆的粘度。纤维素溶于
铜乙二胺的反应如下: 2C6H10O5+2[Cu(NH2CH2CH2NH2)2](OH)2 →[(C6H8O5)2Cu][Cu(NH2CH2CH2NH2)2] +2NH2CH2CH2NH2+4H2O
(2)计算特性粘度
由相对粘度查表,因ηr=[η]×ρ,又因溶液 浓度可计算出来,所以可计算出特性粘度[η]。 (3)计算聚合度 DP0.905=0.75[η] 或 DP=( 0.75பைடு நூலகம்η] )1.105

二、测定原理

采用铜乙二胺溶液作为纸浆的溶剂,因铜乙二胺 是纤维素的优良溶剂,一般纸浆只需3-5分钟即可完 全溶解,并且受空气中的氧影响较小,因此能较好地 保持纤维素的聚合度。溶解反应见上式。 用铜乙二胺溶液测定纸浆粘度的方法原理是根据 马丁的经验公式,只需测定化学浆在单一浓度下的相 对粘度就能计算出它的特性粘度和平均聚合度。测定 时要求特性粘度和纸浆浓度的乘积[η]×ρ=3.0±0.5。 且测量是在Gmax(200±30)S-1的速度梯度下进行 的。
[η]/(mL/g) 400~650 650~850 850~1100
6、结果计算
(1)相对粘度(ηr)计算 ηr =hn×tn 式中 hn——校准后得到的粘度计常数,s-1 tn——试样溶液流过粘度计 的流出时间, s-1 (2)特性粘度[η]计算 根据相对粘度ηr(η/ηo)值从表2-6(P70) 中查出特性粘度[η]与纸浆浓度ρ的乘积,而
b 带有水套的测定用毛细管粘度计:毛细管直
径为0.8±0.05mm,上部盛液体的容器体积
为1.0mL,粘度计规格如图2-4(a)P68,
该粘度计使用粘度为11mPa.s的溶液,流出
时间约为100s,速度梯度Gmax约为200s-1。在
毛细管外部必须有冷却水套,供循环水用,
测定温度控制在25 ± 0.1℃。
铜的浓度C5>1mol/L,说明乙二胺和水量不
够,则可按下式计算,加入一定量的乙二胺和 蒸馏水,以配制所需浓度的铜乙二胺溶液。 a. 需加入乙二胺的量
V
4

( 2 C 5 C 4 )6 .0V w
0
式中
V0—原始溶液量,mL W—乙二胺的质量分数,%
b. 配制铜乙二胺溶液总量(V5)计算 V5=C5V0 C. 加入蒸馏水量(V6)的计算 V6=V5-(V4+Vo) (3) 65%甘油水溶液:在20℃相对密度1.167 粘度约为10mPa.s。
5、测定步骤

根据纸浆的不同粘度,按照表2-5所示,称取 一定量试样(称准至0.0005g)(或先称0.15g 纸浆),置于30ml的试样溶解瓶中,加15ml 蒸馏水,加数十颗玻璃球,塞紧瓶塞,剧烈摇 荡溶解瓶至试样分散后,再加入15ml铜乙二胺, 再加玻璃球至液面接近橡皮塞,盖上橡皮塞, 排出瓶中的空气,反复剧烈摇荡试样溶解瓶35min至试样完全溶解。
当[η]<1100mL/g时,误差要求小于2%; 当[η]<700 mL/g时,误差要求小于1%; 当[η]>1100mL/g时,误差可以大一些。 (4)未知聚合度试样浆浓的确定 首先根据纸浆品种,估计一聚合度,由表 2-5查出相应的浆浓和浆重。如浆浓为 0.2000g/100mL,测定结果相对粘度 ηr=6.12,查表2-6, [η]. ρ=2.455。 因[η]. ρ<2.5,不符合[η]. ρ=3.0±0.5的 要求,应再按[η]. ρ=3.0,计算一浆浓。
相关主题