1.恒温槽构造及恒温原理
2.乌氏粘度计的构造及测量原理
分子量是表征化合物特性的基本参数之一。
但高聚物的分子量大小不一,参差不齐,一般在103~107之间,所以通常所测高聚物的分子量,是平均分子量。
高聚物分子量测定方法很多,对线型高聚物,歌方法适用的范围如下:
端基分析<3×104
沸点升高、凝固点降低、等温蒸馏<3×104
渗透压104~106
光散射104~107
超离心沉降及扩散104~107
高聚物在稀溶液中的粘度,主要反映了液体在流动是存在着内摩擦,其中有溶剂分子与溶剂分子之间的内摩擦,表现出来的粘度叫纯溶剂粘度,记做η0,还有高分子与高分子之
间的内摩擦,以及高分子与溶剂分子之间的内摩擦,三者的总和表现为溶液的粘度,记做η,而在同一温度下,高聚物溶液的粘度一般都比纯溶剂的粘度要大,即η>η0,这些粘度增加的分数称作增比粘度,记做ηsp ,即:
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00-=-=-=r sp ηηηηηηη 上式中ηr 称为相对粘度,它指明溶液粘度对溶剂粘度的相对值,仍是整个溶液的粘度行为;则意味着它已扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应,仅留下纯溶剂与高分子之间,以及高聚物分子之间的内摩擦效应。
但溶液的浓度又可大可小。
显然,浓度越大,粘度也就越大,为了便于比较,取在单位浓度下所显示的粘度,即引入ηsp /C ,称为比浓粘度,其中C 是浓度。
又为了进一步消除高分子与高分子之间的内摩擦效应,必须将溶液浓度无限喜试网,使得每个高聚物分子彼此相隔极远,其相互干扰可以忽略不计,这时溶液所呈现出的粘度行为主要就反映了高分子与溶剂分子之间的内摩擦。
这一粘度的极限值记为
[]ηη=→C sp C 0lim
[η]被称为特性粘度。
如果高聚物分子的分子量越大,则它与溶剂间的接触表面也越大,因此摩擦就大,表现出的特性粘度也大。
人们在大分子的[η]与其分子量M 呈正比的关系基础上,推广出高聚物[η]与其平均分子量M 之间的半经验关系。
[]αηM K =
K 是比例常数,α是与分子形状有关的经验参数。
K 和α值与温度、聚合物、溶剂性质有关,也和分子量大小有关。
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。
线团舒展,摩擦增大,α值就大,接近于1,线团紧缩,发生摩擦的机会减小,α值就小,在极限的情况下,接近0.5,所以α介于0.5~1之间。
K 和α的数值只能通过其他绝对方法确定(例如渗透压法、光散射法等等)。
而从粘度法只能测得[η]。
测得液体粘度的方法,主要可分为三类:
(1) 液体在毛细管里的流出时间;
(2) 圆球在液体里的下落速度;
(3) 液体在同心轴圆柱体间相对转动的影响。
在测定高分子的[η]时,以毛细管流出法的粘度计最为方便。
当液体在毛细管粘度计内因重力作用而流出时,遵守泊谡叶公式:
lt
V m lV t hgr ππρη884-= η——液体的粘度,ρ——液体的密度,l ——毛细管的长度,r ——毛细管半径,t ——是流出时间,h ——流过毛细管液体的平均液柱高度,V ——流经毛细管的液体体积,m ——毛细管末端校正的参数(一般在r/l<<1时,可以取m=1)。
对于某一支指定的粘度计而言,上式可以写成下式
t
B At -=ρη 当B<1时,当流出时间在2分钟左右,该项可以忽略。
又因通常测定是在稀溶液中进
行(C<1×10-2kg/L ),所以溶液的密度与溶剂的密度近似相等,在这近似条件下,可将ηr 写成:
0t t r ==ηηη t 为溶液的流出时间,t 0为纯溶剂的流出时间。
25℃,右旋糖酐的水溶液,其K=9.78×10-4,α=0.50
ηsp /C
C
操作步骤:
1. 调节恒温槽的温度为25℃。
2. 洗涤粘度计,用待测液润洗粘度计,从A 管注入待测液至标线范围里,垂直固定在恒温槽中,使上标a 以下部分完全浸没在水中恒温5分钟。
3. 用手堵住C 管,用洗耳球从B 管抽气,使待测液升至G 球1/2左右停止,松开C 管,用秒表记录液面在a 、b 两线间移动的时间。
4. 重复测定3次,误差不超过0.2~0.3秒,取平均值。
5. 重复2~4步骤,从稀到浓依次测定其他溶液。
(水,10%NaCl ,1%高聚物溶液)
6. 结束后,仔细用洗液洗涤粘度计,尤其是毛细管部分。
再用水洗。
注意:不要磕碰到粘度计。