重点难点
重点：粘度法测量高聚物分子量的
原理与方法。 难点：乌氏粘度计的使用方法。
[ ] KM

式中：M----高聚物相对分子质量的平均值； K----比例常数； α----与高聚物在溶液中的形态有关的经验参数。

当液体在毛细管粘度计内因重力作用而 流出时遵守泊塞勒（Poiseuille)定律：
ghr 4t
8lV mV 8lt
式中：ρ为液体的密度；l为毛细管长度；r为毛细管半径； t为流出时间；h为流经毛细管液体的平均液柱高度；
粘度法测定高聚物分子量
苏州科技学院 化学与生物工程学院 化学化工实验中心
实验目的
1.测定线型高聚物聚乙烯醇的相对 分子质量的平均值； 2.掌握测量原理和使用乌氏粘度计 测定粘度的方法。
实验原理
相对分子质量是表征化合物特征的基 本参数之一，在高聚物的研究中，相对分 子质量是一个不可缺少的重要数据。它不 仅反映了高聚物分子的大小，而且直接关 系到高聚物的物理性能。 一般情况，高聚物的相对分子质量大 小不一，其摩尔质量常在103~107之间，通 常所测的高聚物摩尔质量是一个统计平均 值。
0 sp r 1 0
值 C 称为比浓粘度。C 仍随C而变化， 但当C→0，也就是溶液无限稀时， 有一 C 极限值，即：
sp
sp
sp 随溶液浓度C而变化， sp 与C的比
sp
C [ ] 称为特性粘度，它主要反映无限稀 溶液中高聚物分子与溶剂分子之间的内摩 擦。因在无限稀溶液中，高聚物分子相距 较远，它们之间的相互作用可忽略不计。
t r 0 t0
药品仪器
1. 2. 3. 4. 5. 6. 乌氏粘度计； 恒温水槽一套； 秒表； 移液管、吸耳球、容量瓶等； 0.5g/100ml聚乙烯醇溶液、正丁醇(AR)； 等等。
乌 氏 粘 度 计
C B A
G
E
a
b
D
F
恒温水槽一套
玻璃温度计
接触温度计
电动搅拌器 加热器
控温仪
但粘度法不是测定相对分子质量的 绝对方法，因为在此法中所用的粘度与 相对分子质量的经验公式要用其他方法 来确定。因高聚物、溶剂、相对分子质 量范围、温度等不同，就有不同的经验 公式。
高聚物在稀溶液中的粘度是它在 流动过程所存在的内摩擦的反映，这 种流动过程中的内摩擦主要有：溶剂 分子之间的内摩擦；高聚物分子与溶 剂分子间的内摩擦；以及高聚物分子 间的内摩擦。 其中溶剂分子之间的内摩擦又称 为纯溶剂的粘度，以 0 表示；三种内 摩擦的总和称为高聚物分子间的内摩 擦，以 表示。
0.25
0.9590
0.7320
70478
56439
实验结果与讨论
⑴结果：实测值为M= ⑵计算实验偏差： ⑶分析产生偏差的原因： ⑷有何建议与想法？
注意事项：
1.随着溶液浓度增加，高聚物分子之间的距 离逐渐缩短，因而分子间作用力增大。当 溶液浓度超过一定限度时，高聚物溶液的 ηsp/C’~C’、lnηr/C’~C’的关系不成线性。因 此测定时要求最浓溶液和最稀溶液与溶剂 的相对粘度η r在2.0~1.2之间； 2.温度波动直接影响溶液粘度的测定，国家 规定用粘度计测定相对分子质量的恒温槽 的温度波动为±0.05℃；
实践证明：在同一温度下，高聚物溶液 的粘度一般要比纯溶剂的粘度大些，即 有 0 ，粘度增加的分数叫增比粘度 sp 式中： 称为相对粘度，它指明溶液粘度 对溶剂粘度的相对值。 sp 则反映出扣除了溶剂分子间的内摩擦后， 纯溶剂与高聚物分子之间，以及高聚物分子 之间的内摩擦效应。
r 0
测定高聚物相对分子质量的方法很多， 其中以粘度法最常用。因为粘度法设备简 单、操作方便、适用范围广（分子量 104~107）、有相当好的精确度。 测定粘度的方法主要有：⑴毛细管法 （测定液体在毛细管里的流出时间）；⑵ 落球法（测定圆球在液体里下落速度）； ⑶旋筒法（测定液体与同心轴圆柱体相对 转动的情况）等，而测定高聚物溶液的粘 度以毛细管法最方便，本实验采用乌氏粘 度计测量高聚物稀溶液的粘度。

恒温15min后，用手按住Ｃ管，吸耳球 放在Ｂ管口，把溶液吸至Ｇ球，然后 放开。 当溶液降至a线时，即按下秒表记时， 至溶液降至b线时，按下秒表结束实验。 重复测定三次，每二次间的时间相差 不得超过０.2秒，否则重测。

用移液管吸取10ml已配好的0.5g/100ml的聚 乙烯醇溶液，从粘度计A管注入，按住C管， 用吸耳球由B管口反复压吸溶液，使混合均匀。 恒温15min。 恒温15min后，用手按住Ｃ管，吸耳球放在Ｂ 管口，把溶液吸至Ｇ球，然后放开。 当溶液降至a线时，即按下秒表记时，至溶液 降至b线时，按下秒表结束实验。 重复测定三次，每二次间的时间相差不得超 过0.2秒，否则重测。
[ ]
的值以
sp
C
~ C
关系线为准
[ ] KM

[ ] M K
其中：25 ℃时，K=2.00×10-2cm3﹒g -1， α =0.76
文献值：
温度对PVA溶液粘度的影响
编 号 温度℃ 聚乙烯醇g/100ml 正丁醇ml [η] 分子量(M)
1
2
25
30
0.5
0.5
0.25
3.毛细管粘度计的选择，即毛细管的直径、 长度以及Ｅ球体积的选择，应根据所用 溶剂的粘度而定，使溶剂流出时间在 100s以上； 4. 在特性粘度测定过程中，有时并非操 作不慎才出现各种异常现象，而是高聚 物本身的结构及其在溶液中的形态所致， 目前尚不能清楚地解释产生这些反常现 象的原因。因此出现异常现象时，以 η sp/C~C曲线且由截距求[η ]值；

实验步骤
调节接触温度计至25℃或30℃（以玻 璃温度计上的温度为准） 用100ml的容量瓶装上蒸馏水，放置恒 温槽内恒温15min以上，则可以用它测 定蒸馏水的粘度。 把乌氏粘度计固定在铁架上，放入恒 温槽中，恒温水浸没至粘度计的a线以 上。从恒温槽中的容量瓶内吸取10ml 蒸馏水，从乌氏粘度计的Ａ管注入， 再恒温15min。
g为重力加速度；v为流经毛细管的液体体积；
m为与仪器的几何形状有关的常数，r/l<<1时，可取m=1。
对某一指定的粘度计而言，令 则上式可写为：

ghr 4
8lvBiblioteka ，mV 8l，
t t
式中β<1，当t>100s时，等式右边第二项可以忽 略。溶液很稀时ρ≈ρ0。这样，通过测定溶液和 溶剂的流出时间t和t0，就可求

测定完上述溶液后，用移液管吸取恒温 槽中的容量瓶内的蒸馏水10ml从A管加 入，按住C管，用吸耳球由B管口反复压 吸溶液，使混合均匀。 测定方法如上。 再依次加蒸馏水10ml、10ml。

数据处理
1.计算
、 sp、
r
ln r sp 、 C C
2.作 3.确定 [ ] 值； 4.计算聚乙烯醇相对分子质量； 5.文献值。
C 0
lim
SP
[ ]
根据实验，在足够稀的溶液中有：
sp
C [ ] k[ ]2 C
ln r [ ] [ ]2 C C
sp
C 或 ln r C
sp
C
~C
[ ]
ln r ~C C
0
C g/100ml
当高聚物、溶剂、温度等确定以 后，值只与高聚物的相对分子质量M 有关。目前常用半经验的麦克非线性 方程来求得：
实验步骤
打开搅拌器 控温仪开关 粘度计清 洗与烘干 调节恒温 温度25℃ 蒸馏水恒 温15min 聚乙烯醇恒 温15min
加蒸馏水
乌氏粘度计 测定粘度 记录时间
本步骤关键是：
用蒸馏水清洗三次以上，并观察蒸馏 水在毛细管中流下的情况。 用电风吹吹干乌氏粘度计，关键是毛 细管内的水份。 在测定蒸馏水（纯溶剂）时，可以不 吹干。
sp ln r ~ C、 ~C C C
； 图；
正常状态
sp
C 或 ln r C
sp
C
~C
[ ]
ln r ~C C
0
sp
C ~ C
C'
、
ln r ~ C C
关系 图
异常现象
sp
C 或 ln r C
[ ]
C'
红色线代表
sp
C
~ C
绿色线代表
ln r ~ C C
思考题
1.在乌氏粘度计中Ｃ管的作用是什么？能否将 Ｃ管去掉，为什么？ 2.高聚物溶液的η r、η sp、η sp/C和[η ]有什 么联系和区别？从溶液的内摩擦的角度考虑， 上述4个量各反映了什么内摩擦作用？ 3.试举例说明影响粘度测定的因素？粘度计毛 细管的粗细有何影响？ 4.为什么当C→0时，lim(η sp/C )=lim(lnη /C)？ 5.特性粘度[η]就是溶液无限稀释时的比浓粘 度，它和纯溶剂的粘度η0是否一样？为什么要 用[η]来测求高聚物的相对分子质量？