粘度法测定高聚物的分子量
一、实验目的
1． 测定聚丙烯酰胺或聚乙烯醇的粘均分子量。 2． 掌握用乌倍路德粘度计测定粘度的方法。
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。测定高聚分子量的方法很多，本实验采用粘度法测定高聚物分子量。
高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液体在流动时存在着内摩擦。在测高聚物溶液粘度求分子量时，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：
式中，M 为粘均分子量；K为比例常数；alpha是与分子形状有关的经验参数。K和alpha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alpha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，其数值解与0.5～1 之间。K 与alpha 的数值可通过其他绝对方法确定，例如渗透压法、光散射法等，从粘度法只能测定[η]。
在无限稀释条件下
因此我们获得[η]的方法有二种；一种是以ηsp/C对C 作图，外推到C→0 的截距值；另一种是以lnηr/C对C作图，也外推到C→0 的截距，两根线会合于一点。方程为：
测定粘度的方法主要有毛细管法、转筒法和落球法。在测定高聚物分子的特性粘度时，以毛细管流出发的粘度计最为方便若液体在毛细管粘度计中，因重力作用流出
时，可通过泊肃叶公式计算粘度。
(m=1)。
对于某一只指定的粘度计而言，（4）可以写成下式
省略忽略相关值，可写成：
式中，t 为溶液的流出时间；t0为纯溶剂的流出时间。
可以通过溶剂和溶液在毛细管中的流出时间，从(6)式求得ηr，再由图求得[η]。
三、实验仪器
1． 仪器
恒温槽1 套；乌倍路德粘度计1 只；移液管（10mL）2 只，（5mL）1 只；秒表，吸耳球，螺旋夹；橡皮管；
2． 聚丙烯酰胺；钠(3mol·dm-3 和1 mol·dm-3)。
四、实验步骤
本实验用的乌倍路德粘度计，又叫气承悬柱式粘度计。他的最大优点是可以在粘度计里逐渐稀释从而节省许多操作手续。
1． 先用洗液将仪器洗净，再用自来水、蒸馏水分别冲洗几次，每次都要注意
反复流洗毛细管部分，洗好后烘干备用。
2． 调节恒温槽温度至30.00℃，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G 球。
3． 溶液流出时间的测定用移液管分别吸取已知浓度的聚丙烯酰胺溶液10mL
和钠溶液（3 mol·dm-3）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C1，恒温10min，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 管用吸耳球将溶液从F 球经D 球、毛细管、E 球抽至G 球2／3 处，解去夹子，让C管通大气，此时D 球内的溶液即回入F 球，使毛细管以上的液体悬空。毛细管以上的液体下落，当液面流经a 刻度时，立即开始计时，当液面降至B 刻度时，停止计时，测得刻度a,b 之间的液体流经毛细管所需时间。重复这一操作三次，它们间相差不大于0.3s，取三次的平均值为t1。
然后依次由A 管用移液管加入5mL,5mL,5mL,5mL 钠溶
（1 mol·dm-3），将溶液稀释，使溶液浓度分别为C2,C3,C4,C5，用同法测定每份溶液流经毛细管的时间t2,t3,t4,t5。应注意每次加入钠溶液后，要充分混合均匀，并抽洗粘度计的E 球和G 球，使粘度计内溶液各处的浓度相等。
4．溶剂流出时间的测定
用蒸馏水洗净粘度计，尤其要反复流洗粘度计的毛细管部分。用1 mol·dm 的钠洗1～2 次，然后由A 管加入约15mL 1 mol·dm-3 钠溶液。用同法测定溶剂流出的时间t0。
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五、数据记录
1．数据记录
2． 作图
由回归直线截矩得 [η]＝ 3． 由公式代入数据得
表Ⅳ-2-30 高聚物溶剂体系的［η］--- M关系式 高聚物 聚丙烯酰胺 聚丙烯腈 聚甲基丙烯酸甲酯 聚乙烯醇 聚苯乙烯 聚己内酰胺 聚醋酸乙烯酯 溶剂 水 水 1mol·dm-3 NaNO3 二甲基甲酰胺 苯 丙酮 水 水 甲苯 40%H2SO4 丙酮 t/℃ 30 30 30 25 25 25 25 30 25 25 25 103K/dm3·kg-1 6.31 68 37.5 16.6 3.8 7.5 20 66.6 17 59.2 10.8 α 0.80 0.66 0.66 0.81 0.79 0.70 0.76 0. 0.69 0.69 0.72 分子量范围M×10-4 2～50 1～20 5～27 24～450 3～93 0.6～2.1 0.6～16 1～160 0.3～1.3 0.9～2.5 摘自:印永嘉主编.大学化学手册.山东科学技术出版社.1985:692
