1、2023-1-271三峡大学化学与生命科学学院化学系物理化学教研室三峡大学化学与生命科学学院化学系物理化学教研室2023-1-272 了解黏度法测定高聚物摩尔质量的基本原理了解黏度法测定高聚物摩尔质量的基本原理和公式和公式 掌握用厄布洛德掌握用厄布洛德(Ubbelohde)黏度计黏度计（伍式或（伍式或乌式）乌式）测定高聚物溶液黏度的原理与方法测定高聚物溶液黏度的原理与方法 测定测定聚乙烯醇？聚乙烯醇？的相对分子质量的平均值的相对分子质量的平均值2023-1-273 溶液的黏度 0 纯溶剂黏度，同温下 0 sp 增比黏度 r 相对黏度00sp0r1rsp2023-1-274在在足够稀的高聚物溶液
2、足够稀的高聚物溶液中，中，lnr/c-c和和 SP/c-c之间之间分别符合下述经验公式分别符合下述经验公式cc2sp ccr2ln sp/c 比浓黏度；比浓黏度；r/c 比浓对数黏度比浓对数黏度 特性黏度，与浓度无关特性黏度，与浓度无关2023-1-275式中，式中，和和 分别称分别称为为Huggins和和Kramer常数。这是两个直线常数。这是两个直线方程，因此我们获得方程，因此我们获得的方法，如图的方法，如图2所所示。示。图图2 2 外推法求外推法求 2023-1-276 一种方法是以一种方法是以sp/c 对对c作图，外推到作图，外推到c0的截的截距值；距值；另一种是以另一种是以lnr/c
3、对对c作图，也外推到作图，也外推到c0的的截距值，两条线应会合于一点，这也可校核实截距值，两条线应会合于一点，这也可校核实验的可靠性。验的可靠性。2023-1-277 在一定温度和溶剂条件下，在一定温度和溶剂条件下，特性黏度特性黏度和和高聚物摩尔质量高聚物摩尔质量M之间的关系通常用带有两个参之间的关系通常用带有两个参数的数的Mark-Houwink 经验方程式来表示：经验方程式来表示：MK 式中，式中，M为黏均摩尔质量；为黏均摩尔质量；K为比例常数；为比例常数；是与分子是与分子形状有关的经验参数。形状有关的经验参数。K和和值与温度、聚合物、溶剂性质值与温度、聚合物、溶剂性质有关，也和分子量大小
4、有关。有关，也和分子量大小有关。K值受温度的影响较明显，而值受温度的影响较明显，而 值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的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，其数值介于程度，其数值介于0.51之间。之间。2023-1-278 K与与的数值可通过其它绝对方法确定，例如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，由黏度法只能测定渗透压法、光散射法等，由黏度法只能测定。可以看出可以看出高聚物摩尔质量的测定最后归结为特性高聚物摩尔质量的测定最后归结为特性黏度黏度的测定的测定。本实验采用毛细管法测定黏度，。本实验采用毛细管法测定黏度，通过测定一定体积的液体流经一定
5、长度和半径的通过测定一定体积的液体流经一定长度和半径的毛细管所需时间而获得。毛细管所需时间而获得。2023-1-279LtVmVLthgr 884 式中，式中，为液体的黏度；为液体的黏度；为液体的密度；为液体的密度；L为毛细管为毛细管的长度；的长度；r为毛细管的半径；为毛细管的半径；t为为V体积液体的流出时间；体积液体的流出时间；h为流过毛细管液体的平均液柱高度为流过毛细管液体的平均液柱高度；V为流经毛细管的液为流经毛细管的液体体积；体体积；m为毛细管末端校正的参数为毛细管末端校正的参数(一般在一般在r/L 1时，可时，可以取以取m=1)。所使用的乌氏黏度计如图所使用的乌氏黏度计如图3所示，当
6、液体在重所示，当液体在重力作用下流经毛细管时，其遵守泊肃叶力作用下流经毛细管时，其遵守泊肃叶(Poiseuille)定律定律2023-1-2710 对于某一只指定的黏度计而言，上式中许对于某一只指定的黏度计而言，上式中许多参数是一定的，因此可以改写成多参数是一定的，因此可以改写成tBAt 式中，式中，B1，当流出的时间，当流出的时间t在在2min左右左右(大于大于100s)，该第，该第二项二项(亦称动能校正项亦称动能校正项)可以忽略，即可以忽略，即At。又因通常测定是。又因通常测定是在稀溶液中进行在稀溶液中进行(C110-2gcm-3)，溶液的密度和溶剂的密度，溶液的密度和溶剂的密度近似相等，
7、因此可将近似相等，因此可将r写成写成2023-1-271100ttr 式中，式中，t为测定溶液黏度时液为测定溶液黏度时液面从面从a刻度流至刻度流至b刻度的时间；刻度的时间；t0为为纯溶剂流过的时间。所以纯溶剂流过的时间。所以通过测通过测定溶剂和溶液在毛细管中的流出定溶剂和溶液在毛细管中的流出时间，从上式求得时间，从上式求得r，再由图，再由图2求求得得图图3 3 乌氏黏度计乌氏黏度计 2023-1-2712恒温槽1套；黏度计1支；分析天平1台；移液管(10mL，2支、5mL，1支)；聚乙烯醇)；NaNO3(3moldm-3、1moldm-3)2023-1-27131.黏度计的洗涤：黏度计的洗涤：
8、先用热洗液(经砂心漏斗过滤)将黏度计浸泡，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.调节恒温槽温度至调节恒温槽温度至(30.00.1)，在黏度计的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，并用吊锤检查是否垂直 2023-1-27143.溶液流出时间的测定：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胺溶液10mL和NaNO3溶液(3moldm-3)5mL，由A管注入黏度计中，在C管处用洗耳球打气，使溶液混合均匀，浓度记为C1，恒温15min，进行测定。2023-1-2715 将将C管用夹子夹紧使之不通气，在管用夹子夹
9、紧使之不通气，在B管处用洗耳球将管处用洗耳球将溶液从溶液从F球经球经D球、毛细管、球、毛细管、E球抽至球抽至G球球2/3处，解去处，解去C管管夹子，让夹子，让C管通大气，此时管通大气，此时D球内的溶液即回入球内的溶液即回入F球，使球，使毛细管以上的液体悬空。毛细管以上的液体下落，当液毛细管以上的液体悬空。毛细管以上的液体下落，当液面流经面流经a刻度时，立即按停表开始记时间，当液面降至刻度时，立即按停表开始记时间，当液面降至b刻度时，再按停表，测得刻度刻度时，再按停表，测得刻度a、b之间的液体流经毛细之间的液体流经毛细管所需时间。重复这一操作至少三次，它们间相差不大管所需时间。重复这一操作至少三
10、次，它们间相差不大于于0.3s，取三次的平均值为，取三次的平均值为t12023-1-2716 然后依次由A管用移液管加入5mL、5mL、10mL、15mL NaNO3溶液(1moldm-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细管的时间t2、t3、t4、t5。应注意每次加入应注意每次加入NaNO3溶液后，要充分混合均匀，并抽溶液后，要充分混合均匀，并抽洗黏度计的洗黏度计的E球和球和G球，使黏度计内溶液各处的浓度相球，使黏度计内溶液各处的浓度相等。等。2023-1-27174.溶剂流出时间的测定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
11、计的毛细管部分。用1moldm-3 NaNO3溶液洗12次，然后由A管加入约15mL 1moldm-3 NaNO3溶液。用同法测定溶剂流出的时间t0 实验完毕后，黏度计一定要用蒸馏水洗干净。2023-1-2718 高聚物在溶剂中溶解缓慢，配制溶液时必须保证其完全溶解，否则会影响溶液起始浓度，而导致结果偏低。黏度计必须洁净，高聚物溶液中若有絮状物不能将它移入黏度计中。本实验中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时必须混合均匀，并抽洗E球和G球。2023-1-2719 实验过程中恒温槽的温度要恒定，溶液每次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。稀释恒温后
12、才能测量。黏度计要垂直放置，实验过程中不要振动黏黏度计要垂直放置，实验过程中不要振动黏度计，否则影响结果的准确性度计，否则影响结果的准确性。2023-1-27201.将所测的实验数据及计算结果填入下表中：将所测的实验数据及计算结果填入下表中：流出时间测量值流出时间测量值平均平均时间时间值值123溶剂溶剂t0=溶溶液液c=1/2t1=c=1/3t2=c=1/4t3=c=1/5t4=csprlnlncrrsp2023-1-27212.作 图和 图，并外推至c=0，从截 矩求出值。3.由 求出聚乙烯醇的相对分子质量ccsplnccr MK 2023-1-2722 乌氏黏度计的毛细管太粗或太细有什么缺点？为什么用来求算高聚物的摩尔质量？它和纯溶剂黏度有无区别？分析SP/c-c及lnr/c-c作图缺乏线性的原因？
