实验一 粘度法测定聚合物的粘均分子量 线型聚合物溶液的基本特性之一,是粘度比较大,并且其粘度值与分子量有关,因此可利用这一特性测定聚合物的分子量。粘度法尽管是一种相对的方法,但因其仪器设备简单,操作方便,分子量适用范围大,又有相当好的实验精确度,所以成为人们最常用的实验技术,在生产和科研中得到广泛的应用。 一、 实验目的 掌握粘度法测定聚合物分子量的原理及实验技术。 二、基本原理 聚合物溶液与小分子溶液不同,甚至在极稀的情况下,仍具有较大的粘度。粘度是分子运动时内摩擦力的量度,因溶液浓度增加,分子间相互作用力增加,运动时阻力就增大。表示聚合物溶液粘度和浓度关系的经验公式很多,最常用的是哈金斯(Huggins)公式 2[][]spkcc --------------------------------------- (1) 在给定的体系中k 是一个常数,它表征溶液中高分子间和高分子与溶剂分子间的相互作用。另一个常用的式子是 2[][]lnrcc -------------------------------------- (2) 式中k 与β 均为常数,其中k 称为哈金斯参数。对于柔性链聚合物良溶剂体系,k=1/3,k+β = l/2。如果溶剂变劣,k 变大;如果聚合物有支化,随支化度增高而显著增加。从(1)式和(2)式看出,如果用spc或 lnrc 对c 作图并外推到c→0(即无限稀释),两条直线会在纵坐标上交于一点,其共同截距即为特性粘度[η] ,如 图1-1所示 00lnlimlim[ ]sprcccc ----------------------------------------(3) 图 1-1 通常式(1)和式(2)只是在了r =1.2~2.0 范围内为直线关系。当溶液浓度太高或分子量太大均得不到直线,如图1-2 所示。此时只能降低浓度再做一次。 特性粘度[η]的大小受下列因素影响: (1)分子量:线型或轻度交联的聚合物分子量增大,[η]增大。 (2)分子形状:分子量相同时,支化分子的形状趋于球形,[η]较线型分子的小。 (3)溶剂特性:聚合物在良溶剂中,大分子较伸展,[η]较大,而在不良溶剂中,大分子较卷曲,[η]较小。 (4)温度:在良溶剂中,温度升高,对[η]影响不大,而在不良溶剂中,若温度升高使溶剂变为良好,则[η]增大。 当聚合物的化学组成、溶剂、温度确定以后,[η]值只与聚合物的分子量有关。常用两参数的马克-豪温(Mark-Houwink)经验公式表示: [ ]KM ----------------------------------------- (4) 式中K、α 需经绝对分子...