黏度法测定水溶性高聚物黏均摩尔质量

黏度法测定水溶性高聚物黏均摩尔质量宋予晴 2025030014 生 14（周小玉）20250330 20250402李琛1 引言（简明的实验目的/原理）实验目的：1. 掌握粘度法测定聚合物摩尔质量的基本原理 2. 测定聚乙烯基吡咯烷酮的黏均摩尔质量实验原理：聚合物溶液黏度的变化，一般采纳下列有关的黏度量进行描述：1.黏度比（相对黏度）：ηr= ηη0，其中η0为纯溶剂黏度，η为相同温度下溶液黏度。2.增比黏度：ηsp=ηr−1，是相对于溶剂而言溶黏度增加的分数。3.黏数（比浓黏度）：ηspc =ηr−1c。4.对数黏数：ln ηrc =ln (ηsp+1)c，单位为浓度的倒数，常用mL∙g−1表示。5.极限黏度：[η]=limc→0 ηspc=limc→0 ln ηrc，即黏数或对数黏数在溶液无限稀释时的外推值，其值与浓度 c 无关，量纲是浓度的倒数。实验证明，对于指定的聚合物在给定的溶剂和温度下，[η]的数值仅由试样的黏均摩尔质量M ηα决定。[η]与高聚物摩尔质量之间的关系，通常用带有两个参数的 Mark-Houwink 经验方程式来表示，即[η]=K ⋅ ¯M ηα式中，K 为比例常数；α为扩张因子，与溶液中聚合物分子的形态有关；M η❑为黏均摩尔质量。在一定温度下，聚合物溶液黏度对浓度有一定的依赖关系。描述溶液黏度与浓度关系的方程式很多，应用较多的有：Huggins 方程：ηspc =[η]+k [η]2cKreamer 方程：ln ηrc =[η]−β [η]2c对于指定的聚合物在给定温度和溶剂时，k、β应是常数，其中 k 表示溶液中聚合物之间和聚合物与溶剂分子之间的相互作用，一般来说对摩尔质量并不敏感。用ln ηrc对 c 的图外推和用ηspc对 c 的图外推得到共同的截距[η]，如下图所示：本实验中用到的测黏度的方法是用毛细管粘度计测定溶液的黏度比。常用的黏度计为乌氏黏度计，如右图所示：当液体在重力作用下流经毛细管时，遵守 Poiseuille 定律：ηρ=π hgr4t8lV−mV8 π<¿¿式中：η为液体的捻度；ρ为液体密度；r 为毛细管的半径；g 为重力加速度；l 为毛细管的长度；V 为流经毛细管液体体积；h 为刘静毛细管液体的平均液柱高度；t 为 V 体积液体的流出时间；m 是与仪器有关的常数。对于给定的黏度计，令α=π ghr48lV，β= mV8 π l，则上式可写成ηρ=αt− βt如溶液的质量浓度不大（小于1×10kg∙m−3），溶液的密度与溶剂的密度可近似地看做相同，即ρ≈ ρ0；t 和 t0分别为溶液和溶剂在毛细管中的流出时间，则ηr= ηη0= tt 0所以只需...