1、.,1,粘度法測定聚苯乙烯分子量,一、實驗?zāi)康?二、實驗原理,三、 儀器藥品,四、實驗步驟,五、實驗記錄,六、數(shù)據(jù)處理,八、思考題,九、重點難點,七、注意事項,指導(dǎo)教師：方建波,.,2,一實驗?zāi)康?1.掌握黏度法測定聚合物分子量的 基本原理和 實驗技術(shù)。 2.掌握測量原理和使用烏氏粘度計測定聚苯乙烯-甲苯體系的 特性粘數(shù)的方法并計算粘均分子量。 3.了解聚合物分子量的控制方法。,.,3,二實驗原理,分子量是表征聚合物特征的重要參數(shù)之一，高聚物的相對分子質(zhì)量大小不一，其摩爾質(zhì)量常在103107之間，黏度法測定分子量是最常用的測定聚合物分子量的技術(shù)。也是高分子物理實驗中較為經(jīng)典的實驗之一，以其設(shè)備

2、簡單，操作方便，實驗精度高受到了人們的歡迎。,.,4,當(dāng)高聚物、溶劑、溫度等確定以后，特性粘度值只與高聚物的相對分子質(zhì)量M有關(guān)。目前常用半經(jīng)驗的麥克非線性方程來求得：,式中：M-高聚物相對分子質(zhì)量的平均值； K-比例常數(shù)； -與高聚物在溶液中的形態(tài)有關(guān)的經(jīng)驗參數(shù)。,2.1分子量測定原理,K，通過查閱高分子物理書冊可以 查處文獻(xiàn)值,.,5,高聚物在稀溶液中的粘度是它在流動過程所存在的內(nèi)摩擦的反映，這種流動過程中的內(nèi)摩擦主要有：溶劑分子之間的內(nèi)摩擦；高聚物分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦；以及高聚物分子間的內(nèi)摩擦。 其中溶劑分子之間的內(nèi)摩擦又稱為純?nèi)軇┑恼扯?，?表示；三種內(nèi)摩擦的總和稱為高聚物分子間的內(nèi)

3、摩擦，以 表示。,.,6,2.2特性粘數(shù)的測定原理,根據(jù)實驗，在足夠稀的溶液中有：,.,7,0 C,測定不同濃度下的 sp 和r ，分別 用 sp/c和r /c對濃度c作圖得到 兩條直線，這兩條直線相交的一點，就是特性 粘數(shù)。,.,8,2.3黏度的 測試原理,當(dāng)液體在毛細(xì)管粘度計內(nèi)因重力作用而流出時遵守泊塞勒（Poiseuille)定律：,式中：為液體的密度；l為毛細(xì)管長度；r為毛細(xì)管半徑； t為流出時間；h為流經(jīng)毛細(xì)管液體的平均液柱高度； g為重力加速度；v為流經(jīng)毛細(xì)管的液體體積； m為與儀器的幾何形狀有關(guān)的常數(shù)，r/l1時，可取m=1。,.,9,對某一指定的粘度計而言，令 ， ，則上式可寫

4、為：,式中100s時，等式右邊第二項可以忽略。溶液很稀時0。這樣，通過測定溶液和溶劑的流出時間t和t0，就可求,.,10,三儀器藥品,1. 烏氏黏度計； 2. 玻璃恒溫水浴一套； 3. 秒表； 4. 移液管、吸耳球、容量瓶等； 5. 不同分子量的聚苯乙烯-甲苯體系溶液；,.,11,烏氏粘度計,C B A,a,b,G,E,D,F,（實物圖片）,.,12,.,13,.,14,四實驗步驟,1.恒溫水浴的調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)恒溫槽溫度至(30.00.1)，在粘度計的B管和C管上都套上橡皮管，然后將其垂直放入恒溫槽，使水面完全浸沒球。 2. 溶液流出時間t的測定 用移液管從管加入已知濃度的聚苯乙烯-甲苯溶液10m

5、l。恒溫15分鐘，用彈簧夾夾住C管上的橡皮管，用洗耳球從B管將溶液緩慢吸至1球，放開C管，讓溶液自由下落，當(dāng)液面通過刻度線a時，打開秒表開始計時；當(dāng)液面通過刻度線b時，按停秒表。這就是溶液1的流出時間t1。重復(fù)三次，三次的最大偏差應(yīng)小于0.3s。,.,15,用移液管分別由A管加入5ml、5ml、10ml、10ml的30的甲苯，使溶液的濃度分別為C2、C3、C4、C5，每次稀釋，均要封閉管，并用洗耳球從管口多次吸溶液至球，以洗滌管并使溶液均勻混合。恒溫10分鐘后，分別測量溶液的流出時間t2、t3、t4、t5。 3. 溶劑流出時間t0的測定 移取10ml同溫度下的甲苯，由管注入粘度計中內(nèi)，恒溫15

6、min。用橡膠管封閉管口，用洗耳球從管吸溶劑使溶劑上升至球。然后同時松開管和管，使管溶劑在重力作用下流經(jīng)毛細(xì)管。記錄溶劑液面通過a標(biāo)線到b標(biāo)線所用時間，重復(fù)三次，任意兩次時間相關(guān)小于0.3s。,.,16,五、實驗記錄,實驗數(shù)據(jù)記錄 室溫： 1.將所測的實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入下表中。 原始溶液濃度C0(g/ml) ； 恒溫溫度 ； t0 = s 黏度計型號_ k=_ =_ 聚苯乙烯的合成配方_,.,17,實驗日期： ；恒溫槽恒溫溫度： 。,.,18,六、數(shù)據(jù)處理,1.計算 ； 2.作 圖； 3.確定 值； 4.計算聚苯乙烯-甲苯體系相對分子質(zhì)量；,.,19,0 C g/100ml,、 關(guān)系 圖,

7、正常狀態(tài),.,20,其中： 30 時，K=7.210-3，=0.72,.,21,七注意事項：,1.隨著溶液濃度增加，高聚物分子之間的距離逐漸縮短，因而分子間作用力增大。當(dāng)溶液濃度超過一定限度時，高聚物溶液的sp/CC、lnr/CC的關(guān)系不成線性。因此測定時要求最濃溶液和最稀溶液與溶劑的相對粘度r在2.01.2之間； 2.溫度波動直接影響溶液粘度的測定，國家規(guī)定用粘度計測定相對分子質(zhì)量的恒溫槽的溫度波動為0.05；,.,22,3.毛細(xì)管粘度計的選擇，即毛細(xì)管的直徑、長度以及球體積的選擇，應(yīng)根據(jù)所用溶劑的粘度而定，使溶劑流出時間在100s以上； 4. 在特性粘度測定過程中，有時并非操作不慎才出現(xiàn)各種異?，F(xiàn)象，而是高聚物本身的結(jié)構(gòu)及其在溶液中的形態(tài)所致，目前尚不能清楚地解釋產(chǎn)生這些反?，F(xiàn)象的原因。因此出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時，以sp/CC曲線且由截距求值；,.,23,5.溫度計和秒表的讀數(shù)要注意其有效數(shù)字 6.甲苯廢液要倒回回收瓶中，禁止倒進(jìn)水槽中。 7.粘度計要垂直浸入恒溫槽中，實驗中不要振動粘度計