粘度法则定高聚物的相对分子质量.doc

广州大学化学化工学院 本科学生综合性实验报告 实验课程 物理化学实验 实验项目 粘度法则定高聚物的相对分子质量 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师及职称 开课学期 至 学年 学期 实验时间 实验序号 实验项目 粘度法则定高聚物的相对分子质量 实验时间 实验室 小组成员 一．目的和要求 1、测定聚乙烯醇的相对平均分子质量、被高碘酸降解后的聚乙烯醇的相对平均分子质量 2、掌握乌氏粘度计测定溶液粘度的原理、方法 3、计算聚乙烯醇分子链中“头碰头”键合方式的比率 二．实验原理 分子量是高聚物的基础数据，在了解聚合作用的进程、反应机理以及叙述聚合物成品的规范时，都需要测定分子量。高聚物的分子量一般地说其大小在103－107之间，高聚物通常是许多聚合度不同的分子的混合物，因此高聚物分子量只有统计意义，按不同的统计方法，可以有各种含意不同的分子量，如重量平均分子量，粘度平均分子量等等。高聚物溶液的粘度η一般都比纯溶剂的粘度ηo大得多，粘度增加的分数叫增比粘度ηsp。ηsp=?(η-ηo)/?ηo=?ηr-1式中ηr=η/ηo称为相对粘度，以表示溶液粘度对溶剂粘度的相对值，是溶液整体的粘度行为，包括溶剂分子间的内摩擦，高聚物分子和溶剂间的内摩擦和高聚物分子间的内摩擦。而ηsp则意味着已扣除了溶剂分子间的这部分粘度行为。故ηsp随溶液中高聚物粘度的增加而增大，为了便于比较，Staudinger建议用单位浓度下的增比粘度即ηsp/c来做高聚物分子量的量度（c为浓度）。ηsp/c称作比浓粘度，其数值随浓度c的表示方法而异，也随溶液的浓度而改变，当溶液无限稀释时，各个高聚物分子彼此相距极远，相互干扰可忽略不计，此时溶液所呈现的粘度主要是反映了高聚物分子与溶剂分子之间的内摩擦。实验表明当浓度c趋近零时，比浓粘度趋近一固定的极限值[η]，[η]称为特性粘度，即：??其值与浓度无关。实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，[η]的数值只与高聚物平均相对分子质量M有关，它们之间的半经验关系可用Mark?Houwink方程式表示：??测定高分子的[η]时，用毛细管粘度计最为方便。当液体在毛细管粘度计内因重力作用而流出是遵守泊肃叶（Poiseuille）定律：? ρ为液体的密度；l是毛细管长度；r是毛细管半径；t是流出时间；h是流经毛细管液体的平均液柱高度；g为重力加速度；V是流经毛细管的液体体积；m是与机器的几何形状有关的常数，在r/l1时，可取m=1。? ?对某一支指定的粘度计而言，r、h、V、L、g、m均为常数，故如测定是在稀溶液中进行，溶液的密度和溶剂的密度近似相等，则：所以ηsp?/c和lnηr?/c的极限都等于特性黏度[η]?,由此可获得[η]的方法有两种：一种以??ηsp对c作图外推c→0的截距值；另一种以lnηr/c对c作图，外推c→0的截距值；或同时作图，两条直线的截距应重合于一点，这样也可以核实实验的可靠性，如图下图所示： 因为分子数的增加数目和体系中总的单体数目与摩尔质量成反比，所以= (1/Mn′-1/Mn) /(1 /Mo)。上式中，Mn′和Mn分别为降解前后的平均分子摩尔质量，Mo为单体的摩尔质量，Mo = 44g/mol，所以= 44 (1/Mn′-1/Mn)。= 88.08 (1/Mv′-1/Mv) 通过该条公式就可以用实验所测得的平均黏均分子量计算聚乙烯醇的“头碰头”的键合方式的概率 实验步骤 （实验1） 1先用热洗液(经砂心漏斗过滤)将粘度计浸泡，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1支；玻璃恒温水浴1套；吸耳球1个；移液管(mL和mL)各1只；烧杯() 1只；吸瓶1个；铁夹台包括铁夹1个，玻璃棒。 四、实验数据记录与处理 mPVA=g c0=g/mL 溶液 c t1 t2 t3 平均时间 ηr ηsp ηsp/c’ lnηr lnηr/c’ 蒸馏水10mL 28.61 28.63 28.7 ,28.64 1 0 0 0 0 10mLPVA溶液 1 107.9 111.48 112.48 110.62 3.864 2.864 2.864 1.591 1.591 10mLPVA溶液+10mL蒸馏水 1/2 65.51 65.72 66.