聚合物分子量的測定

中國石油大學（化學原理II）實驗報告實驗日期： 成績： 班級： 學號： 姓名: 教師： 同組者： 聚合物分子量的測定—黏度法一、 實驗目的學會一種測定分子量的方法。二、 實驗原理由于聚合物具有多分散性，所以聚合物的分子量是一個平均值。有許多測定分子量的方法（如光散射法、滲透壓法、超速離心法、端基分析法等），但簡單、而使用范圍又廣的是粘度法。由粘度法測得的聚合物的分子量叫粘均分子量，以“M”表示。粘度法又分多點法和一點法：】、多點法多點法測定聚合物粘均分子量的計算依據(jù)是：[n]二kMa （7-1）式中：[n]—特性粘數(shù)；vk,a—與溫度和溶劑有關的常數(shù)；M-聚合物的粘均分子質量；v若設溶劑的粘度為n0,聚合物溶液濃度為c（100mL所含聚合物的克數(shù)表示）時的粘度為n，則聚合物溶液粘度與濃度間有如下關系:7-2)7-3)sp= 0=[n]+k[n]2c7-2)7-3)c cn0lnn ln(n/n)-=亠=[n]-卩[n]2ccc以nSP/c,Innr/c對c作圖，外推直線至c為0（參考圖7—1）求hl，即、ncT0 c7-4)[n]=limspcT0 c7-4)cT0cuAa￡Ca■tj濃度C圖7-1特性粘數(shù)m啲求法由于k、a是與溫度、溶劑有關的常數(shù)，所以對一定溫度和特定的溶劑，k、

a有確定的數(shù)值。例如，30°C時，以lmol/L硝酸鈉溶液作溶劑，用粘度法測定聚丙烯酰胺粘均分子量的經(jīng)驗式可表示如下：h]=3.73x10-4M2/3即：M=M=1.40x10-5[n]3/27-6)因此，只要測定不同濃度下聚合物溶液的粘度，即可通過上述的數(shù)據(jù)處理,求出聚合物的粘均分子量M2、單點法對低濃度的聚合物溶液，其特性粘數(shù)可由下式計算:1m]= (n+inn) (、2CSP r (7-7)實驗時，只要測定一個低濃度的聚合物溶液的相對粘度，即可由式7－7求得所測試樣的特性粘數(shù)。本實驗采用如圖7-2所示的烏氏粘度計測定聚合物溶液在不同濃度下的粘度。這種粘度計的具體用法參考下述步驟。圖7-2烏氏粘度計1，2，3—支管；5，8，9－玻璃管；4，6－刻度；7－毛細管三、儀器與藥品1．儀器烏氏粘度計，秒表，吸耳球，恒溫箱，移液管，容量瓶。2．藥品聚丙烯酰胺（工業(yè)品），硝酸鈉（分析純），蒸餾水。四、實驗步驟1?測定溶液的to用移液管移取20mL/L硝酸鈉溶液由支管3加到已洗凈、烘干的粘度計的球9中，然后將粘度計固定在已調至30°C的恒溫槽中，恒溫約15min,即可按下述方法測定：先用左手的拇指和中指將粘度計的支管1捏住，用食指將支管1的管口堵住，然后用洗耳球從支管2的管口將溶液吸至刻度4以上的粗直徑部分，在將食指松開的同時將洗耳球從管口移開，這時球8中的溶液因支管1通大氣即迅速流回球9，而支管2中的刻度4以上的溶液則通過毛細管7慢慢流回球9，用秒表測定溶液液面經(jīng)過刻度4與6所需要的時間。重復數(shù)次，取平均值，作為1mol/L硝酸鈉溶液的液面流經(jīng)粘度計4與6兩刻度的時間t0。測定后，將粘度計的溶液倒出，先后用自來水、蒸餾水洗凈，然后烘干、備用。2.測定不同濃度的聚丙烯酰胺溶液的t用移液管將10mL濃度為0.4g/100mL的聚丙烯酰胺溶液和10mL2mol/L硝酸鈉（為什么用2mol/L硝酸鈉而不是1mol/L硝酸鈉）經(jīng)支管3加入已洗凈、烘干的粘度計的球9中。搖動球9，使加入的溶液均勻混合。然后將粘度計固定在30C的恒溫槽中，恒溫約15min后，用上述方法測定聚丙烯酰胺溶液的液面流經(jīng)4與6兩刻度間的時間t1。用同樣的方法，依次向球9加入10mL、10mL、20mL、20mL、1mol/L硝酸鈉溶液（為什么用lmol/L硝酸鈉而不是2mol/L硝酸鈉？）進行稀釋，每稀釋一次，者要搖勻，

并測該濃度的聚丙烯酰胺溶液的液面流經(jīng)4與6兩刻度的時間。由此得t2、t3、t4、t5。全部測定結束后，將球9的溶液倒出，先后用自來水、蒸餾水洗凈，然后烘干，備下次使用。結果處理計算各溶液的濃度c及丄茫（即匸'）及虬（即也d）的數(shù)值。c ct c c01、 以丄呼、鳴對c作圖，將直線外推至濃度為0處，從兩直線的交點求cc得〔n〕2、 由〔n〕計算聚丙烯酰胺的粘均分子量M。1 V3、 用最后一點（溶液濃度最稀的點）的粘度，用一點法求出特性粘數(shù)，并與外推求得的特性粘數(shù)作比較，說明一點法是否適用。測得數(shù)據(jù)如下表：溶液 時間（S） 實驗數(shù)據(jù)ImolL-iNO3t=100.7100.82100.41100.87PAM0.01g/100mlt=108.67108.4108.65108.96由數(shù)據(jù)可得：t0=(100.82+100.41+100.87)/3=100.7(S)t=(108.4+108.65+108.87)/3=108.67(S)■SPct108.67—■SPct108.67—100.70.01x100.7二7.9146lnnln(t/1) ln(108.67/100.7) …r= 0= =7.62cc0.011 7.91+7.62[n]二(n+lnn)二 二7.7652cspr 2MV=1.40x105山］3/2=1.40x105x7.7653/2=3.03x106故PAM的相對分子質量為3.03x106思考題1．總結聚合物分子量的測定方法，并說明各方法的適用范圍。答：聚合物分子量的測定方法包括;端基分析、冰點降低、沸點升高、滲透壓、蒸氣壓降低、光散射法、超速離心法、粘度法等。端基分析、冰點降低、沸點升高、滲透壓、蒸氣壓降低法測得數(shù)均相對分子質量，適合用來測高相對分子質量的聚合物；光散射法測得重均相對分子質量，超速離心法測得Z均相對分子質量，粘度法測得粘均相對分子質量，適合用來測低相對分子質量的聚合物。2．粘度法測定聚合物的分子量時為什么要加硝酸鈉？用其他的鹽可以否？答：首先PAM與硝酸鈉不反應，再者因t°是由硝酸鈉溶液測得的，這樣容易計算，若換成其他鹽，公式m］=kMa中的k和a要改變，而且其他的鹽溶液不v一定為聚丙烯酰胺的良溶劑。聚合物在良溶劑中較伸展，［n］較大；聚合物在不良溶劑中較蜷曲，m］較小；在良溶劑中，溫度變化對［n］影響不大，而在不良溶劑中，溫度變化對［n］影響較大。3．用多點法測定分子量時，聚合物的濃度應如何決定？答：應該由溶劑與聚合物的量決定。附錄本實驗溶液的配制方法l.lmol/L硝酸鈉將準確稱取的85.05g硝酸鈉溶于蒸餾