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    粘度計如何測定水溶性高聚物相對分子質量?

    日期:2022-05-25瀏覽:90次

      粘度計精確度高、可靠性強,設計有自我清洗功能。其技術僅使用一個移動部件——不銹鋼活塞,在小型測量室內的液體(不足2mL)中被電磁力驅動。專有的電路系統配上監測液體溫度功能,在通過分析活塞的前后運行時間而獲得粘度。
     
      粘度計的實驗原理:
     
      相對分子質量是聚合物的基礎數據,但高聚物相對分子質量大小不一,參差不齊,一般在103-107之間,所以平常所測高聚物的相對分子質量是平均相對分子質量。高聚物平均相對分子質量的大小對高聚物的性能影響很大,如橡膠的硫化程度,聚苯乙烯和醋酸纖維等薄膜的抗張強度,紡絲黏液的流動性等,均與其平均相對分子質量有密切關系。通過平均相對分子質量的測定,可進一步了解高聚物的性能,指導和控制聚合時的條件,以獲得具有優良性能的產品。
     
      高聚物相對分子質量的測定方法很多,對線性高聚物有端基分析、沸點升高、凝固點降低、等溫蒸餾、滲透壓、光散射和超離心沉降及擴散等分析方法。這些方法除端基分析外,一般都需要較復雜的儀器設備,并且操作復雜。粘度法測定高聚物相對分子質量,設備簡單,操作方便,有相當好的實驗精度,其適用的相對分子質量范圍為104-107。
     
      高聚物在稀溶液中的粘度,主要反映了液體在流動時存在的內摩擦。其中有溶劑分子與溶劑分子之間的內摩擦,表現出的粘度叫純溶劑粘度,記為η0,還有高聚物分子間的內摩擦,以及高聚物分子與溶劑分子之間的內摩擦,三者的總和表現為溶液的粘度,記為η。
     
      在同一溫度下,高聚物溶液的粘度一般都比純溶劑的粘度大,即η>η0。因為液體粘度的絕對值測定很困難,所以一般都是測定溶液與溶劑的相對粘度ηr:
     
      相對于溶劑,溶液粘度增加的分數稱為增比粘度,記為ηsp,即:
     
      相對粘度ηr反映的是溶液的粘度行為,增比粘度ηsp則反映的是扣除了溶劑分子之間的內摩擦效應,僅留下純溶劑與高聚物分子之間,以及高聚物分子之間的內摩擦效應。顯然,溶液的濃度越大,粘度也越大,為了便于比較,引入比濃粘度ηsp/c及比濃對數粘度lnηr/c。當溶液無限稀釋時,每個高聚物分子彼此相隔遠,其相互間的內摩擦可忽略不計,此時溶液所表現出的粘度主要反映了高聚物分子與溶劑分子間的內摩擦,定義為特性粘度[η],其值與濃度無關,僅取決于溶劑的性質及高聚物分子的形態與大小。計算公式如下:
     
      在足夠稀的高聚物溶液中,ηsp/c和lnηr/c與c之間的關系可由經驗公式表示:
     
      式中,系數與β分別稱為Huggins和Kramler常數。
     
      因此,通過ηsp/c與c和lnηr/c與c作圖將得到兩條直線,外推至c=0時所得截距即為[η],外推法求[η]如圖85-1所示。
     
      高聚物分子的相對分子質量越大,則它與溶劑分子間的接觸表面也越大,因此摩擦就大,表現出的特性粘度也大。實驗證明,當聚合物、溶劑和溫度確定以后,特性粘度[η]的數值只與高聚物平均相對分子質量有關,它們之間的半經驗關系可用Mark-Houwink方程式表示:
     
      式中K為比例常數,α是與分子形狀有關的經驗常數。K和α值與溫度、聚合物和溶劑性質有關,在一定的相對分子質量范圍內與相對分子質量無關。K值受溫度的影響較明顯,而α值主要取決于高分子線團在某溫度下,某溶劑中舒展的程度,其數值介于0.5-1之間。K和α的數值只能通過其他方法確定,例如滲透壓法、光散射法等。粘度法只能測得[η],通過已經確實的公式來計算聚合物的相對分子質量。

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