实验:黏度法测定水溶性高聚物相对分子量
一、目的要求
1. 测定聚乙二醇的平均相对分子量
2. 掌握乌氏黏度计的原理及使用方法
3. 了解溶剂、温度、浓度对黏度的影响 二、基本原理
黏度是指液体对流动所表现的助力，这种助力反抗液体相邻部分的相对移动，可看作由液体内部分子间的内摩擦而产生。
相距为ds 的两液层以不同速度（v 和v dv +）移动时，产生的流速梯度为dv ds 。建立平稳流动时，维持一定流速所需要的力/
f 与液层的接触面积A 以及流速梯度dv ds 成正比：
/
dv
f A ds
η=⋅⋅
若以f 表示单位面积的阻力，则
dv f ds η=⋅
上式称为牛顿黏度定律表示式，比例系数η称为黏度系数，简称黏度，单位：a p s ⋅。
溶液黏度的各种定义及表达式：
相对黏度：0r η
ηη=
（0η为溶剂黏度） 增比黏度：00
1sp r ηηηηη-==- 比浓黏度：
1
sp
r C
C
ηη-=
比浓对数黏度：()ln 1ln sp r C C
ηη+= 特性黏度：[]0
0ln lim
lim
sp
r
C C C
C
ηηη→→==
[]η的数值与高聚物平均相对分子质量M 之间的半经验麦克非线性方程：
[]K M
α
η=⋅
聚乙二醇水溶液在35℃时，316.610K L Kg -=⨯⋅，0.82α= 在毛细管黏度计中，液体在重力的作用下流动符合泊肃叶定律：
488hgr t V m lV lt ηπρπ=-
对同一支黏度计而言，令 4
8hgr lV
πα=
，8mV
l
βπ=
， 则上式可改写为：
t t
ηβ
αρ=- 式中1βp ，当100t s f 时，等式右边第二项可省略，则
t η
αρ
=， 对于溶剂：000t ηαρ=
设溶液的密度ρ与溶剂的密度0ρ近似相等，由两式可得
00
r t t ηηη==
这样，通过分别测定溶液和溶剂的流出时间t 和0t ，就可求出r η。进而分别求出
sp η、sp η、
ln r
C
η的值。配制不同浓度溶液分别进行测定，分别作sp C C η:和ln r
C C
η:两条直线，
用外推法得到[]η，然后代入[]K M
α
η=⋅，即可求出M 。
sp
C
ηln r C
ηln r
C
ηsp
C
η或
C
图1 外推法求[η]值
sp C η、
ln r
C
η与浓度之间经验关系式： [][]2
sp
k C C
ηηη=+
[][]2
ln r C C
ηηβη=- 三、实验步骤
聚乙二醇原始配制浓度为：3
0C 0.02kg dm -=⋅，要求测定纯水及0C 、056
C 、046
C 、036
C 、
02
6
C 不同浓度溶液的流出时间t ，流出时间t 取三次测量的平均值。 1.测定不同浓度溶液的流处时间
22221020002M 5.010ml H O H O
ml ml H O H O
↓↓↓↓↓−−−−−→−−−−−→−−−−−→−−−−−→−−−−−→恒温.ml 混匀恒温 3.0ml 混匀恒温
.聚乙二醇混匀恒温
混匀恒温
干净乌氏黏度计测定t 测定t 测定t 测定t 测定t
2.测定蒸馏水的流出时间
210H O
ml ↓−−−−→恒温
0洗净乌氏黏度计测定t 四、数据处理
1、根据实验对不同浓度的溶液测得的相应流出时间计算r η、sp η、sp η/c 和ln r η/c 。
2、用sp η/c 对浓度c 作图，得一直线，外推至c=0处，求出[]η。
3、将[]η值代入
[]K M
α
η=⋅式，计算-
M 。
4、35℃时，聚乙二醇水溶液的参数 316.610K L Kg -=⨯⋅，0.82α=。
