黏度法测定水溶性高聚物分子量
一.实验目的
1. 测定水溶性高聚物聚乙烯醇的相对分子质量； 2.掌握用乌式黏度计测定黏度的原理和方法。
二.实验原理
高聚物相对分子质量是表征聚合物特征的基本参数之一，本实验采用的右旋糖苷分子是目前公认的优良血浆代用品之一，
由于高聚物分子量大小不一，故通常测定高聚物分子量都是利用统计的平均分子量。常用的测定方法有很多，如粘度法、端基分析、沸点升高、冰点降低、等温蒸馏、超离心沉降及扩散法等，其中，用粘度法测定的分子量称“黏均分子量”，记作 增比黏度：
。
特性粘度：
时间与粘度的关系
N=n/n0=t/t0 (3-84)
三、仪器与试剂
恒温槽 1 套 乌式黏度计 1支 1/10 秒表 1只 聚乙烯醇四、实验步骤
1.洗涤黏度计
取出一只黏度计，先用丙酮灌入黏度计 中，浸洗去留在黏度计中的高分子物质， 黏度计的毛细管部分，要反复用丙酮流 洗。方法是：用约 10 mL 丙酮至大球中， 并抽吸丙酮经毛细管 3 次以上，洗毕，
倾去丙酮倒入回收瓶中，再重复一次，然 后用吹风机吹干黏度计备用。 2.测定溶剂流出时间
在铁架台上调节好黏度计的垂直度和高度，然后将黏度计安放在恒温水浴中。用移液管吸取10mL 纯水，从A 管注入。于37℃恒温槽中恒温5min。进行测定时，在 C管上套上橡皮管，并用夹子夹住，使其不通气，在 B 管上用橡皮管接针筒，将蒸馏水从 F 球经 D 球、毛细管、E球抽到G球上（不能高出恒温水平面），先拔去针筒并解去夹子，使 C管接通大气，此时 D 球内液体即流回 F 球，使毛细管以上液体悬空。毛细管以上液体下流，当液面流经 a刻度时，立即按停表开始记录时间，当液面降到b刻度时，再按停表，测得刻度a、b之间的液体流经毛细管所需时间，重复操作两次，记录留出时间且误差不大于1-2s，取两次平均值为 t0， 3.溶液流出时间的测定
取出黏度计，倾去其中的水，加入少量的丙酮溶液润洗，经过各个瓶口流出，以达到洗净的目的。同上法安装调节好黏度计，用移液管吸取 10mL 溶液小心注入黏度计内（注意不能将溶液黏在黏度计的管壁上），在溶液恒温过程中，应用溶液润洗毛细管后再测定溶液的流出时间t。然后一次分别加入 2.0mL、3.0 mL、5.0 mL、10.0 mL 蒸馏水，按上述方法分别测量不同浓度时的t 值。每次稀释后都要将溶液在F 球中充分搅匀（可用针筒打气的方法，但不要将溶液溅到管壁上），然后用稀释液抽洗黏度计的毛细管、E 球和 G 球，使黏度计内各处溶液的浓度相等，而且须恒温。
五、数据处理及结论
1.数据整理（恒温槽温度：37℃）
为了作图方便，假定起始相对浓度是1，根据原理中的公式计算所得数据记录如下表
表一 数据记录表
c' 纯水 1 5/6 2/3 T1/s 120.0 T2/s T平均 ηr 1 1.3438 1.2755 1.2162 Inηr 0 0.2955 0.2433 0.1957 ηsp 0 0.3438 0.2755 0.2162 ηsp/c' - Inηr/c' - 119.35 119.68 160.94 160.69 160.82 152.69 152.59 152.64 145.56 145.53 145.55 0.3438 0.2955 0.3306 0.292 0.3243 0.2936
1/2 1/3 137.87 137.56 137.72 129.00 129.44 129.22 1.1507 1.0798 0.1404 0.0768 0.1507 0.0798 0.3014 0.2808 0.2394 0.2304 2.作图 用ηsp/c'、Inηr/c'对c’作图
图一ηsp/c'、Inηr/c'- c’
外推c'→0，得截距A=0.2173，而c=20g/L,则特性浓度［η］=A/c=0.0109 3.计算分子量
右旋糖苷水溶液的参数： 37℃时，K＝0.141cm /g，a＝0.46。则根据 [η]=
,代入数据可得M=3.8*10
3
3
4.结果分析
高聚物相对分子质量是表征聚合物特征的基本参数之一，相对分子质量不同，高聚物的性能差异很大。本次实验理论上应该得到两条直线重合于一点。但由图可知，直线线性很差，两条直线的斜率都为正值，二者截距不同，因此用外推法得到的相对分子量参考价值不大。
分析可能是因为溶液浓度太稀，测定的T和T0.很接近，导致ηsp的相对误差比较大。 另外，黏度计中的液体在毛细管中流动还受到其他因素的影响，比如倾斜度、重力加速度、毛细管内壁粗糙度、表面张力、动能改正等的影响，使得测出的流动时间有一定的误差。黏度计应该垂直放置，这样液体可以从高处自由流下。本次实验由于黏度计后来偏斜了一点，导致液体下流的速度改变，从而导致测量时间不准确，结果就有比较大的误差。
再者，高聚物分子链之间的距离随着浓度的变化而变化，当浓度超过一定的限度时，高聚物溶液的ηSP /C或lnηr / C与C的关系有可能不再呈线性。查阅相关资料知通常选用ηr =1.2～2.0的浓度范围，本次实验最后两组数据ηr均低于1.2，故偏差比较大。
六、思考题
1. 乌氏粘度计中的各支管有什么作用？除去支管C是否仍可以测粘度？如果在测定液体流出时间没有打开支管C，会对测定的高聚物分子量产生何种影响？
答：乌氏粘度计由A、B、C三个支管构成，其中，A管是用来装液体的，B管则是测量主件，可以测定液体定向流动一定距离的流动时间，C管则是使B管与大气连通。当毛细管下端的液面下降，毛细管内流下的液体形成一个气承悬液柱，液体流出毛细管下端后沿管壁流下，避免出口处形成湍流现象。或者是减少了a管液面升高对毛细管中液流压力差带来的影响。
除去C管仍可测定，但是要保证每次测量的体积都相同（不适用）。乌氏粘度计由于有C管，故所加待测液的体积不用每次相同，即可以在黏度计中稀释直接稀释液体。若除去C管，液体下流时所受到的压力差ρgh与管B中液面高度有关，故应保证每次测量的体积相同，也即是另一种黏度计——奥氏粘度计，在本次实验中是不适用的。
如果没打开C则流出的时间过长，测出的分子量偏大。
2. 乌氏粘度计毛细管太粗太细各有何特点？
答：乌氏粘度计的毛细管太粗的时候，流速过快，可能导致测的时间太快而未能及时反应，因而测出来的时间可能不准确；乌氏粘度计的毛细管太细，流速过慢，虽然读数较为精确，但花费的时间也较长。所以，乌氏粘度计粗细应该适当。 3. 为什么强调粘度计一定要干净、无尘？
答：黏度计中如果不干净，会影响液体的流速，若溶解在溶液中，还会使溶液的成分发生变化，对分子量的测定结果影响较大。 4.乌氏粘度计测定高聚物分子量有哪些注意事项？
答：使用乌氏粘度计应注意以下几点：
(推荐)粘度法测定水溶性高聚物分子量实验报告
