粘度法测定不同牌号的聚乙烯醇的相对分子质量lyh

实验日期 2015/4/24 成绩 同组人 林旭（139）、吴增楠（140）、林雅斯（310）、叶育欣（312）、林建宝（340）

闽南师范大学应用化学专业实验报告

题目：粘度法测定不同牌号的聚乙烯醇的相对分子质量

12应化1 林跃宏 1206000341 D3

前言

本实验选用不同牌号的聚乙烯醇进行测定。聚乙烯醇的聚合度可分为超高聚合度（分子量25～30万）、高聚合度（分子量17～22万）、中聚合度（分子量12～15万）和低聚合度〔2．5～3.5万〕。常取平均聚合度的千、百位数放在前面，将醇解度的百分数放在后面，如17-88即表聚合度为1700,醇解度为88%。一般来说，聚合度增大，水溶液粘度增大，成膜后的强度和耐溶剂性提高，但水中溶解性、成膜后伸长率下降。聚乙烯醇17-99又称浆纱树脂(Sizing resin)，简称PVA17-99。医用的PVA有PVA05-88,PVAl7-88,PVA-124等规格，前2种规格的醇解度均为(88±2)(m01)%，平均聚合度 (n)分别为500~600和1700～1800；PVA-124的醇解度为 98%～99%，平均聚合度(n)2400~2500。[1]

实验主要目的和任务：①测定不同牌号的聚乙烯醇的平均相对分子量；②掌握用乌氏粘度计测定溶液粘度的原理和方法；③比较不同牌号聚乙烯醇相对分子量测定的准确性。

实验原理：由于高聚物分子链长度远大于溶剂分子，在液体分子流动或者相对流动时有摩擦阻力，宏观表现为粘度，它是三种内摩擦的总和（η）：纯溶剂分子之间的摩擦（η0）、高聚物与纯溶剂分子之间的摩擦、高聚物分子之间的内摩擦。相同温度下，η>η0，引入增比粘度（ηsp）：ηsp=（η—η0）/η0=η/η0—1=ηr—1，式中，ηr为相对粘度。高聚物的ηsp往往随质量浓度C的增加而增加。当溶液无限稀释时，比浓度趋近于一个极限值，即：

limc?0?spc?limln?r????。[η]为特性粘度，作为高聚物摩尔质量的度量。根据

c?0c?Mark-Houwink经验方程式：????k?M?可计算高聚物平均相对分子量。其中，k为比例常数，α是与分子形状有关的经验参数，它们都与温度、高聚物及溶剂的

性质有关，也和分子量大小有关。聚乙烯醇水溶液在30℃时，α=0.64，k=0.0666。在足够稀的高聚物溶液中有如下经验公式：

?spc?????????c 、

2ln?r2?????????c。 c

k、β分别为Huggins和Kramer常数，这是两根直线方程，因此有两种方法可获得ηsp，一种方法是以ηsp/C对C作图，外推到C→0的截距值；另一种是以ηr/C对C作图，外推到C→0的截距值，两根线应汇合与一点。若实验中存在偏差，则交点可能在前，也可能在后，也可能不相交，这种情况下，就以ηsp/C对C作图求出特性粘度[η]。

1 实验方案

1.1 实验材料 a.仪器

SYP-3型玻璃恒温水浴锅；乌氏粘度计；10mL移液管2支；洗耳球1个；止水夹1个；乳胶管1个。 b.试剂

聚乙烯醇（PVA-124）；正丁醇（A.R.）；去离子水 1.2 实验步骤

①恒温：打开恒温槽，设定温度30.0±0.01℃。将乌氏粘度计（如右图） 在恒温槽中恒温10min（垂直放置）。

②溶液流出时间的测定：在C管上均套上乳胶管，将粘度计垂直放入 恒温槽内，使G球完全浸入水浴中。用移液管取10mL聚乙烯醇水溶液 （5.000g/L），由A管加入粘度计内，由B管滴入两滴正丁醇以消泡。 恒温10min。用止水夹夹紧C管乳胶管，使C管不通气，用洗耳球在B 管上端吸气，将水从F球流经D球、毛细管、E球，抽至G球一半处； 松开C管上的夹子，使其通气，此时D球内溶液回入F球，使毛细管以 上的液体悬空；毛细管以上的液体下落，当凹液面最低处流至刻度a时 开始计时，至b处停止计时。记下从a流到b之间所需的时间。重复测 定3次，偏差小于0.4s，取其平均值，即为t1值。

③不同浓度溶液流出时间的测定：向粘度计中依次加入4.00，4.00， 4.00，4.00mL去离子水（补加后溶液不能超过D球，以免将C管封住）， 用上述方法测定不同浓度的t值。注意每次稀释后都要用洗耳球反复抽 洗E球和G球以及毛细管部分。

④溶剂（水）流出时间t0的测定：倒出粘度计内的溶液，先用自来水洗 多次，再用去离子水洗10次以上，每次清洗都要将水流经毛细管，保 证毛细管干净。

⑤清理仪器：关闭电源，清洗移液管多次，粘度计拿到烘箱烘干。 1.3实验注意事项

（1） 粘度计的拿法，要拿A管，拿细管容易破裂。

（2） 高聚物在溶剂中溶解缓慢，配制溶液时必须保证其完全溶解，否则会影响溶液起始

浓度，而导致结果偏低。

（3） 所用移液管和烧杯必须洁净，粘度计必须洁净，高聚物溶液中若有絮状物不能将它

移入粘度计中。

（4） 混合溶液时不要将溶液吹出。

（5） 消泡用正丁醇，加入一滴或者两滴即可。

（6） 本实验溶液的稀释是直接在粘度计中进行的因此每加入一次溶剂进行稀释时必须混

合均匀，并抽洗至E球和G球。

（7） 实验过程中恒温槽的温度要恒定，溶液每次稀释恒温后才能测量。

（8） 粘度计要垂直放置，实验过程中不要振动粘度计，否则影响结果的准确性。 实验开始时，计时的那一个动作要迅速。

2实验数据处理

2.1 数据处理汇总

表1 PVA-1788粘度测定数据表(D2)

流出时间 项目 1 水 5.00 3.57 聚乙烯醇溶液g/L 2.78 2.27 1.92 87.10 106.30 100.40 97.10 94.90 93.50 测量值/s 2 87.30 106.50 100.40 97.00 94.60 93.50 3 87.20 106.30 100.50 97.00 94.90 93.50 平均值t/s t0=87.2 t1=106.4 t2=100.4 t3=97.0 t4=94.8 t5=93.5 ηr 1.000 1.220 1.152 1.113 1.087 1.072 ηsp 0 0.220 0.152 0.113 0.087 0.072 ηlnηsp/c r \\ 0.0440 0.0425 0.0406 0.0383 0.0376 0 0.1987 0.1413 0.1069 0.0836 0.0698 lnηr/c \\ 0.0397 0.0396 0.0385 0.0368 0.0363

图1 ηsp/c、lnηr/c -c图（PVA-1788）

ηsp/c-clnηr/c-c0.04600.0440ηsp/c、lnηr/cηsp/c= 0.0021c + 0.03410.04200.04000.03800.03600.03400.03200.03000.001.002.003.00c/(g/L)4.005.006.00lnηr/c = 0.0011c + 0.0346

表2 PVA-1799粘度测定数据表(D1)

流出时间 项目 1 水 96.4 5.00 147.3 测量值/s 2 96.6 147 3 96.7 平均值t/s t0=96.6 ηr 1.000 ηsp ηsp/c lnηr lnηr/c 0 \\ 0 \\ 146.9 t1=147.1 1.523 0.523 0.1046 0.4207 0.0841 1.394 0.394 0.0997 0.3321 0.0841 1.319 0.319 0.0979 0.2771 0.0850 1.268 0.268 0.0964 0.2373 0.0854 1.227 0.227 0.0937 0.2044 0.0845 3.95 134.8 134.4 134.6 t2=134.6 聚乙烯醇溶液g/L 3.26 127.6 127.2 127.4 t3=127.4 2.78 122.5 122.6 122.2 t4=122.4 2.42 118.7 118.4 118.3 t5=118.5

图2 ηsp/c、lnηr/c -c图（PVA-1799）

0.110.1050.10.0950.090.0850.080.0750.070.0650.0601ηsp/c = 0.0039c + 0.0847ηsp/c-clnηr/c-cηsp/c、lnηr/clnηr/c= -0.0004c + 0.085923c/(g/L)

456

表3 PVA-124粘度测定数据表(D3)

流出时间 项目 1 水 80.1 测量值/s 2 80.2 3 80.0 平均值t/s t0=80.1 ηr 1.000 ηsp ηsp/c lnηr lnηr/c 0 \\ 0 \\ 5.00 132.8 132.9 132.5 t1=132.7 1.657 0.657 0.1314 0.5051 0.1010 3.57 114.8 114.8 114.5 t2=114.7 1.432 0.432 0.1209 0.3590 0.1005 聚乙烯醇溶液g/L 2.78 106.8 106.9 106.6 t3=106.8 1.333 0.333 0.1199 0.2874 0.1035 2.27 102.2 102.1 102.2 t4=102.2 1.275 0.275 0.1212 0.2433 0.1071 1.92 97.9 97.9 97.7 t5=97.8 1.221 0.221 0.1151 0.2000 0.1040 图3 ηsp/c、lnηr/c -c图（PVA-124）

ηsp/c-c0.140.13sp/c、lnηr/clnηr/c-cηsp/c = 0.0045c + 0.10780.120.110.10.090.080123c/(g/L)456

ηlnηr/c = -0.0016c + 0.1082

表4 计算所得聚乙烯醇的平均相对分子量 牌号 平均相对分子量 PVA-1788 17110 PVA-1799 70899 PVA-124 103345

2.2数据举例（PVA-124）

以PVA-124的t2数据为例

5?10g/L?3.57g/L 浓度 c?14114.8?114.8?114.5?114.7s 平均时间 t2?3114.7?1.432相对粘度 ?r? 80.1增比粘度 ?sp?1.432?1?0.432

0.432ln1.432?0.1209 ln?r/c??0.1005 3.573.57由2.1处理结果知，PVA-124的[η]=0.1078，则根据Mark-Houwink经验方

?sp/c?程式变形可得聚乙烯醇的平均相对分子量：

M??[?]0.640.1078??103345g/mol ?3k0.0666?10聚乙烯醇的单体为：CH2?CH?OH，相对分子量44 故平均聚合度：n?聚合物的平均相对分子量103345??2349

聚合物单体相对分子量443结果分析与讨论

由2.1中表4结果可看出，牌号不同的聚乙烯醇测出的相对分子量相差甚大，

PVA-1788为低聚合度的聚乙烯醇，平均相对分子量约为1.7万，与文献所查数据2.5万~3.5万相比略小；PVA-1799计算所得平均相对分子量约为7.1万，与其他组别所测的较为接近；而PVA-124测得平均相对分子量为10.3万左右，平均聚合度n=2349，与实验给定聚合度2400较为接近。综合三种牌号聚乙烯醇的测定结果，可知聚合度越高，相对粘度越大，平均相对分子量越高。以1788和1799对比可知，相同聚合度下，醇解度越高，平均相对分子量越大。由图线可看出，交点在后，实验存在一定误差，可能是由于实验时乌氏粘度计没有垂直放置、取原溶液或者加水时没有准确量取等原因造成。

参考文献：

[1]http://baike.http://m.wodefanwen.com//link?url=eyErvv1xQJiDoHAP26Zflyzg1B4CfJiMwe84H4ZS6at2Gper6f5MYsIHb-_m_loFxT9gF8lhEHyHIo9uf7Av0a

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7e88.html