《高分子物理》实验指导
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实验一 粘度法测定聚合物的分子量
粘度法是测定聚合物分子量的相对方法，此法设备简单，操作方便，且具有较好
的精确度，因而在聚合物的生产和研究中得到十分广泛的应用。本实验是采用乌氏粘度计，用一点法测定苯酚—四氯乙烷溶液中涤纶树脂的分子量。
一．目的要求：
通过本实验要求掌握粘度法测定高聚物分子量的基本原理、操作技术和数据处理
方法。
二．基本原理
根据马克—哈温克经验公式：
[η]=K Mηα （1）
若特性粘度[η]，常数K及α值已知，便可利用上式求出聚合物的粘均分子量Mη 。K、α是与聚合物、溶剂及溶液温度等有关的常数，它们可以从手册中查到。[η]值即用本实验方法求得。 由经验公式：
ˊ
ηSP/C =[η] +k[η]2C （2） 和 lnηr/ C =[η] -β[η]2 C （3） 可知：溶液的浓度C与溶液的比浓粘度η SP/C或与溶液的比浓对数粘度lnηr/C成直线 ηSP/C 关系（如图1），在给定体系中Kˊ和β均为 常数，这样以ηSP/C对C或以lnηr /C对C作 图并将其直线外推至C=0处，其截距均为ηSP/C [η]。所以[η]被定义为溶液浓度趋近于零时lnηr/ C lnηr/ C 的比浓粘度或比浓对数粘度。 式（3）中ηr称为相对粘度，即为在同 温度下溶液的绝对粘度η与溶剂的绝对粘度 0 C η0之比：
图1 ηSP/C、lnηr/C对C关系图 ηr = η /η0 （4）
当在同温度下某稀溶液和纯溶剂分别流经同一毛细管的同一高度时，若所需时间分别为t和t0;且t0大于100秒时，则
ηr= t / t0 （5）
式（2）中ηsp称为增比粘度，它被定义为加入高聚物溶质后引起溶剂粘度增加的百分数，即：
ηsp =（η—η0）/η0 =ηr — 1 （6）
这样，只需测定不同浓度的溶液流经同一毛细管的同一高度时所需的时间t及纯溶剂的流经时间t0，便可求得各浓度所对应的ηr值进而求得各ηsp，ηsp/C及lnηr/C值，最后通过作图得到[η]值，这种方法称为外推法。
在许多情况下，由于试样量少或要测定大量同品种的试样，为了简化操作，对于多数线型柔性高分子溶液均符合Kˊ≈1/3；Kˊ+β=1/2，则再将（2）、（3）两式联
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立可得式：
[η] = [2（ηsp—lnηr）]1/2 / C （7）
由方程（2）又可简单推导出：
[η] =[（1+4Kˊηsp）1/2-1] /2 KˊC （8）
所以只要知道一个浓度下的ηr值，便可通过（7）式求出[η]；若还知道溶液的Kˊ值，便可通过（8）式求得[η]。此外，根据一定条件还可导出另一些直接计算[η]的公式，以上这种测定[η]的方法称为一点法。本实验就是利用一点法来测涤纶树脂的分子量。
三.实验装置：
恒温玻璃水浴一套（包括电加热器、电动搅拌器、温度计、感温元件和温度控制
仪）。
三管粘度计（乌式） 一支 秒 表 一块 洗 耳 球 一个
250ml 三角烧瓶 一个 砂芯漏斗 （40 ml） 一个
四.实验步骤: 1.试样准备:
取清洁的涤纶树脂试样,用干净的剪刀剪成小粒,准确称取0.1000克于干净的50毫升容量瓶中,用移液管准确移取20毫升苯酚—四氯乙烷混合溶剂,在约80℃的磁力搅拌器上加热溶解至透明,取下冷却至室温。 2.温度调节:
仪器安装并检查无误后，接通电源，开动搅拌器，加热水浴，使其温度控制 在25±0.1℃，为使恒温水槽能有效地控制温度，粘度计要放在离搅拌器较远的地方，这样温度波动对粘度计的影响较小。
3.测定流出时间：
将洗净烘干的乌氏粘度计（图2）垂直放在恒温水浴中，使G球完全浸没在水面下，由A管用G2耐酸度漏斗过滤10~15毫升苯酚—四氯乙烷混合溶剂于粘度计中，恒温10分钟左右，B、C两管各套一胶管，用吸球从B管的胶管将溶剂吸至G球一半，取下吸液球，开启C管，使空气进入D球，以秒表记录溶剂流经a、b刻线间的时间，重复三次，其误差不得超过0.2秒，取平均值为溶剂的流出时间t0，倒去溶剂。 用漏斗将已配好的试液过滤一半于粘度计
内，用吸液球抽吸到G球2~3次后将溶液倒
图2 乌式粘度计 掉，剩下一半于粘度计中，测定其流出时间，
重复三次取平均时间t。
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六.计算
1、ηsp的计算：
根据所测的t和t0数据由公式ηr=t/t0计算ηr，再由公式ηsp=ηr—1计算出ηsp。 2、[η]的计算：
可查得涤纶的苯酚—四氯乙烷溶液，在25℃时，Kˊ=0.35代入式（8）可得公式：
[η]=[（1+1.4ηsp）1/2 —1] /0.7C （9）
式中C为每100毫升溶液中所含试样之克数。将ηsp之值代入公式（9）便得[η]之值。
3、Mη计算：
由表可查得1:1苯酚—四氯乙烷涤纶溶液在25℃时，α=0.82，K=2.1×10-4，将α，K之值代入式（1）便可得：
Mη=（[η] /2.1×10-4）0.82 （10） 试样的粘均分子量便可由式（10）求得。
七.讨论与思考：
1.乌式粘度计与奥氏粘度计比较有些什么优点?
2.为什么在配制试样溶液时需用移液管正确量取混合溶剂于锥形瓶中，而将溶剂或溶液倒入粘度计中时不需正确量取?
3.在本实验中影响数据正确性的关键是什么?
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实验二 高聚物熔融指数的测定
一.实验目的：
1.了解熔体流动速率仪的构造及使用方法。
2.了解热塑性高聚物的流变性能在理论研究和生产实践上的意义。
二.实验原理
所谓熔融指数（MI）是指热塑性塑料等热塑性材料在一定的温度，一定的压力下，熔体在10分钟内通过标准毛细管的重量，用克/10分钟表示。以用来区别各种塑
图1 μPXRZ—400C 熔体流动速率仪
性材料在熔融状态下的流动性能，用以指导热塑性高聚物材料的合成及加工等工作。一般来说，熔融指数较大的热塑性高聚物，其加工性能较好。
三.仪器构造（μPXRZ—400C）型
熔体流动速率仪是用来表征各种高聚物在粘流态时流动性能的仪器。熔体流动速率仪由：主机、温度测量系统、温度控制系统、取样控制系统、自动测量系统、自动打印系统、负荷提升装置七大部分组成。 1.主机（挤出系统）
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