华 南 师 范 大 学 实 验 报 告

学生姓名 甘汉麟 学 号 20112401028 专 业 化学（教育） 年级、班级 2011 级 5 班 课程名称 物理化学实验 实验项目 粘度法测定水溶性高聚物分子量 实验类型 □验证 □设计 □综合 试验时间 2014 年 3 月 19 日 实验指导老师 肖信 实验评分

一.实验目的

1. 测定多糖聚合物-右旋糖苷的平均分子量； 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，相对分子质量不同，高聚物的性能差异很大。所以不同材料，不同的用途对分子质量的要求是不同的。测定高聚物的相对分子质量对生产和使用高分子材料具有重要的实际意义。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，它是一种水溶性的多糖类聚合物，在中等分子量时，它能提高血浆渗透压，扩充血容量；在低分子量时，它能降低血液粘稠度，改善微循环以及有抗血栓形成的作用；但在高分子量时，则会引起红细胞聚集，导致微循环障碍。可见，测定高聚物分子量对生产和使用高分子材料有重要意义。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

。

线型高分子可被溶剂分子分散，在具有足够的动能下相互移动，成为黏度态，η是可溶性的高聚物在稀溶液中的黏度，是它在流动过程中所存在内摩擦的反映，这种摩擦主要有：溶剂分子与溶剂分子之间的内摩擦，也就是纯溶剂的黏度，记作η0；高分子与高分子之间的内摩擦以及高分子与溶剂分子之间的内摩擦，三者总和表现为高聚物溶液的黏度，记作η。

在同一温度下，高聚物的黏度一般都比纯溶剂的黏度大，即η>η0，这些黏度增加的分数，叫做增比黏度，记作ηsp，即

式中，ηr 称为相对黏度，这指明溶液黏度对溶剂黏度的相对值，仍是整个溶液的黏度行为。ηsp则以为着已经扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应。

溶液的浓度可大可小，显然，浓度愈大，黏度也就愈大，为了便于比较，将单位浓度下所显示的黏度，即引入ηsp/c，称作比浓黏度，其中c为浓度，g/ml.

为了进一步消除高聚物分子之间的内摩擦效应，必须将溶液浓度无限稀释，使得每个高聚物分子彼此相隔极远，其相互干扰可以忽略不记。这一粘度的极限值记为：

[η]被称为特性粘度，其值与浓度无关。实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，[η]的数值只与高聚物平均相对分子质量M有关，它们之间的半经验关系可用Mark Houwink 方

程式表示：

式中，

为平均分子量（黏均分子量），K是比例常数，a是与分子形状有关的经验参数。

K和a值与温度、聚合物、溶剂性质有关，也和分子量有关，K值受温度影响明显，而a值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度。K和a值只能通过其他方法确定，不同方法得到的数值有所差异，而从黏度法只能测得[η]，通过式（3-84）即可计算聚合物的黏均分子量。

测定高分子的[η]时，用毛细管粘度计最为方便。当液体在毛细管粘度计内因重力作用而流出是遵守泊肃叶（Poiseuille）定律：

式中，η为液体的黏度，ρ为液体的密度；L是毛细管长度；r 是毛细管半径；t 是流出时间；V是流经毛细管液体的液体体积；g为重力加速度； p是自重压力，故也可写作hgp, h是流经毛细管的液体的平均液柱高度；m是与机器的几何形状有关的常数，在r/l<<1 时，可取m=1。 泊肃叶式可写作

对某一支指定的粘度计而言，r、h、V、L、g、m均为常数，故

如测定是在稀溶液中进行，溶液的密度和溶剂的密度近似相等，则：

故ηsp /c’和lnηr /c’的极限都等于特性黏度[η] ,由此可获得[η]的方法有两种：一种以 ηsp 对 c’ 作图外推 c’→0 的截距值；另一种以 lnηr/c 对 c’作图，外推 c’→0 的截距值；或同时作图，两条直线的截距应重合于一点，这样也可以核实

实验的可靠性，如右图所示：

根据实验在足够稀的溶液中，这两条直线的方程为：