高分子物理实验讲义

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1、华南师范大学化学与环境学院材料化学系2011.9高分子物理实验讲义146目录实验1聚合物的逐步沉淀分级法实验2粘度法测定聚合物分子量实验3高聚物溶度参数的测定实验4聚合物溶剂的选择实验5溶涨平衡法测定聚合物的交联度实验6偏光显微镜法观察聚合物球晶实验7差示扫描量热法（DSC）测定聚合物的热性能实验8光学解偏振光法测定聚合物的结晶速率实验9高阻仪测定聚合物的电阻实验10高聚物熔体流动特性的测定146实验1聚合物的逐步沉淀分级法146146146146注：各级分的特性粘度感兴趣的同学可以找时间自行测定。本实验不要求测出明确的分子量，可以用参数代表个级分的分子量，并指出各级分分子量的大

2、小关系。此次分级的样品待下次实验进行处理，并进行再一次分级。146实验2粘度法测定聚合物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，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。本实验采用乌氏粘度计，用一点法测定壳聚糖在醋酸溶液中的分子量。1.实验要求通过本实验要求掌握粘度法测定聚合物分子量的基本原理、操作技术和数据处理方法。2．实验原理2.1粘度及其表示方法在高聚物中，分子的聚合度不一定相同，因此高聚物的分子量往往是不均一的，没有一个确定的值。通过实验的方法可测得某一聚合物的分子量分布情况和分子量的统计平均值，即平均分子量。由于测定原理和

3、计算方法不同，所得结果也不相同，常见的平均分子量有：数均分子量、重均分子量、Z均分子量和粘均分子量。在多种测量高聚物平均分子量的方法之中，粘度法具有设备简单、操作方便、且有很好实验精度的特点，因而是常用的方法之一。粘度是指液体对流动所表现的阻力，这种力反抗液体中邻接部分的相对运动，因而是液体流动时内磨擦力大小的一种量度。因此，高聚物稀溶液的粘度()应包括溶剂分子之间的内摩擦、高聚物分子与溶剂分子之间的内摩擦以及高聚物分子之间的内摩擦，三者表现出来的粘度的总和。其中溶剂分子之间的内摩擦表现出来的粘度为纯溶剂粘度，用0表示。在相同的温度下，通常＞0，为了比较这两种粘度，将增比粘度定义

4、为sp＝(1)式中r称为相对粘度，它是溶液粘度和溶剂粘度的比值，它反映的也是溶液的粘度行为。增比粘度sp反映了扣除溶剂分子的内摩擦以后，仅仅高聚物分子间与溶剂分子和高聚物分子间的内摩擦所表现出来的粘度。高聚物溶液的增比粘度sp往往随溶液浓度的增加而增加。为方便比较，将单位浓度下所显示的增比粘度称为比浓粘度，将称为比浓对数粘度。2.2特性粘度Huggins(1941年)和Kramer(1938年)分别发现比浓粘度和比浓对数粘度溶液浓度之间符合下述经验关系式(2)146(3)式中c为溶液的浓度，k和分别称为Huggins和Kramer常数。根据上述二式，以～c或～c作图可得两条直线，

5、对同一高聚物，外推至c=0时，两条直线相交于一点，所得截距为，称为特性粘度，如图1所示。显然，特性粘度可定义为［］＝＝(4)当溶液无限稀释时，高聚物分子彼此相隔很远，它们之间的摩擦效应可以忽略不计，因此，特性粘度主要反映了溶剂分子和高聚物分子之间的内摩擦效应，其值决定于溶剂的性质，更决定于聚合物分子的形态和大小，是一个与聚合物分子量有关的量。由于sp和r均是无因次量，所以的单位是浓度单位的倒数，它的数值随浓度表示方法的不同而不同。图1外推法求示意图实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，聚合物的特性粘度只与聚合物的摩尔质量有关，它们之间的关系可用Mark-Houwink经验方程式

6、来表示＝K(5)式中是粘均分子量，K和都是与温度、聚合物、溶剂的性质有关的常数，在一定的分子量范围内与分子的大小没有关系。K和的数值只能通过其它绝对方法（如：渗透压法、光散射法等）确定，若已知K和的数值，只要测得就可求出。2.3液体粘度的测定方法，液体粘度的测定方法主要有三类：（1）用旋转式粘度计测定液体与同心轴圆柱体相对转动的情况来确定粘度；（2）用落球式粘度计测定圆球在液体里的下落速度来确定粘度；（3）用毛细管粘度计测定液体在毛细管里的流出时间来确定粘度。前两种方法适于高、中粘度的溶液，毛细管粘度计适用于较低粘度的溶液，本实验采用该粘度计。玻璃毛细管粘度计测量原理是：当液体在

7、重力作用下流经粘度计中的毛细管时，遵守泊塞勒(Poiseuille)公式(6)式中的是液体粘度，是液体密度，l是毛细管的长度，r是毛细管半径，g是重力加速度，t是流出时间，h是流经毛细管的液体平均液柱高度，v是流经毛细管的液体体积，m是动能校正系数，当时，可取m＝1。对于指定的某一粘度计，令A＝，B＝，则上式可写成146＝At-(7)式中B＜1，当t＞100s时，等式右边第二项可以忽略。又因为通常测定是在稀溶液中进行（c<1g/100mL）,溶液与溶剂的密度近似相等，则有(8)式