физика полимеров. Методические указания к выполнению лабораторного практикума к курсу физика полимеров Методические указания
 Скачать 0.65 Mb.
|
|
Лабораторная работа Определение молекулярной массы полимера вискозиметрическим методом Цель работы: определить вязкость растворов полимеров и рассчитать молекулярную массу полимеров. Реактивы: полимеры, растворители Приборы и посуда: капиллярный вискозиметр ВПЖ, термостат с прозрачными стенками, секундомер, градуированные пипетки, резиновая груша. ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ 1. Вискозиметр и применяемая посуда должны быть тщательно вымыты и высушены. Загрязнения и пыль в капиллярах вискозиметра приводят к искажению времени истечения раствора и растворителя. 2. Величина навески полимера, выбор растворителя, его объем, условия растворения должны быть указаны в отчете. Растворитель и температуру измерений выбирают согласно табл.2 3. Для приготовления растворов полимеров используют растворитель марки х.ч. Растворы готовят в соответствии с правилами техники безопасности установленными для данного растворителя. 4. Полимер не должен содержать влаги, остатков мономеров, катализаторов, инициаторов или других добавок. Содержание допускаемой влаги и добавок должно быть указано. 5. Концентрацию раствора полимера С (г/см3) вычисляют по формуле С=g/v, где g – масса навески полимера,г; v –объем раствора при температуре измерения, см3. 6. При определении вязкости концентрацию раствора полимера подбирают таким образом, чтобы время истечения раствора превышало время истечения растворителя в 1,2-2 раза. При определении характеристической вязкости растворов полимеров по одной концентрации готовят раствор 0,5 г полимера в 100мл растворителя. 7. Температура должна оставаться постоянной для заданной системы полимер/растворитель. По возможности, следует установить температуру 250С ± 0,010С. 8. Полимер взвешивают с точностью до четвертого десятичного знака и помещают в мерную колбу объемом 25 см3. Затем в колбу наливают небольшое количество растворителя при температуре 250С ± 0,010С.. Колбу встряхивают до полного растворения полимера, затем доводят растворитель до метки. При приготовлении растворов меньшего объема рекомендуется дозировка растворителя по массе. Объем растворителя vp (см3) вычисляют по формуле: vp=mp/p, где mp – масса растворителя, г; p – плотность растворителя при температуре измерения вязкости раствора, г/см3, определяемая по справочнику или по ГОСТ 18995.1 пикнометрическим методом. 9. Растворы не должны содержать нерастворившихся частиц полимера. Колбы должны быть плотно закрыты во избежание изменения концентрации раствора за счет возможного испарения растворителя. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ При помощи одного вискозиметра проводят последовательное и  змерение времени истечения раствора и растворителя. Устройство вискозиметра ВПЖ 1, 2 – колена U трубки; 3 – отводной патрубок; 4, 5 – резервуары; 6 – резервуар-расширитель; 7 – капилляр; М1, М2 – отметки 1. Подготовка и заправка вискозиметра. Довести температуру термостатической ванны до заданного значения. Заправить чистый и сухой вискозиметр. Для этого 15 мл чистого растворителя заливают в широкое колено 2 вискозиметра. Установить вискозиметр на держатель термостатической ванны. Подождать, пока заряженный вискозиметр не нагреется до температуры термостатической ванны. Обычно если измерения совершаются при температуре 250С, время ожидания не превышает 15 минут. При более высоких значениях температуры следует выждать более продолжительный период времени. Следует избегать длительных отсрочек проведения измерений, так как было установлено, что наиболее достоверные результаты испытаний получаются непосредственно после достижения термического равновесия с использованием только что заправленного вискозиметра. 2. Измерение времени истечения. Через резиновую трубку на колене 1 создают давление всасывания при помощи резиновой груши. Уровень жидкости должен превысить отметку М1. После этого засасывание прекращают, и жидкость начинает перетекать в широкое колено вискозиметра. Как только уровень жидкости опустится до метки М1, включают секундомер и засекают время истечения жидкости между метками М1 и М2. Измерения повторяют 4-5 раз с точностью 0,2 – 0,3 с и вычисляют среднее время истечения растворителя. Аналогично определяют время истечения полимера. Расчет значений вязкости На основании полученных данных вычисляют относительную вязкость ηотн. и удельную вязкость ηуд . ηотн.= η/ ηо =t/to ηуд =(t - to)/to , где η – вязкость раствора полимера, ηо.- вязкость растворителя, t – время истечения раствора полимера , to – время истечения растворителя. Для нахождения характеристической вязкости [η] строят графическую зависимость ηуд /С от С. Поскольку характеристическая вязкость [η] является отношением удельной вязкости к концентрации раствора при бесконечно большом разбавлении, проводят экстраполяцию прямолинейной зависимости ηуд /С от С на ось ординат. Отрезок, отсекаемый на оси равен [η]. Определение характеристической вязкости растворов полимеров по одной концентрации Метод, предложенный А.А. Берлиным, применим для любой системы полимер- растворитель. Определив экспериментально относительную вязкость ηотн только для одной концентрации раствора полимера, можно используя таблицу3 определить характеристическую вязкость. Пример. ηотн =1,219 для концентрации С=0,737г/дл. Самые близкие значения в таблице ηотн=1,215 ([η]С = 0,2000) и ηотн=1,220 ([η]С = 0,2034). Для значения ηотн =1,219 величину [η]С]получаем интерполяцией. [η]С = 0,2043- (0,2043 – 0,2000)/5 = 0,2034 [η] =0,2034/0,737= 0,276дл/г Таблица 3 Значения произведения характеристической вязкости на концентрацию [η]С в зависимости от величины относительной вязкости
Определение молекулярной массы Характеристическую вязкость [η] используют для определения молекулярной массы полимера по уравнению Марка-Хаувинка-Куна. [η] = КМα , Где К и α постоянные для данной системы полимер – растворитель, приведены в табл.4, [η] – характеристическая вязкость см3/г. Величина α характеризует форму макромолекул в растворе. Для плотных клубков α=0, для более рыхлых клубков, характерных для большинства систем полимер – растворитель 0,5< α <1. Максимально вытянутым и жестким макромолекулам соответствуют значения α >1. Таблица 4. Значения констант К и α
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||