[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.��10922.OZNACZANIE ZREDNIEJ MASY CZSTECZKOWEJ POLIMERUWSTPLepkość roztworu polimeru jest z reguły większa od lepkości rozpuszczalnika.Dla polimeru lepkość graniczna [ ] określa zmianę lepkości roztworuprzypadającą na jednostkę stężenia polimeru lub substancji wielkocząsteczkowejprzy stężeniu dążącym do zera.�� - 0 1��(22.1)= lim �"�� ��c �! 0 c���� ����gdzie- lepkość roztworu,0 - lepkość rozpuszczalnika zaś c stężenie molowe substancji rozpuszczonej,c - stężenie molowe substancji rozpuszczonej.Związek między graniczną liczbą lepkościową polimeru i jego masącząsteczkową określa wzór Marka-Kuhna-Houwinka:[ ] = K M (22.2)gdzie K oraz są stałymi empirycznymi, zależnymi od temperatury icharakterystycznymi dla danego układu rozpuszczalnik - polimer.Znając stałe K i dla danego polimeru można, metodą pomiaru lepkości, poprzezekstrapolację wartości zre do c = 0 i wyznaczenie [ ], określić masęcząsteczkową polimeru.Ta metoda daje dobre wyniki jeżeli pomiary lepkościwykonujemy dla rozcieńczonych roztworów polimerów w dokładnietermostatowanych układach.Pomiar lepkości metodą OstwaldaJest to metoda przepływu, która opiera się na pomiarze czasu przepływuokreślonej objętości przez wzorcową rurkę kapilarną pod działaniem określonejróżnicy ciśnień.Przepływ cieczy przez rurki kapilarne odbywa się zgodnie zprawem Poiseuillea, można wyrazić równaniem:r4p tv = (22.3)8 l 110gdziev - objętość cieczy wypływającej w ciągu czasu t,l - długość kapilary,r - promień kapilary,p różnica ciśnień.Gdy ciecz wypływa tylko pod działaniem własnego ciężaru, mamy zależność:h1 - h2p = d �" g (22.4)2gdzie(h1 - h2) - różnica poziomów,d - gęstość cieczy,g - przyspieszenie ziemskie.Mierząc kolejno czas przepływu równych objętości dwóch różnych cieczy przez tęsamą rurkę kapilarną pod działaniem ciężaru, otrzymujemy z prawa Poisseuillea,po uwzględnieniu poprzedniego wzoru, zależność:h1 d1 �" t1= (22.5)h2 d2 �" t2Znając lepkość jednej cieczy możemy obliczyć lepkość drugiej cieczy.Gdy pewnąciecz przyjmie się za wzorzec, to stosunek lepkości bezwzględnej cieczy badanejdo tejże lepkości cieczy wzorcowej jest lepkością względną:x dx �" tx2 = = (22.6)0 d0 �" t0gdzied0, , t0 - dotyczą cieczy wzorcowej.0Zwykle cieczą wzorcową jest woda i wówczas wystarczy zmierzoną lepkośćwzględną pomnożyć przez bezwzględną lepkość wody, aby otrzymać bezwzględnąlepkość badanej cieczy.Do pomiaru lepkości tą metodą używa się wiskozymetruOstwalda (Rys.22.1).Do zbiornika A wciąga się badaną ciecz (do pomiarówzawsze tą samą dokładnie objętość cieczy).Za pomocą stopera mierzy się czaswypływu objętości cieczy zawartej między poziomami a i b.Wiskozymetr należyumieścić w termostacie. 111Rys.22.1 Wiskozymetr OstwaldaCEL WICZENIACelem ćwiczenia jest wyznaczenie średniej masy cząsteczkowejpolietylenoglikolu.APARATURALepkościomierz OstwaldaTermostatStoperSZKAONaczyńka wagowe - 2 szt.Kolbki miarowe 50 m -5 szt. 112ODCZYNNIKIPolimer - polietylenoglikol (PEG)Rozpuszczalnik - woda destylowanaWYKONANIE WICZENIA1.Zważyć na wadze analitycznej próbki polimeru o masach:0,01, 0,05, 0,10, 0,15 i 0,25g.2.Przenieść próbki do kolbki miarowej i dopełnić rozpuszczalnikiem do kreski.3.Umieścić lepkościomierz w termostacie, napełniać kolejno roztworamipolimeru i po uzyskaniu temp 25�C zmierzyć czas przepływu roztworu.4.Powtórzyć pomiar trzykrotnie.5.W taki sam sposób zmierzyć czas przepływu czystego rozpuszczalnika.OPRACOWANIE WYNIK�W1.Obliczyć zre jako:tr - t0zre = (22.7)t0gdzietr - czas przepływu roztworu,t0 - czas przepływu rozpuszczalnika.2.Sporządzić wykres zależności zre = f (c), stężenie wyrazić w g/100 cm3.3.Z wykresu odczytać wartość [ ].4.Odczytać z tabeli nr 1 wartość K i � dla badanego polimeru irozpuszczalnika.5.Obliczyć średnią masę cząsteczkową polimeru ze wzoru (1).Tabela 22.1.Stałe równania Marka-Kuhna-HouwinkaPolimer Rozpusz-czalnik Temperatura 0C K aPolistyren benzen 25 0,42 � 10-4 0,774Polialkohol winylowy woda 25 3 � 10-1 0,5Polioctan winylu aceton 20 2,09 � 10-4 0,68Poliwinylopirolidon woda 25 5,65 � 10-2 0,55Polietylenoglikol woda 20 4,65 � 10-4 0,67
[ Pobierz całość w formacie PDF ]