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烏氏粘度計原理及粘度測試注意事項

2020.2.02

當流體受外力作用產生流動時,在流動著的液體層之間存在著切向的內部摩擦力,如果要使液體通過管子,必須消耗一部分功來克服這種流動的阻力。在流速低時管子中的液體沿著與管壁平行的直線方向前進,最靠近管壁的液體實際上是靜止的,與管壁距離愈遠,流動的速度也愈大。 流層之間的切向力f與兩層間的接觸面積A和速度差Δv成正比,而與兩層間的距離Δx成反比: 式中,η是比例系數,稱為液體的粘度系數,簡稱粘度。

高聚物摩爾質量不僅反映了高聚物分子的大小,而且直接關系到它的物理性能,是個重要的基本參數。與一般的無機物或低分子的有機物不同,高聚物多是摩爾質量大小不同的大分子混合物,所以通常所測高聚物摩爾質量是一個統計平均值。

測定高聚摩爾質量的方法很多,而不同方法所得平均摩爾質量也有所不同。比較起來,粘度法設備簡單,操作方便,并有很好的實驗精度,是常用的方法之一。用該法求得的摩爾質量成為粘均摩爾質量。

常見粘度符號、名稱與物理意義:

η0:純溶劑的粘度,溶劑分子與溶劑分子間的內摩擦表現出來的粘度。

η? :溶液的粘度,溶劑分子與溶劑分子之間、高分子與高分子之間和高分子與溶劑分子之間三者內摩擦的綜合表現。

ηr :相對粘度,ηr=η/η0,溶液粘度對溶劑粘度的相對值。

ηsp:增比粘度,ηsp= (η-η0) / η0 = (η / η0)-1 = ηr -1,反映了高分子與高分子之間,純溶劑與高分子之間的內摩擦效應 。

ηsp/C:比濃粘度,單位濃度下所顯示出的粘度 。

[η] :特性粘度,反映了高分子與溶劑分子之間的內摩擦

高分子物質的特性黏度定義為[η]=lim ηsp/c 【c->0】。它是用Ln(ηsp/c) 對c作圖,該直線的外推值即為特性黏度[η],其量綱為dl/g。式中ηsp 為增比黏度,c為聚合物溶液的質量濃度,單位為g/ml。增比黏度 ηsp=(η-η0)/η =(t-t0)/t0 。式中,η、η0 分別為聚合物溶液和純溶劑的黏度;t、t0分別為用黏度計測定的聚合物溶液濃度和純溶劑的流出時間,單位是s。在分析測試中,將樣品溶解在特定溶劑中,配成一定濃度的聚合物溶液。保持體溫,用黏度計分別測定純溶劑和溶液的流出時間,即可得到樣式的增比黏度 和相對黏度。

通過測定的增比黏度,用哈根斯方程式ηsp/c=[η]+k’[η]^2*c可以計算它的特性黏度。式中,k’為哈金斯常數。另外,還可以通過測定得到的相對黏度ηr計算確定特性黏度,其計算式為[η]=F/M ,其中,m是稱取的聚酯樣品質量,單位是mg。為方便計算,把不同的相對黏度ηr所對應的F值列表,通過查表可以得到不同ηr 值對應的F值。特性黏度與聚合物分子的質量有關,其關系式:[η]=K*M,通過這個關系式可以根據特性黏度計算聚合物的分子質量。其中,K和a是在一定溫度下某聚合物溶質體系的特征性指數,他們取決于聚合物在榮治理的形態,它是聚合物鏈斷語溶劑分子間相互作用力的反映。K和a值需要通過實驗確定。

粘度測定注意事項

1.被測液體的溫度: 許多用戶忽視這一點,認為溫度差一點無所謂,我們的實驗證明:當溫度偏差0.5℃ 時,有些液體粘度值偏差超過5% ,溫度偏差對粘度影響很大,溫度升高, 粘度下降。所以要特別注意將被測液體的溫度恒定在規定的溫度點附近,對精確測量不能超過0.1℃,最好不要超過0.05℃。

2.毛細管烏氏粘度計的清潔程度:烏氏粘度計第一次使用前以及每次實驗之后都必須徹底清洗并烘干,保證粘度實驗過程中烏氏粘度計清潔。

3.樣品的溶解:用于粘度測定實驗的溶液樣品必須徹底溶解,無細小顆粒。

4.粘度實驗人員的操作手法:實驗過程中烏氏粘度計必須保持直立,將溶液或純溶劑倒入烏氏粘度計時注意不能產品氣泡,實驗過程中恒溫槽內的恒溫介質(一般是水)必須高于烏氏粘度計的測量球等。


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