粘度法是测定高分子聚合物分子量的一种常用方法,其基本原理是根据高分子分子量与流体的摩擦阻力之间的关系进行计算。其中,聚丙烯酰胺是一种常见的高分子材料,在油田增稠、水处理、纸张工业等领域有广泛应用。以下是粘度法测定聚丙烯酰胺分子量的方法及其过程说明:
1. 实验原理
粘度法测定聚丙烯酰胺分子量的基本原理是:将已知浓度的聚丙烯酰胺溶液通过毛细管流动时,由于聚合物链的活动性和相互作用,会产生一定的摩擦阻力,使得溶液的流动速度降低。根据牛顿流体的定义,流体的粘度与其摩擦阻力成正比,而聚合物分子量与其所产生的摩擦阻力也成正比。因此,通过测定聚合物溶液的粘度,可以计算出其分子量。
2. 实验方法
(1)制备聚丙烯酰胺样品溶液:将已知量的聚丙烯酰胺粉末加入容量瓶中,加入适量去离子水,经过充分振荡溶解,制备出浓度为0.1-0.2 g/L的聚丙烯酰胺样品溶液。
(2)粘度测定:将制备好的聚丙烯酰胺样品溶液取出一定量,注入粘度计中。在预热和稳定后,记录粘度计读数。重复3次测量,取平均值。注意要保持温度、浓度、PH等条件不变。
(3)数据处理:根据粘度计读数计算出聚丙烯酰胺样品的粘度,并代入下列公式进行计算:
[η] = k × ln(C) + b
其中,[η]为聚合物样品的比粘度,k和b为常数,C为聚合物样品的浓度。
(4)计算分子量:根据Mark-Houwink方程计算分子量,具体公式为:
M = K × [η]^a
其中,M为聚合物的分子量,K和a为与溶剂、温度有关的常数,可以根据文献提供的数据进行查找。
综上所述,粘度法是一种常用的测定聚丙烯酰胺分子量的方法,其操作简单、数据处理方便,在实际应用中具有广泛的应用前景。