聚丙烯酰胺分子量的测定

整理编辑：爱森聚丙烯酰胺

分子量是表征化合物特性的基本参数之一。但高聚物分子量大小不一，参差不齐，一般在103～107之间，所以通常所测高聚物的分子量是平均分子量。测定高聚分子量的方法很多，其中粘度法设备简单，操作方便，有相当好的实验精度。  

    根据中国国家标准GB12005，聚丙烯酰胺的分子量用特性黏度法测定。

★测定原理

按规定条件制备试样浓度0.0005～0.001g /ml，其氯化钠浓度为C (NaCl ) =1.00mol/L的溶液。用气承液柱式乌氏毛细管粘度计分别测定溶液和溶剂的流经时间，根据测定的值计算特性粘数。

★仪器

玻璃毛细管黏度计：采用GB1632规定的稀释性乌氏毛细管粘度计（要求1，应使浓度为1mol∕L的氯化钠水溶液在30℃下的流经时间在100s～130s范围内；2，定量球容积4mL，内径0.55mm型和内径0.57mm型）

恒温水浴：控温精度±0.05℃                           秒表：分度值0.1s

分析天平：感量0.0001g            容量瓶：容积25mL、50mL、100mL、200mL

移液管：容积5mL、10mL、50mL                     具塞锥形瓶：容积250mL

玻璃砂芯漏斗：G-2型                                   烧杯：容积100mL

量筒：容积50mL                               注射器、乳胶管、洗耳球等

★试剂和溶液

本分析方法所用的试剂和水，均为分析纯试剂和蒸馏水；氯化钠溶液：将氯化钠用蒸馏水配制成c(NaCl)=1.00mol∕L和c(NaCl)=2.00mol∕L；铬酸溶液。

★试样溶液的配制

在100mL容量瓶中称入0.05～0.1g均匀粉状PAM（以爱森聚丙烯酰胺为试样），准确至0.0001g。加入约48mL的蒸馏水，经常摇动容量瓶。待试样溶解后，用移液管准确加入50mL浓度2.00mol/L的氯化钠溶液，放在30±0.05℃水浴中。恒温后，用蒸馏水稀释至刻度，摇均，用干燥的玻璃砂芯漏斗过滤，即得试样浓度约0.0005～0.001g/mL且氯化钠浓度为1.00mol /L 和试样溶液，放在恒温水浴中备用。

★测定步骤

1，将恒温水浴的温度调节在（30±0.05）℃

2，在恒温水浴中固定一个250 mL具塞锥形瓶，在其中加入经干燥的玻璃砂芯漏斗过滤的浓度1.00mol/L的氯化钠溶液，恒温30分钟备用。

3，在乌氏粘度计的管2、管3的管口接上乳胶管。将黏度计垂直固定在恒温水浴中，水面应高过缓冲球2cm。

http://s1/mw690/005PfcH5gy6NLaBs8P6f0&690

 

1-注液管 2-测量毛细管 3-气悬管 4缓冲管 5-上刻线 6-定量球 7-下刻线 

4，用移液管从锥形瓶中吸取10毫升试样溶液，由管1加入粘度计，应使移液管口对准管1的中心，避免溶液挂管壁上。待溶液自然留下后，静止10s，用洗耳球将最后一滴吹入黏度计，恒温10分钟。

5，紧闭管3上的乳胶管，慢慢用注射器将溶液抽入球6，待液面升至球4一半时，取下注射器，先放开管3上的乳胶管，再放开管2上的乳胶管，让溶液自由落下。

6，当液面下降至刻度5时，启动秒表，至刻度线7时，停止秒表，记录时间，启动和停止秒表的时刻，应是溶液弯月面的最低点与刻线相切的瞬间，观察时应平视。

7，按5和6步骤重复测定三次，各次流经时间的差值应不超过0.2s。取三次测定结果的算术平均值为该溶液的流经时间t。

8，用移液管从锥形瓶中吸取5mL已经恒温的1.0mol∕L的氯化钠溶液，由管1加入黏度计。紧闭管3的乳胶管，用洗耳球从管2打气鼓泡3～5次，使之与原来的10 mL溶液混合均匀。并使溶液吸上、压下三次以上。此时溶液的浓度为2/3 c0。按步骤5，6测得流经时间t2。

9，按步骤8再逐次加入5，10，10 mL浓度1.00mol/L的氯化钠溶液。分别测得浓度为1/2 c0、1/3 c0和1/4 c0时的流经时间t3、t4 和t5。

10，洗净黏度计，干燥后，在其中加入经干燥的玻璃砂芯漏斗过滤的，浓度为1.0mol∕L的氯化钠溶液10～15mL，恒温10分钟，按步骤5、6测得流经时间t0。

11，粘度计的洗涤和干燥

在使用粘度计前后以及在测定中出现读数相差大于0.2秒又无其他原因时，应按下步骤清洗粘度计：A自来水冲洗；B铬酸洗液清洗；C蒸馏水冲洗。将洗净的粘度计置于烘箱内干燥。

★结果表示

A，按式（1）计算试样溶液的相对粘度：ηr =t∕t0                   (1)

按式（2）计算试样溶液的增比粘度：ηsp =（t－t0）/t0=ηr－1       (2)

式中：ηsp—增比粘度；t—试样溶液的流经时间（s）；t0—1.00 mol/L氯化钠溶液的流经时间(s)。

B，用t0、t1、t2、t3、t4、t5，按式（1）和式（2）分别计算各浓度下的ηr和ηsp，由对应的相对浓度（各点的实际浓度与初始浓度c0的比值，用cr表示，分别为1、2/3、1/2、1/3、1/4），分别计算各点的ηsp/cr和lnηsp/cr,将计算结果填入下表。

http://s14/mw690/005PfcH5gy6NLaGtHM90d&690

 

C，以cr为横坐标，分别以ηsp/cr和 lnηr/cr为纵坐标，在坐标纸上作图，通过两组点各作直线，外推至cr=0，求得截矩H。若两条直线不能在纵轴上交于一点时，取两截矩的平均值为H。

                                

 

 

D，按式（3）计算特性粘数        [η]=H/ c0                   （3）

式中：[η]—特性粘数，ml/g；c0—试样溶液的初始浓度，g/mL。

c0按式（4）计算                c0=m·s/v                     (4)

式中：m—试样的质量（g）；s—试样固含量（%）；v—配制试样溶液体积（ml）。 

E，聚丙烯酰胺分子量的计算

分子量按式（5）计算            M＝802[η]1.25                       （5）

或者按式（6）计算           [η] ＝4.75×10-3M0.8              （6）

式中，M为分子量；[η]为特性黏度，mg∕L。