烏氏粘度計(jì)的原理及影響因素

烏氏粘度計(jì)(UbbcloHde Viscometer)是一種重力型的毛細(xì)管粘度計(jì)，是基于相對(duì)測(cè)量法的原理而設(shè)計(jì)的，也即依據(jù)液體在毛細(xì)管中的流出速度，來(lái)測(cè)量液體的特性粘度( 也稱為極限粘度)。

一、粘度的定義

當(dāng)流體受外力作用產(chǎn)生流動(dòng)時(shí)，在流動(dòng)著的液體層之間存在著切向的內(nèi)部摩擦力，如果要使液體通過(guò)管子，必須消耗一部分功來(lái)克服這種流動(dòng)的阻力。在流速低時(shí)管子中的液體沿著與管壁平行的直線方向前進(jìn)，靠近管壁的液體實(shí)際上是靜止的，與管壁距離愈遠(yuǎn)，流動(dòng)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(shù)，稱為液體的粘度系數(shù)，簡(jiǎn)稱粘度。

高聚物與黏均摩爾質(zhì)量

高聚物摩爾質(zhì)量不僅反映了高聚物分子的大小，而且直接關(guān)系到它的物理性能，是個(gè)重要的基本參數(shù)。與一般的無(wú)機(jī)物或低分子的有機(jī)物不同，高聚物多是摩爾質(zhì)量大小不同的大分子混合物，所以通常所測(cè)高聚物摩爾質(zhì)量是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值。測(cè)定高聚摩爾質(zhì)量的方法很多，而不同方法所得平均摩爾質(zhì)量也有所不同。比較起來(lái)，粘度法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，并有很好的實(shí)驗(yàn)精度，是常用的方法之一。用該法求得的摩爾質(zhì)量成為粘均摩爾質(zhì)量。

二、特性粘數(shù)與聚合物分子量的關(guān)系

對(duì)于給定聚合物在給定的溶劑和溫度下，特性粘數(shù)[η]的數(shù)值僅由給定聚合物的分子量所決定，[η]與給定聚合物的粘均分子量Mh的關(guān)系可以由Mark-Houwink方程表示：

其中：K —— 比例常數(shù)；α —— 擴(kuò)張因子，與溶液中聚合物分子鏈的形態(tài)有關(guān)；Mη —— 粘均分子量。

　　K、α與溫度、聚合物種類和溶劑性質(zhì)有關(guān)，K值受溫度的影響較明顯，而α值主要取決于聚合物分子鏈線團(tuán)在溶劑中舒展的程度，一般介于0.5～1.0之間。在一定溫度時(shí)，對(duì)給定的聚合物-溶劑體系，一定的分子量范圍內(nèi)K、α為一常數(shù)，[η]只與分子量大小有關(guān)。K、α值可從有關(guān)手冊(cè)中查到，或采用幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣由上式進(jìn)行確定，標(biāo)準(zhǔn)試樣的分子量由絕對(duì)方法（如滲透壓和光散射法等）確定。

三、特性粘數(shù)的影響因素

（1）分子量：線型或輕度交聯(lián)的聚合物分子量增大，特性粘度[η]增大。

（2）分子形狀：分子量相同時(shí)，支化分子的形狀趨于球形，特性粘度[η]較線型分子的小。

（3）溶劑特性：聚合物在良溶劑中，大分子較伸展，特性粘度[η]較大，而在不良溶劑中，大分子較卷曲，特性粘度[η]較小。

（4）溫度：在良溶劑中，溫度升高，對(duì)特性粘度[η]影響不大，而在不良溶劑中，若溫度升高使溶劑變?yōu)榱己茫瑒t特性粘度[η]增大。

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