XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG PHÂN tử POLIMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP đo độ NHỚT

Mơn : Hóa lý Polymer Giảng viên hướng dẫn: GV La Thị Thái Hà Lớp Hóa lý Polymer Trường Đại học Bách Khoa TP HCM Ngày thuyết trình : 17/4/2018 Báo cáo tiểu luận XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG PHÂN TỬ POLIME BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ NHỚT I.Tổng quan II.Cơ sở lý thuyết III.Dụng cụ đo IV.Ví dụ I Tổng quan phương pháp đo độ nhớt Trọng lượng phân tử polime xác định nhiều phương pháp khác dựa vào phụ thuộc đặc trưng vật lí hợp chất polime vào phân tử khối Các đặc trưng áp suất thẩm thấu, độ phân tán ánh sáng, độ nhớt, độ giảm nhiệt độ đông đặc, độ tăng nhiệt độ sôi v.v Nhiều nhà sản xuất coi độ nhớt (viscometers) phần quan trọng chương trình nghiên cứu, phát triển, kiểm sốt q trình họ Phương pháp đo độ nhớt phương pháp đơn giản, đáng tin cậy để phân tích số yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất sản phẩm Đây phương pháp cổ điển phổ biến ngày dễ sử dụng, xây dựng Staudinger Heuer từ năm 1930 Phương pháp đo độ nhớt cho phép đánh giá phân tử khối khoảng tương đối rộng (M = ), nhiên phương pháp khơng hồn tồn xác Trước hết ta xét số định nghĩa chung độ nhớt như: độ nhớt tương đối, độ nhớt riêng, độ nhớt rút gọn độ nhớt đặc trưng II.Cơ sở lý thuyết phương pháp đo độ nhớt Nếu gọi η0 độ nhớt dung môi, η độ nhớt dung dịch polyme Khi độ nhớt tương đối dung dịch polymer là: ηrel=η/η0 Einstein đưa phương trình cho độ nhớt hệ phân tán hai cấu tử: ηrel=1+kφ Trong đó: k số φ tỉ lệ thể tích chất phân tán so với thể tích chung hệ thống Phương trình viết dạng: ηrel-1=kφ=ηsp với ηsp độ nhớt riêng Phương trình Einstein cho kết tốt với hạt hình cầu dung dịch thật dung dịch keo lại không phù hợp kết thực nghiệm với dung dịch chất có phân tử duỗi dài Staudingher giả định đại phân tử dung dịch có dạng thẳng cứng đề xuất độ nhớt riêng xác định thể tích thật dung dịch mà thể tích hiệu dụng V= Trong đó: N số phân tử dung dịch V thể tích dung dịch Thay N= vào cơng thức được: Trong đó: m khối lượng phân tử polyme M phân tử khối polyme NA số Avogadrô Với =c Trong phạm vi dãy đồng đẳng thiết diện (π.=const) nên trọng lượng phân tử tăng tỉ lệ với độ dài tức l=k’.M Như vậy: Trong k’’ Thay giá trị φ vào phương trình Einstein ta phương trình Staudinger: ηsp=k.k”.M.c=.M.c (=k.k”) Phương trình Staudinger viết lại sau: = Đại lượng gọi độ nhớt thu gọn Bằng cách xác định ứng với vài nồng độ ngoại suy đồ thị tới C=0 để tìm độ nhớt đặc trưng ]=( =Km.M Từ độ nhớt đặc trưng xác định trọng lượng phân tử Muốn xác định độ nhớt đặc trưng cần biết thời gian chảy qua mao quản nhớt kế nhiệt độ xác định lượng dung dịch () dung môi () Trên sở thời gian chảy , gọi: Độ nhớt tương đối là: = Độ nhớt riêng là: = = -1 Độ nhớt thu gọn: Độ nhớt cố hữu: = Độ nhớt đặc trưng xác định từ đường Huggins đường Kraemer Đường Huggins biểu diễn phụ thuộc độ nhớt rút gọn vào nồng độ, đường Kraemer biểu diễn phụ thuộc độ nhớt cố hữu vào nồng độ •   Ngoại suy đường tung độ góc độ nhớt đặc trưng III.Dụng cụ đo độ nhớt 1)Nhớt kế Cách tiến hành -Đo thời gian chảy (bằng giây) thể tích dung mơi ngun chất dung dịch polyme t qua mao quản nhớt kế nhiệt độ định -Sử dụng công thức để tính độ nhớt trọng lượng phân tử Ưu nhược điểm • 2)Máy đo nhớt trục quay( giới thiệu thêm) • Ngun lý Độ nhớt chất lỏng đo cách cho trục xylanh quay tốc độ chọn trước moment quay cần thiết để thắng lực cản độ nhớt chất lỏng cần đo IV.Ví dụ phương pháp đo độ nhớt a) Xác định phân tử khối Polystyren (atactic) nhiệt độ 25°C nhớt kế Ostwald - Chuẩn bị dung dịch polystyren toluen với nồng độ 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; (g/100ml) − Tráng nhớt kế toluen − Dùng ống đong lấy ml toluen cho vào nhánh phải (nhánh khơng có mao quản) nhớt kế, dùng bóp cao su đẩy toluen qua nhánh có mao quản lên q mức A ít, tháo bóp cao su cho toluen chảy tự nhiên dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian toluen chảy từ vạch A đến vạch B Đo lại ÷ lần, lấy giá trị trung bình (chú ý thời gian lần đo không khác 0,2 giây) Giá trị đo thời gian to − Tiến hành đo dung dịch từ lỗng đến đặc (khơng cần tráng nhớt kế) làm trên, dung dịch phải đo ÷ lần để lấy giá trị t trung bình Bảng số liệu Số TT Nồng độ C(g/100ml) Dung môi toluen Dung môi toluen 0,2 polystyren toluen 0,2 polystyren toluen 0,4 polystyren toluen 0,4 toluen 0,6polystyren polystyrentrong toluen 0,6polystyren polystyrentrong 0,8 toluen polystyren toluen 0,8 polystyren toluen 1 2 3 4 Thời gian chảy (giây) ηrel (=) ηsp (=ηrel-1) Dựa vào kết bảng xây dựng đồ thị − C xác định độ nhớt đặc trưng [η] tính phân tử khối polystyren theo cơng thức [η] = KMα với K = 8.6 x 10-3 a = 0.74 Đồ thị − C b) Xác định phân tử khối Polystyren (atactic) benzene nhớt kế Ubbelohde • 0.1 g atactic polystyrene chưa biết khối lượng phân tử pha vào 100 ml benzene Hằng số Mark-Houwink cho hệ thống a = 0.73 and K = 11.5 10-3 Để đo khối lượng phân tử cần đo độ nhớt dung môi dung dịch Kết đo thời gian chảy nhớt kế Ubbelohde: Dung môi benzene: 100 giây Dung dịch polystyrene : 160 giây •• Độ   nhớt tính sau: ηrel = t / t0 = 160 / 100 = 1.6 ηsp = ηrel- = 0.6 ηrg = ηsp / C = = 600 ml/g • Giả sử nồng độ tiến ta có [η] ≈ 6.0 102 ml/g, Khối lượng phân tử tính công thức Mark-Houwink : [η] = K Ma  600 = 11.5 10-3 M0.73 ⇒ M =  2.9106 g/mol Tài liệu tham khảo • 1) https://www.academia.edu/7295407/BAI_2_PHAN_TICH_D%E1%BB %98_NH%E1%BB%9AT_TP • 2) https://123doc.org/document/3848504-bai-1-thi-nghiem-polime.htm • 3) https://123doc.org/document/407934-xac-dinh-phan-tu-khoi-chat-polime.h tm • 4) https://123doc.org/document/2069556-thuc-hanh-cac-qua-trinh-co-ban-tro ng-cong-nghe-thuc-pham-bai-2-pot.htm • 5) Giáo trình Hóa Học Hóa Lý Polyme (Phan Thanh Bình) • 6) http://polymerdatabase.com/polymer%20physics/MH%20Table.html • 7)http://polymerdatabase.com/polymer %20physics/Solution_Viscosity.html "XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN Đã LắNG NGHE !" ... luận XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG PHÂN TỬ POLIME BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ NHỚT I.Tổng quan II.Cơ sở lý thuyết III.Dụng cụ đo IV.Ví dụ I Tổng quan phương pháp đo độ nhớt Trọng lượng phân tử polime xác định. .. hồn tồn xác Trước hết ta xét số định nghĩa chung độ nhớt như: độ nhớt tương đối, độ nhớt riêng, độ nhớt rút gọn độ nhớt đặc trưng II.Cơ sở lý thuyết phương pháp đo độ nhớt Nếu gọi η0 độ nhớt dung... Khi trọng lượng phân tử giảm xuống, khả cuộn lại đại phân tử giảm đi, giá trị α tiến dần tới Muốn xác định độ nhớt đặc trưng cần biết thời gian chảy qua mao quản nhớt kế nhiệt độ xác định lượng