1、中华人民共和 国国家标准c B/T 1 6 3 2 一9 3聚合物稀溶液粘数和特性粘数测定代替 G B 1 6 3 2 7 9D e t e r mi n a t i o n o f v i s c o s i t y n u mb e r a n d l i mi t i n g v i s c o s i t y n u mb e r o f p o l y me r s i n d i l u t e s o l u t i o n 本标准等效采用国际标准I S O 1 6 2 8/1-1 9 8 4(聚合物稀溶液粘数和特性粘数测定方法标准化导则 第一部分:通用条件。1 主肠内容与适用范
2、围 本标准规定了聚合物稀溶液粘数和特性粘数测定方法标准化导则及通用条件。本标准适用于指导建立各种聚合物稀溶液粘度测定标准。若没有单独的某一种聚合物稀溶液粘度测定标准，本标准可作为通用的指南。附录A和附录B详述了清洗仪器的方法和重要的误差来源。2 定义和单位2.1 适用于各种液休的定义2.1.1 粘度:动态粘度17 流体在两个平行平面之间作剪切运动，其中一平面在本平面内运动时，相对于另一平面作线性匀速运动。则此流体的粘度可按牛顿方程定义如下:r=亏.v “.，”，“，(1)式中:剪切应力;I 粘度;v-剪切速率或速度梯度(d v/d Z);v 一平面相对于另平面的速度;Z 两平面垂直距离。注:常
3、称的粘度是指“牛顿型粘度”，此时剪切应力对剪切速率之比是常数。对于高聚物溶液，通常显示非牛顿型行 为。即真比值随剪切速率的改变而变化，该比值通常称为该相应剪切速率下的“表观粘度”。粘度的量纲为:ML-T-在国际单位制中。它的单位是:P a s,在实际使用中，多采用它的千分之一(1 0-P a s)，它相当于厘泊(C P)，但后者现在不再推荐。2.1.2 运动粘度，二卫，.，.“，“.“.“二。“二。“。(2)式中:p测定粘度时的温度下的流体密度。它的量纲为:L z T-1国家技术监督局1 9 9 3 一 0 3 一 0 3 批准1 9 9 3 一 1 2 一 0 1 实施G B/T 1 6 3
4、 2 一 9 3在国际单位制中，它的单位是m 2 s-,在实际应用中，多采用它的百万分之一(1 0-m s-)，即m m s-1，它相当于厘拖(C S t)，后者现在不再推荐。2.2 适用于聚合物溶液的定义2.2 门粘度比(曾称相对粘度)一定浓度的聚合物溶液和溶剂在同一温度下的粘度v 和粘度17.之比:(3)，-乳是一个无量纲的数值。2.2.2粘度比增量(曾称增比粘度)(州一1 一1 l o)71一 乳q.“.(4)是一个无量纲的数值。2.2.3 粘数，V.N.(曾称比浓粘度)粘度比增量与溶液中聚合物浓度之比:V.N.=7-Cl o p,.(5)它的量纲为:M-,L,在国际单位制中，它的单位是
5、m /k g,在实际使用中，多采用它的千分之一(1 0-m 通常在低浓度下(低于。.0 1 g/m L)测定粘数2.2.4 对数粘度(曾称比浓对数粘度，固有粘度)粘度比的自然对数与溶液中聚合物浓度之比/k g)，即m L/g,，除非对低分子量聚合物才提高浓度。.。二。.。.。.。.。”。”。”(6)”口-从一卜p .一nr n-其量纲和单位同2.2.3.2.2.5 特性粘数 刃 无限稀释时粘数或对数粘数的极限值:，卜lim(-0v,-o V.P,二。二。二。.。二。二(7)”甲一叭-卜p .-P n-OD=l i m P n r0其量纲和单位同2.2.3.注:剪切速率对2.2.1 至2.2.5
6、 各条的影响已被忽略。因为对于粘数、对数粘数和特性粘数小于5 0 0 m L/g 时，其影 响通常可忽略。严格地说，上述定义只有在剪切速率无限小的极限时，才是正确的。3 测f用毛细管粘度计测量2.2 条中所需的数据。在规定的温度和大气压下，于同一支粘度计中测量一定1 9 9GB/r 1 6 3 2 一9 3体积的 溶 剂和溶液的 流 经时间t。和，。流 体的 流经时间 与它的粘度的 关系，可用P o i s e u i l l e-H a g e n b a c h-C o u e t t e 方程表示:，=二=。IA、人 一 丁 二，.。”，。.(8)式中:K-粘度计常数;A 动能改正参数;
7、P-液体密度。如果动能改正A l t 可以不予考虑，式(8)简化为:，二二=K t”.“。二(9)本标准中，当A l t 小于溶剂粘度的3%时，可忽略不计(见附录B)。除此之外，如果溶剂和溶液的密度差又小于0.5%时，就可用流经时间比t l t。表示粘度比侧t o。4 仪器4.1 毛细管粘度计”乌氏(U b b e l o h d e)悬液式枯度计。推荐使用附录B图B 1 上标明尺寸的粘度计。同时，也推荐使用表1 所列的乌氏 粘度计。表 1 推荐用于测定聚合物稀溶液粘度的乌氏粘度计溶剂的运动粘度 mm,/s毛细管直径 (士2%)印 nlC球体积(士5%)mLP管内径(士5%)m m粘度计型号0
8、.1 5-0.3 00.2 41.06.00O C0.3 1-0.5 00.3 62.0O B0.5 1-0.7 50.4 63.010.7 6-1.5 00.5 84.0IC1.5 1-2.5 00.7 31 B2.5 1 -5.0 00.8 825.0 1-1 5.0 01.0 34.2 枯度计架 能将粘度计垂直固定在恒温浴中。4.3 恒温浴 透明液体或蒸汽浴，具有足够深度。即粘度计中试样部分离恒温浴介质表面和浴底部各不少于2 0 mm.恒温浴的控温精度:在2 5.1 0 0 范围内，离规定温度的变化不得大于。.0 5 C;高于1 0 0 时，最大采用说明:1)I S O 1 6 2 8/
9、1 推荐的粘度计(见表 1).流经时间的范圈较宽，不便使用。在附录 B表 B 1 中，推荐一系列按佑剂品种分类的乌氏粘度计。Gs/T 1 6 3 2 一 9 3为士。2。4.4 测温装置 已知校正值的液体温度计，在使用范围内是全浸式。读数精度0.0 5,C。具有相当精度的其他测温器也可使用。4.5 计时器 可采用读数刻度至少。.2 5，并在巧 m i n内其速率稳定在士。.1%的任何计时器。5 溶液5.1 溶液制备 聚合物在溶剂中溶解，应该得到没有微凝胶和缔合大分子的“真”溶液。并且，其降解也应降到最小程度。为此，要严格规定溶解的步骤，并推荐考虑下列因素:a溶剂。必要时还要做前处理;b.所用的
10、设备及搅拌方法;c.制备溶液时，系统所保持的温度范围;d.聚合物在没有降解或恒定降解时完全溶解所需的时间;e.所用的稳定剂和保护气氛;f如果溶液过滤的话，要注明条件。5.2 浓度 如果没有标准，则除上述因素外，还将仔细考虑溶剂和溶液浓度的选择。选择溶液浓度时，要使溶液的流经时间(t)和溶剂的流经时间(t )之比在 1.2-2.0 范围之内(见注)。因此，对于一个给定的聚合物-溶剂体系，按照被测聚合物试样的摩尔质量，可采用多种浓度。浓度最好用每毫升溶液所含的聚合物质量(g/m L)表示。注:为了保证测量流经时间的差有足够的精度，有必要规定1.2 的下限。因为在高摩尔质量时，虽然在通常的浓度，也会
11、存在切变的影响和粘数对浓度的非线性关系，故推荐2.0 的上限。6 测f温度 按照充分溶解性和其他技术要求来选择温度。对某一聚合物一 溶剂体系而言，必须保持温度均匀性和规定温差。尽可能选择2 5 士0.肠。如果采用其他温度，应在报告中注明。7 步骤 按照下述步骤，在同一支粘度计中，连续地测量溶液和溶剂的流经时间。7.1 建立装置 使恒温浴保持在规定的试验温度。将清洁干燥的枯度计(见附录A)离垂直线倾斜 3 0 0,通过 L管，注入足量试液，致使当粘度计垂直时，其液面在两注液刻线之间。避免在粘度计中产生截留气泡。第一次注液可离开恒温浴进行。将粘度计装入恒温浴，确保 N管垂直。保持一段时间，使粘度计
12、达到恒温浴相同的温度。如果在2 5 0C 测量，则 1 5 m i n已足够;若在高温，则需较长时间。应当避免不必要的拖延，因为已经发现，当与新装液的枯度计 达到温度平衡后，很快能得到非常一致的结果。了.2 测量流经时间 当温度平衡达到后，关闭M管。吸N管或在L管上加压，使液面上升至E刻线上方约5 m m处，关N管，使其保持此液面。开启M管，使液体从毛细管R的下端下落。当液体从毛细管下端流尽并低于M管的F端时，开启N管。测量液体弯月面的下底通过 E刻线的G s/T 1 6 3 2 一 9 3上边到F刻线的上边的流经时间。读准至。.2 s。对于含有少量细微分散颜料(如碳黑)的聚合物溶液必须观测弯
13、月面的顶线。借助于连接在管子上的清洁软管上的塞子或夹子，很容易进行开启和关闭管子。要确保没有绒毛或其他污染物进入管子。第一次流动不能计为流经时间的测量，立即反复测量流经时间，毋需倒空和重装，直到两次连续的流经时间差符合。.2 5%之内。取其平均值作为流经时间。如果溶剂的两次连续的平均流经时间测定差大于。注惫:当使用如浓硫酸等危险性液体时，要特别小心4 s，则需清洗粘度计。8 分析结果的计算结果最好以粘数(V.N.)表示，m L/g。按式(1 0)计算V.N.=1二 o t o 凡 “”.(1 0):t 溶液的流经时间，s;t o 在同一支粘度计中溶剂的流经时间，5;P a-溶液的质量浓度,g/
14、m L,结果也可以特性粘数 帕表示。例如为了比较不同平均摩尔质量的聚合物，必须采用不同浓度(见特性粘数可以一系列浓度分别为P:P z.P s 测得的粘数中计算而得，它们的浓度比例近似于:3-一。利用粘数值(纵坐标)对浓度(横坐标)做图，并将此线外推至浓度。，从纵坐标上读取特性中幻2数式5.1粘注:推荐用最小二乘法分析实验数值。特性粘数也可由一个粘数值计算而得如式(1 1):C?1 V.N.1+k P V.N.二”.一(1 1)式中k 是一个经验常数。通常在 0.2-0.3 之间。它必须从事先测量两个不同浓度下的粘数，按式(1 2)计算而得:k=.N.2 一V.N.,V.N.2(P，一P O.，
15、.二“.“.“.“.，二.(1 2)V-N 在计算k 时，最好是测量几个浓度，并依V.N.对P，做图，通过实验点做直线。再选线上两个点的值代入式(1 2)，求得k 。9 试验报告试验报告包括下列几项:a.注明参照本标准。如果有被测聚合物单独标准时，也要注明b.被测样品的完整标识。包括型号、批号及制造厂的代号等;c.溶液的浓度，有关溶剂的说明和制备溶液的详细情况;d所用的粘度计的详细说明;试验温度;f试验结果;9试验日 期及操作人员。G B/T 1 6 3 2 一 9 3 附录A仪 器 的 清 洗 (补充件)与试验液体接触的全部仪器和部件都必须非常清洁，这是本方法成败的关键。粘度计中任何杂物，如
16、灰尘、液体残渍或细丝都会使试验招致失败。试验前，粘度计和所用的部件(玻璃器皿、吸管、烧结玻璃过滤器、橡皮管等)都要清洗千净，要用合适 的 洗 涤 剂。如 用 王 水 除 去 玻 璃 器 皿 中 的 无 机 残 留 物;用 合 适 的 溶 剂 除 去 油 演 和 油 污。.待 仪 器 干 后，再用新配制的铬酸清洗液在不低于2 0 下浸泡过夜。为了更有效地清洗，洗液最好先在水浴上小心加温。倒出洗液，用蒸馏水或去离子水至少洗五次，在l o o 以下的烘箱中干燥。或者用蒸馏、干燥、过滤过的丙酮至少冲洗五次。并用经过滤的干燥空气慢气流吹干或最好用真空抽干。当连续测定两个性质相似的试样的流经时间之间，粘度计可按下述步骤清洗:倒尽试液，用经蒸馏、过滤的挥发 性溶剂彻底冲洗，在抽气的情祝下，用经过滤的干空气慢气流干燥或在烘箱中l o o 以下烘干。清洗的效果可通过给定溶剂在该粘度计中的流经时间保持不变来检查。如果下一个被测溶液是类型相同粘度相近的聚合物溶液，则可用待测溶液洗枯度计后，再将余下的待测溶液注入粘度计。对用于有机硅液体和氟碳化合物的粘度计要专用，并经常标定检查。特别注意，不要让这些液体直接或
