Determinarea masei moleculare medii ponderale a unei fracțiuni de polistiren, prin metoda viscozimetrică

Introducere. Scopul lucrarii

Un polimer contine macromolecule cu mase moleculare foarte diferite. Deoarece proprietatile sale depind in mare masura de valoarea masei moleculare medii si de distributia acesteia, pentru determinarea distributiei a masei moleculare, polimerul se separa in fractiuni inguste, fiecare fractiune continand macromolecule cu mase moleculare cuprinse (aproximativ) intre anumite limite. Pentru fiecare fractiune se determina experimental masa moleculara, exprimata printr-o valoare medie.

Daca prin metodele prin care se determina masa moleculara, se masoara o marime care deinde de cantitatea de polimer, atunci prin aceste metode se obtine valoarea masei moleculare medii ponderale. Daca se aplica metode care masoara un efect al numarului de particule (osmometrie, crioscopie, ebulioscopie etc.) se obtine valoarea masei moleculare medii numerice.

In aceasta lucrare se va determina masa moleculara medie ponderala a unei fractiuni de polostiren, prin metoda viscozimetrica.

Metoda viscozimetrica pentru determinarea masei moleculare a polimerilor

Viscozitatea este proprietatea unui fluid de a opune rezistenta la deplasarea a 2 straturi vecine ale sale. Viscozitatea absoluta (dinamica), η, este coeficientul de proportionalitate din ecuatia:

F=η*S*dv/dx

F = forta de frecare ce apare intre doua straturi paralele ale fluidului, care se gasesc la distanta x unul fata de celalalt, avand o suprafata de contact S

dv/dx= gradientul vitezei in directia perpendiculara pe suprafetele celor doua straturi

Rezulta: η=(F*dx)/(S*dv) [g/s*cm]

Unitatea de masura pentru viscozitatea absoluta este poise, P.

1P=1g*s^(-1)*〖cm〗^(-1)

Viscozitatea cinematica, ϑ, este raportul dintre viscozitatea absoluta si densitatea fluidului. Unitatea de masura este stock.

1 St=〖1cm〗^2*s^(-1)

ϑ=η/d [〖cm〗^2/s]

η_sp (viscozitatea specifica) reprezinta cresterea relativa a viscozitatii absolute a unei solutii de polimer fata de viscozitatea solventului pur.

η_sp=(η_c-η_0)/η_0 , unde

η_0=viscozitatea solventului pur

η_c=viscozitatea unei sol. De polimer (de conc. c), in acel sovent

Se defineste viscozitatea intrinseca [η] prin relatia:

[η]=lim┬(c→0)⁡〖(η_sp/c)〗,

in care c este concentratia polimerului exprimata in g/100ml sovent.

Pentru obtinerea valorii [η] , se determina experimental perechile de valori η_c↔c, acestea se transforma in perechi de valori (η_sp/c)↔c, iar apoi, prin extrapolare grafica se citeste valoarea lui [η]:

η_c - η_0

η_0 * c

[η] ⋰

Concentratia c , g/100 ml solvent

Grafic calitativ privin variatia raportului η_sp/c in functie de c, pentru determinarea viscozitatii intrinseci [η]

Intre viscozitatea intrinseca si masa moleculara a polimerului exista relatia:

η=K*M^a

K=o constanta pentru solutiile unui anumit polimer intr-un anumit solvent

a=constanta care depinde de structura polimerului si interactiunile acestuia cu solventul