四種聚乙烯醇的特性粘度（濃度與比濃粘度）研究

歐陽遜

（云南云維股份有限公司，云南 曲靖 655338）

聚乙烯醇是一種無毒、無腐蝕、可生物降解的高分子化合物，是一種典型的高分子多元醇，溶于水，形成的溶液粘度高，因此廣泛應(yīng)用于粘合劑、涂料和紡織漿料行業(yè)。

聚乙烯醇是經(jīng)醋酸乙烯單體聚合生成聚醋酸乙烯酯，再經(jīng)醇解后得聚乙烯醇。聚合反應(yīng)是一復(fù)雜的反應(yīng)，同時(shí)又是在一大的聚合釜中進(jìn)行，反應(yīng)不均勻，導(dǎo)致聚合度不同；同一反應(yīng)釜出來的產(chǎn)物往往是由多種聚合度、分子量不同的聚合物組成的混合物。目前各公司（廠）給出的決定聚乙烯醇特性指標(biāo)的粘度、聚合度和分子量[1]，其實(shí)都是這些混合物各指標(biāo)的平均值。在研究、分析中多用旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測粘度，用奧氏粘度計(jì)測平均聚合度[2]，鮮有對聚乙烯醇的特性粘度（濃度與比濃粘度）的研究，因此對某公司聚乙烯醇產(chǎn)品系列17-99H、100-37H、100-50H及100-60L的特性粘度（濃度與比濃粘度）做了研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原理

聚合物在其非電解質(zhì)溶劑中，在較低的濃度下，聚合物的比濃粘度和溶液的濃度呈直線關(guān)系[3]，此時(shí)比濃粘度遵循H μ ggins公式：

式中：[η]－特性粘度；

C－單位體積的溶液的質(zhì)量濃度；

K′－ Hμ ggins常數(shù)。

根據(jù)Hμ ggins公式，將比濃度ηsp/Cr對濃度Cr所得的直線外推，得到無限稀釋的溶液的比濃粘度，即特性粘度[η]。

1.2 儀器

奧氏粘度計(jì)，恒溫水槽，秒表，6個(gè)三角瓶(100mL)，4號砂芯漏斗，洗耳球。

1.3 樣品處理及溶液配制

用稱量瓶分別稱取17-99H聚乙烯醇0.5055g，置恒溫干燥箱中放置30min(105℃)，取出置干燥器冷卻30min后稱量。將稱量好的樣品用蒸餾水溶解，用4號砂芯漏斗過濾，配成200mL溶液。從配好的溶液中各取20mL于6個(gè)三角瓶(100mL)中，依次加水 10mL、20mL、30mL、40mL、50mL，得 2/3C、1/2C、2/5C、1/3C、2/7C 濃度的溶液。

1.4 測定實(shí)驗(yàn)

將奧氏粘度計(jì)清洗后，加入2mL乙醇潤洗，然后用電吹風(fēng)吹干，然后置于恒溫水槽，控制(30±0.1)℃，取20mL蒸餾水于粘度計(jì)中，置恒溫水槽10min后測水的流出時(shí)間。以相同方法測2.550g·L-1的100-37H、2.525 g·L-1的 100-50H 及 2.499g·L-1的 100-60L 溶液的 2/7C、1/3C、2/5C、1/2C、2/3C、C 溶液的流出時(shí)間。

1.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.5.1 濃度 C=2.527g·L-1的數(shù)據(jù)

濃度C=2.527g·L-1，水的流出時(shí)間為1′45″3和1′45″4，t0=105.3″。濃度分別為2/7C、1/3C、2/5C、1/2C、2/3C、C溶液的流出時(shí)間見表1。

表1 不同濃度的17-99H聚乙烯醇溶液的流出時(shí)間（水的流出時(shí)間105.3″）

對所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果見表2。

表2 不同濃度的17-99H聚乙烯醇的粘度數(shù)據(jù)

圖1 0.2527×10-2g·mL-1的17-99H聚乙烯醇的濃度與比濃粘度圖

1.5.2 其它濃度的數(shù)據(jù)

以相同方法處理2.550g·L-1的100-37H溶液、2.525 g·L-1的100-50H溶液及2.499g·L-1的100-60L溶液，結(jié)果見表3、5、7。對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果見表 4、6、8。

表3 不同濃度的100-37H 聚乙烯醇溶液的流出時(shí)間（水的流出時(shí)間 101.9″）

表4 不同濃度的100-37H聚乙烯醇的粘度數(shù)據(jù)

圖2 0.2550×10-2g·mL-1的聚乙烯醇100-37H的濃度與比濃粘度圖

表5 不同濃度的100-50H聚乙烯醇溶液的流出時(shí)間（水的流出時(shí)間 105.3″）

表6 不同濃度的100-50H聚乙烯醇的粘度數(shù)據(jù)

圖3 0.2525×10-2g·mL-1聚乙烯醇100-50H的濃度與比濃粘度圖

表7 不同濃度的100-60L聚乙烯醇溶液的流出時(shí)間（水的流出時(shí)間105.3″）

表8 不同濃度的100-60L聚乙烯醇的粘度數(shù)據(jù)

圖4 0.2499×10-2g·mL-1聚乙烯醇100-60L的濃度與比濃粘度圖

2 結(jié)果與展望

通過對17-99H、100-37H、100-50H及100-60L聚乙烯醇濃度與比濃粘度做圖分析，圖形不成直線關(guān)系，即不能得到它們的特性粘度，而只能得出相似的“W”折線圖像，這點(diǎn)與一些文獻(xiàn)上提到的結(jié)果有出入[4]，要么文獻(xiàn)是指分離純化的聚乙烯醇的特性粘度。同時(shí)考慮了濃度可能造成的影響，還對17-99H 的不同濃度（1.25g·L-1、2.527g·L-1、5.032g·L-1）做了分析，結(jié)果都不成直線關(guān)系。濃度與比濃粘度的“W”折線圖與聚乙烯醇的組成關(guān)系如何，如果能揭開圖像“峰”“谷”與聚乙烯醇的組成關(guān)系，對聚乙烯醇的分析將是一個(gè)突破，對生產(chǎn)工藝控制也更為明確，這項(xiàng)工作有待下一步實(shí)驗(yàn)研究求證。

致謝：本實(shí)驗(yàn)過程中得到了云維股份質(zhì)檢部化驗(yàn)員劉俊、呂銀華、趙文萍的協(xié)助，在此深表感謝。

[1] 潘祖仁.高分子化學(xué)(第三版)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2] 王大仁，譯.日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISK6726-1994 聚乙烯醇的測試方法［J］.維綸通訊，2011，31（4）．

[3] 翟春.普通念珠中多糖的提取、分離、純化和初步結(jié)構(gòu)分析的研究[D].南寧：廣西大學(xué)，2000.

[4] 梁燕，等. 高分子溶液特性粘度測定的新方法 [J].化學(xué)學(xué)報(bào)，2007，65（9）：653-659.