2.8 Определение молекулярной массы полимера

Вязкость растворов полимеров определяли в термостатируемой ванне при 30°C в вискозиметре Уббелоде с диаметром капилляра 0,56 мм. Для этого измеряли время истечения чистого растворителя, при этом, отсчеты по секундомеру должны расходиться не более чем на 0,2 с. Вылив растворитель из вискозиметра, сушили вискозиметр, помещали в него 15,00 мл исходного раствора полимера с известной концентрацией и измеряли время истечения раствора полимера. Далее производили разбавление раствора непосредственно в вискозиметре, последовательно добавляя чистый растворитель, перемешивали и измеряли время истечения полученных растворов.

После проведения эксперимента рассчитывали удельную вязкость η_уд по формуле:

(2.2)

где τ – время истечения раствора, с;

τ₀ – время истечения растворителя, с.

Затем рассчитывали приведенную вязкость по формуле:

(2.3)

где С_i – концентрация раствора, г/дл.

На основании полученных данных строили графики зависимости приведенной вязкости от концентрации раствора и экстраполировали к нулевой концентрации. По отсекаемому на оси ординат отрезку определяли характеристическую вязкость [η], а по уравнению Марка-Куна-Хаувинка молекулярную массу.

[η] = K·М^α (2.4)

[η] – характеристическая вязкость дл/г;

К – константа Хаггинса;

K = 7,7*10^-5

где α =0,82 (для ПГБ);

2.9 Изучение реологических свойств растворов полигидроксибутирата, поликапролактона и их смеси

Для реологических измерений растворов ПГБ и смеси полимеров ПГБ и ПКЛ использовали ротационный вискозиметр Reotest-2.1, используя цилиндрические измерительные устройства.

Кривые течения большинства полимерных растворов и расплавов в отличие от ньютоновских жидкостей описываются степенной зависимостью:

τ=η·γⁿ или lgτ=lgη+nlgγ (2.5)

где  - напряжение сдвига, Па;

γ - скорость сдвига, с^-1;

- вязкость, Па·с.;

n – степень структурирования.

Это выражение получило название степенного закона течения. Показатель степени “n” носит название индекса течения. Для неньютоновских жидкостей, вязкость которых уменьшается при увеличении градиента скорости или напряжения сдвига, показатель n<1, и его можно считать постоянным при изменении скорости и напряжения сдвига в 100 – 1000 раз. Величину вязкости при γ→0 называют начальной вязкостью η_мах (или η₀).

Полученные значения напряжения и скорости сдвига данные вносили в таблицу.

Расчеты проводили по формулам:

=k· =γ, (2.6)

где  - напряжение сдвига, Па;

k-постоянная цилиндра;

- показания прибора;

γ - скорость сдвига, с^-1; - вязкость, Па·с.

Полученные данные графически представляли в виде кривых течения в координатах lg =f(lgγ).

Для расчета энергии активации проводили измерения при трех различных температурах. По графику lg =f(lgγ) находили lg η₀, строили зависимость в координатах lg η₀ = f(1/Т) и находили значение тангенса угла наклона полученной прямой.

Энергию активации Е_а рассчитывали по формуле:

Е_а = R·tg (2.7)

где R – константа, равная 8,31.

 - угол наклона прямой зависимости lg η₀ = f(1/Т).