
特性粘度(Intrinsic Viscosity)是高分子化学和流变学中的重要概念,指高分子溶液在无限稀释时的比浓粘度,用于表征高分子在溶液中的分子尺寸、形态及其与溶剂相互作用的内在特性。其标准英文对应术语为Intrinsic Viscosity,符号通常表示为 ([eta])。
特性粘度反映单个高分子链在溶剂中占据的有效体积,与分子量、链柔顺性、支化程度及溶剂性质相关。其定义为溶液浓度趋近于零时的比浓粘度极限值: $$ [eta] = lim{c to 0} frac{eta{sp}}{c} $$ 其中 (eta{sp}) 为增比粘度((eta{sp} = frac{eta - eta_0}{eta_0}),(eta) 为溶液粘度,(eta_0) 为纯溶剂粘度),(c) 为溶液浓度。该参数通过外推法测定,排除了分子间相互作用的影响,仅体现分子链本身特性。
特性粘度需通过稀释粘度法测定,常用乌氏毛细管粘度计。实验需在不同浓度下测量粘度,绘制 (frac{eta_{sp}}{c}) 或 (frac{ln eta_r}{c}) 对浓度 (c) 的曲线((eta_r) 为相对粘度),外推至 (c=0) 获得 ([eta])。国际标准ISO 1628 详细规范了聚合物特性粘度的测定流程。
特性粘度是高分子溶液在无限稀释状态下的粘度参数,用于表征单个高分子链对溶液粘度的贡献。以下从定义、数学表达、测定及应用等方面分述:
特性粘度([η])定义为当高分子溶液浓度趋近于零时,比浓粘度((eta_{sp}/c))或比浓对数相对粘度((lneta_r/c))的极限值。它反映高分子本身的结构特性(如分子量、链形态等),与溶液浓度无关,但受温度和溶剂性质影响。
根据极限定义: $$ lim{c to 0} frac{eta{sp}}{c} = lim_{c to 0} frac{lneta_r}{c} = [η] $$ 其中:
特性粘度并非纯溶剂的粘度。虽然其测定需在极低浓度下进行(接近纯溶剂状态),但它包含了高分子链与溶剂分子间的相互作用,因此与纯溶剂粘度有本质区别(的判断题表述错误)。
常用方法包括:
特性粘度与高分子相对分子质量((M))满足Mark-Houwink方程: $$ [η] = K M^α $$ ((K)和(α)为与溶剂、温度相关的常数),因此广泛用于测定聚合物的分子量。
特性粘度是高分子科学中关联分子结构与宏观性能的关键参数,其测定需通过稀释外推法,并常用于分子量分析。更多实验细节可参考、5等来源。
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