
特性粘度(Intrinsic Viscosity)是高分子化學和流變學中的重要概念,指高分子溶液在無限稀釋時的比濃粘度,用于表征高分子在溶液中的分子尺寸、形态及其與溶劑相互作用的内在特性。其标準英文對應術語為Intrinsic Viscosity,符號通常表示為 ([eta])。
特性粘度反映單個高分子鍊在溶劑中占據的有效體積,與分子量、鍊柔順性、支化程度及溶劑性質相關。其定義為溶液濃度趨近于零時的比濃粘度極限值: $$ [eta] = lim{c to 0} frac{eta{sp}}{c} $$ 其中 (eta{sp}) 為增比粘度((eta{sp} = frac{eta - eta_0}{eta_0}),(eta) 為溶液粘度,(eta_0) 為純溶劑粘度),(c) 為溶液濃度。該參數通過外推法測定,排除了分子間相互作用的影響,僅體現分子鍊本身特性。
特性粘度需通過稀釋粘度法測定,常用烏氏毛細管粘度計。實驗需在不同濃度下測量粘度,繪制 (frac{eta_{sp}}{c}) 或 (frac{ln eta_r}{c}) 對濃度 (c) 的曲線((eta_r) 為相對粘度),外推至 (c=0) 獲得 ([eta])。國際标準ISO 1628 詳細規範了聚合物特性粘度的測定流程。
特性粘度是高分子溶液在無限稀釋狀态下的粘度參數,用于表征單個高分子鍊對溶液粘度的貢獻。以下從定義、數學表達、測定及應用等方面分述:
特性粘度([η])定義為當高分子溶液濃度趨近于零時,比濃粘度((eta_{sp}/c))或比濃對數相對粘度((lneta_r/c))的極限值。它反映高分子本身的結構特性(如分子量、鍊形态等),與溶液濃度無關,但受溫度和溶劑性質影響。
根據極限定義: $$ lim{c to 0} frac{eta{sp}}{c} = lim_{c to 0} frac{lneta_r}{c} = [η] $$ 其中:
特性粘度并非純溶劑的粘度。雖然其測定需在極低濃度下進行(接近純溶劑狀态),但它包含了高分子鍊與溶劑分子間的相互作用,因此與純溶劑粘度有本質區别(的判斷題表述錯誤)。
常用方法包括:
特性粘度與高分子相對分子質量((M))滿足Mark-Houwink方程: $$ [η] = K M^α $$ ((K)和(α)為與溶劑、溫度相關的常數),因此廣泛用于測定聚合物的分子量。
特性粘度是高分子科學中關聯分子結構與宏觀性能的關鍵參數,其測定需通過稀釋外推法,并常用于分子量分析。更多實驗細節可參考、5等來源。
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