第九章 大分子溶液（ 5~6节）
第五节 大分子溶液的流变性大分子溶液一,Newton流体与粘度大分子溶液的流变性大分子溶液在外力作用下大分子发生粘性流动和形变的性质。
粘度流体流动时的内摩擦力大小的量度粘度的单位是 Pa·s
或 N·m-2·s
切变及切力切变切力 F
大分子溶液对处于层流状态下的一定液体，切力 F与两液层之间的接触面积 A及速度梯度 dv/dx成正比
d
d
vFA
xh=
如果用 τ表示单位面积上的切力,D
表示速度梯度亦称切速率，则
d
d
Fv D
Axt h h= = = 粘度系数物理意义是使单位面积的液层，保持速度梯度为 1时所施加的切力一,Newton流体与粘度大分子溶液二、流变曲线与流型
Newton型
ddFv DAxt h h= = =
塑流型
τ-τy=ηpD
假塑流型
τ=KDn （ 0＜ n＜ 1）
胀流型
τ=KDn
（ n＞ 1） 触变流型
A
B
C
大分子溶液三、大分子溶液的粘度与分子质量的测定设纯溶剂的粘度为 η0,大分子溶液的粘度为 η,两者不同的组合得到不同的粘度表示方法粘度的几种表示方法
1.相对粘度
r
hh
h= 0
2.增比粘度
s p r
0
1hhhhh-= = -0
3.比浓粘度
sp
c c
hh =
4.特性粘度
[ ] sp rc 0 c 0l i m l i mcch hh ==
实验方法是用粘度计测出溶剂和溶液的粘度，再计算相对粘度 ηr 和增比粘度 ηsp。
大分子溶液特性粘度 是几种粘度中最能反映溶质分子本性的一种物理量，由于它是外推到无限稀释时溶液的性质,已消除了大分子之间相互作用的影响,而且代表了无限稀释溶液中，单位浓度大分子溶液粘度变化的分数。
当温度、聚合物和溶剂体系选定后，大分子溶液的粘度仅与浓度和聚合物分子的大小有关。
平均摩尔质量的测定三、大分子溶液的粘度与分子质量的测定大分子溶液以 ηsp／ c对 c 作图，得一条直线，以 lnηr／ c 对 c作图得另一条直线。将两条直线外推至浓度 c →0,得到特性粘度 [η ] 。
式中 K 和 α为与溶剂、大分子物质和温度有关的经验常数，有表可查。
从如下经验式求粘均摩尔质量 M 。
[ ] KM ah =
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9
1.6
1.4
1.2
1.0
sp
c
h
sp
c
h
rln
c
h rlnch
或三、大分子溶液的粘度与分子质量的测定第六节大分子溶液的超离心场沉降大分子溶液
1924年瑞典物理学家 Svedberg发明了超离心机并用于蛋白质的研究，标志着分子生物学的开始。
离心力场中的沉降速率处理方法与重力场的相似，只是用离心力替换重力。超离心技术分为 沉降速率法 和 沉降平衡法 两种 。
大分子溶液沉降速率法
2
1
2
0 B 2 1 0 B
ln
( 1 - ) ( - ) ( 1 - )
xRT
x R T SM
D V t t D Vr w r
==
扩散系数 离心机角动量介质密度 溶质偏比容沉降系数样品离转轴的距离
2
1
2
21
ln
( - )
x
xS
tt w
=
测出 t1和 t2时质点离轴的距离 x1和
x2及 ω值
S M
测得扩散系数 D和介质密度 ρ0值大分子溶液影响沉降速率的因素大分子大小、形状和伸展状况大分子浓度、分子间的作用力等测定不同浓度下 S和 D值，作图，外推求出 c→0 时的沉降系数
S0和扩散系数 D0。
0 0 B
0
( 1 - )S M V
D R T
r=
消除了大分子间的相互作用和摩擦阻力的影响
S
S,D
沉降速率法大分子溶液沉降平衡法
( ) ( )
2
1
222
0B 21
2 l n
1
c
RT
c
M
V xxrw
=
--
c1,c2分别为距旋转轴
x1,x2处的大分子浓度离心机角动量介质密度 溶质偏比容样品离转轴的距离在较弱离心力场时，大分子在离心作用下的沉降与浓度差作用下的扩散形成一个平衡，沿转轴不同距离处的浓度按一定值分布。
从平衡时的浓度分布，可以计算大分子的平均摩尔质量，故称平衡法 。
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第五节 大分子溶液的流变性大分子溶液一,Newton流体与粘度大分子溶液的流变性大分子溶液在外力作用下大分子发生粘性流动和形变的性质。
粘度流体流动时的内摩擦力大小的量度粘度的单位是 Pa·s
或 N·m-2·s
切变及切力切变切力 F
大分子溶液对处于层流状态下的一定液体，切力 F与两液层之间的接触面积 A及速度梯度 dv/dx成正比
d
d
vFA
xh=
如果用 τ表示单位面积上的切力,D
表示速度梯度亦称切速率，则
d
d
Fv D
Axt h h= = = 粘度系数物理意义是使单位面积的液层，保持速度梯度为 1时所施加的切力一,Newton流体与粘度大分子溶液二、流变曲线与流型
Newton型
ddFv DAxt h h= = =
塑流型
τ-τy=ηpD
假塑流型
τ=KDn （ 0＜ n＜ 1）
胀流型
τ=KDn
（ n＞ 1） 触变流型
A
B
C
大分子溶液三、大分子溶液的粘度与分子质量的测定设纯溶剂的粘度为 η0,大分子溶液的粘度为 η,两者不同的组合得到不同的粘度表示方法粘度的几种表示方法
1.相对粘度
r
hh
h= 0
2.增比粘度
s p r
0
1hhhhh-= = -0
3.比浓粘度
sp
c c
hh =
4.特性粘度
[ ] sp rc 0 c 0l i m l i mcch hh ==
实验方法是用粘度计测出溶剂和溶液的粘度，再计算相对粘度 ηr 和增比粘度 ηsp。
大分子溶液特性粘度 是几种粘度中最能反映溶质分子本性的一种物理量，由于它是外推到无限稀释时溶液的性质,已消除了大分子之间相互作用的影响,而且代表了无限稀释溶液中，单位浓度大分子溶液粘度变化的分数。
当温度、聚合物和溶剂体系选定后，大分子溶液的粘度仅与浓度和聚合物分子的大小有关。
平均摩尔质量的测定三、大分子溶液的粘度与分子质量的测定大分子溶液以 ηsp／ c对 c 作图，得一条直线，以 lnηr／ c 对 c作图得另一条直线。将两条直线外推至浓度 c →0,得到特性粘度 [η ] 。
式中 K 和 α为与溶剂、大分子物质和温度有关的经验常数，有表可查。
从如下经验式求粘均摩尔质量 M 。
[ ] KM ah =
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9
1.6
1.4
1.2
1.0
sp
c
h
sp
c
h
rln
c
h rlnch
或三、大分子溶液的粘度与分子质量的测定第六节大分子溶液的超离心场沉降大分子溶液
1924年瑞典物理学家 Svedberg发明了超离心机并用于蛋白质的研究，标志着分子生物学的开始。
离心力场中的沉降速率处理方法与重力场的相似，只是用离心力替换重力。超离心技术分为 沉降速率法 和 沉降平衡法 两种 。
大分子溶液沉降速率法
2
1
2
0 B 2 1 0 B
ln
( 1 - ) ( - ) ( 1 - )
xRT
x R T SM
D V t t D Vr w r
==
扩散系数 离心机角动量介质密度 溶质偏比容沉降系数样品离转轴的距离
2
1
2
21
ln
( - )
x
xS
tt w
=
测出 t1和 t2时质点离轴的距离 x1和
x2及 ω值
S M
测得扩散系数 D和介质密度 ρ0值大分子溶液影响沉降速率的因素大分子大小、形状和伸展状况大分子浓度、分子间的作用力等测定不同浓度下 S和 D值，作图，外推求出 c→0 时的沉降系数
S0和扩散系数 D0。
0 0 B
0
( 1 - )S M V
D R T
r=
消除了大分子间的相互作用和摩擦阻力的影响
S
S,D
沉降速率法大分子溶液沉降平衡法
( ) ( )
2
1
222
0B 21
2 l n
1
c
RT
c
M
V xxrw
=
--
c1,c2分别为距旋转轴
x1,x2处的大分子浓度离心机角动量介质密度 溶质偏比容样品离转轴的距离在较弱离心力场时，大分子在离心作用下的沉降与浓度差作用下的扩散形成一个平衡，沿转轴不同距离处的浓度按一定值分布。
从平衡时的浓度分布，可以计算大分子的平均摩尔质量，故称平衡法 。
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