塑料粘均分子量Mη（粘度法）检测

塑料粘均分子量 Mη（粘度法）检测，是通过测量塑料溶液的粘度，结合马克 - 豪温（Mark-Houwink）方程计算分子量的经典方法，核心是利用 “粘度与分子量正相关” 的特性，操作相对简便且成本较低，适合常规分子量检测。

核心检测原理

粘度法检测粘均分子量基于 “稀溶液粘度反映分子链运动阻力” 的特性，核心逻辑分 3 步：

1. 溶液制备：将塑料样品溶解在合适溶剂中（如 PS 溶于，PA 溶于甲酸），配制一系列不同浓度的稀溶液（浓度通常 0.001-0.01g/mL）。

2. 粘度测量：用乌氏粘度计测量纯溶剂和各浓度溶液的流出时间，计算 “相对粘度（ηr）”“增比粘度（ηsp）” 和 “特性粘度（[η]）”，其中特性粘度 [η] 仅与分子量相关，与浓度无关。

3. 分子量计算：通过马克 - 豪温方程 [η] = K×Mη^α 计算粘均分子量 Mη，其中 K 和 α 为与塑料 - 溶剂体系、温度相关的常数（需从文献或标准中查询，如 25℃下 PS - 体系 K=1.7×10^-4，α=0.69）。

关键检测步骤（以乌氏粘度计法为例，参考 GB/T 1632.1）

1. 试样与试剂准备

1. 样品处理：将塑料样品粉碎成细粉（粒径≤0.1mm），若为结晶型塑料（如 PE、PP），需在真空烘箱中（如 60℃）干燥 4-6h，去除水分和挥发分。

2. 溶剂选择：根据塑料溶解性选择溶剂（如 PVC 溶于四氢呋喃，PC 溶于二氯甲烷），确保溶剂纯度≥分析纯，且与塑料无化学反应，使用前需过滤除杂。

3. 溶液配制：

• 称取 0.1-0.5g 干燥样品（m，至 0.0001g），放入容量瓶中，加入适量溶剂，在恒温水浴（如 25±0.1℃）中搅拌至完全溶解。

• 冷却至室温后，用溶剂定容至刻度（V），配制浓度 c₀ = m/V 的母液，再稀释成 3-4 个不同浓度的稀溶液（如 c₀、c₀/2、c₀/4、c₀/8）。

2. 粘度计校准与测量

1. 粘度计选择：根据溶剂粘度选择乌氏粘度计型号（如溶剂流出时间 100-200s 为宜），使用前用铬酸洗液浸泡 24h，再用蒸馏水、乙醇依次冲洗，烘干备用。

2. 恒温水浴控制：将粘度计垂直固定在恒温水浴中，确保粘度计刻度线以下完全浸没，水浴温度控制在 25±0.1℃，稳定 30min 以上。

3. 流出时间测量：

• 用移液管取 10mL 纯溶剂注入粘度计，恒温 15min 后，用洗耳球将溶剂吸入上球，松开后记录溶剂从刻度线 a 流至刻度线 b 的时间（t₀），重复测量 3 次，取平均值（偏差≤0.5s）。

• 倒出溶剂，用待测溶液润洗粘度计 3 次，再注入 10mL 溶液，按相同方法测量流出时间（t），从低浓度到高浓度依次测量，避免交叉污染。

3. 数据计算

1. 基础粘度计算：

• 相对粘度：ηr = t /t₀（t 为溶液流出时间，t₀为溶剂流出时间）

• 增比粘度：ηsp = ηr - 1

• 比浓粘度：ηsp/c；比浓对数粘度：lnηr/c（c 为溶液浓度，单位 g/mL）

2. 特性粘度 [η] 求解：

• 以 ηsp/c 和 lnηr/c 为纵坐标，浓度 c 为横坐标绘图，得到两条直线。

• 将两条直线外推至 c→0（浓度为 0），交点对应的纵坐标即为特性粘度 [η]（单位 mL/g）。

3. 粘均分子量计算：

• 查得对应塑料 - 溶剂 - 温度体系的 K 和 α 值（如 25℃下 PA6 - 甲酸体系 K=7.5×10^-4，α=0.72）。

• 代入马克 - 豪温方程：Mη = ([η]/K)^(1/α)，计算得到粘均分子量。

主要影响因素与控制要点

1. 溶液制备：

• 溶解完全性：样品未完全溶解会导致溶液浑浊，使 t 偏大，ηr 偏高，需确保溶液澄清透明，可通过延长搅拌时间或轻微升温（不超过溶剂沸点）辅助溶解。

• 浓度准确性：称量误差或定容偏差会影响 c 值，进而导致 [η] 计算错误，需使用精度≥0.0001g 的分析天平，定容时确保溶液温度与室温一致。

2. 测量条件：

• 温度稳定性：温度波动会显著影响粘度（如温度升高 1℃，粘度可能下降 2%-3%），水浴温度需控制在 ±0.1℃内，且测量过程中避免震动。

• 粘度计垂直度：粘度计倾斜会导致流出时间缩短，需用水平仪校准，确保垂直度偏差≤0.5°。

3. 数据处理：

• 外推法准确性：若两条直线（ηsp/c-c 和 lnηr/c-c）外推交点不重合，需检查溶液浓度是否过低（或过高），通常浓度范围需使 ηr 在 1.2-2.0 之间，确保线性关系良好。