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응용화공기초실험 - 폴리스티렌의 고유점도 측정

 

1. 원리 및 목적

 

고분자의 분자량을 측정하기 위한 하나의 수단인 고분자 용액의 점도 측정방법은 묽은 용액 중에서 고부의 크기를 측정하는 방식으로 용매의 종류에 따라 차이를 보인다. 특히 점도측정법은 선상고분자(linear polymer)나 측쇄가 비교적 적은 고분자의 분자량측정에 적합한 방법으로서, 일반적으로 모세관을 흐르는 고분자용액과 순수한 용매의 흐름시간을 측정하여 비교하는 것이다.

고분자용액의 점도를 나타내는 여러 가지 용액점도의 정의를 표1에 나타내었다.

 

표1. 용액점도의 정의

 

Common Name

IUPAC Name

Symbol and Defining Equation

Relative viscosity

Viscosity ratio

Specific viscosity

 

Reduced viscosity

Viscosity number

 

Inherent viscosity

Logarithmic viscosity number

 

Intrinsic viscosity

Limiting viscosity number

고분자용액의 점도 측정에는 Ostwald-Fenske, Ubbelohde 점도계 또는 Cannon-Fenske 점도계 (그림 1)가 이용되며, Cannon-Fenske 점도계는 점도의 측정값이 용액의 양과 관계가 없으므로 편리하다. 정확한 점도측정을 위해서는 항온에서 실험을 실시하여야만 한다.

고분자의 분자량과 직접 관계가 있는 고유점도는 그림2에 나타낸 바와 같이 농도가 다른 고분자 용액에 대하여 를 측정하여 농도와 각 점도 값을 플롯한 다음 외삽 하여 얻을 수 있으며, 이때의 농도는 보통 g/dL 로 나타낸다. 또한 고분자용액의 고유점도는 사용한 용매의 종류에 따라 변하므로 항상 사용한 용매를 명시해 주어야 한다.

고분자 분자량과 고유점도의 관계는 식 (1)에 나타낸 Mark-Houwink-Skurada 방정식을 따르며, 이 식에서 과 a 는 고분자와 용매의 종류에 따라 결정되는 상수로 몇 가지 고분자에 대한 값을 표 2에 나타내었다.

 

(1) (1)

 

(2)

 

또한 식 (2)를 이용하여 이미 알고 있는 분자량의 고분자에 대한 를 구할 수 있다.

여기서 얻어지는 고분자의 분자량은 점도 평균분자량이라 하며, 보다는 에 가까운 값을 나타낸다. 고분자의 고유점도와 고분자의 크기의 관계는 Flory의 이론을 참고하기 바란다.

본 실험의 목적은 고분자의 고유점도를 측정하고 고분자의 분자량과 고유점도의 관계를 이해하…(생략)

 

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