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CARACTERIZACIÓN POR VISCOSIMETRÍA DE POLÍMEROS
Determinación de la viscosidad de líquidos puros, de una disolución de un polímero, y obtención del peso molecular de este.
RESUMEN
Se ha estudiado la viscosidad de una serie de líquidos puros (Agua, acetona y ciclohexano) y de un polímero, además a partir de la viscosidad de dicho polímero se ha determinado su peso molecular.
INTRODUCCION
Lasíntesis por polimerización vinílica proporciona polímeros con cadenas de distintas longitudes, por lo tanto, distintos peso moleculares, los cuales a su vez, afectan a las propiedades del polímero.
Con la técnica de viscosimetría se determina experimentalmente el peso molecular de dicho polímero en disolución acuosa (promedio viscoso). Las disoluciones acuosas de estos polímeros presentan unaelevada viscosidad, inclusive para bajas concentraciones de polímero, debido al gran tamaño de moléculas poliméricas. Esta relación permite la determinación experimental del peso molecular del polímero, mediante la medida de tiempos de caída capilar en viscosímetro de Ubbelhode.
Se define como viscosidad relativa de una disolución (ƞR) al cociente de una disolución de polímero (ƞ) de concentraciónconocida (c) entre viscosidad del disolvente puro (ƞ0):
Ƞr=ƞ /ƞ_0
Las unidades de ƞ en el SI (Sistema Internacional) son: Pa•s=N•m-2•s=kg•m-1•s-1
La viscosidad específica [ƞ] es para conocer la contribución a la viscosidad de la disolución correspondiente al polímero:
ƞsp= ƞr-1=( 〖ƞ-ƞ〗_0)⁄ƞ_0
Siendo ƞr>1 y [ƞ]>0; siendo ambas magnitudes adimensionales.
El cociente entre ambas proporciona laviscosidad reducida: ƞred:
Ƞred=ƞ_sp⁄c
Unidades en el SI son: m3•Kg-1
De esta manera podemos obtener la viscosidad inherente (ƞinh):
Ƞred=(Ln〖 ƞ〗_red)⁄c
Ambas viscosidades varían con la concentración mediante un desarrollo en serie, al estudiar las disoluciones se pueden despreciar aquellos términos de potencias superiores dependientes de la concentración, si y solo si se emplean disolucionesdiluidas:
Ƞred= [ƞ]+KH[ƞ]2•c+….
Ƞinh= [ƞ]-KK[ƞ]2•c+….
Donde KH es la constante de Huggin, KK la constante de Kraemer y [ƞ] la viscosidad intrínseca. En realidad la viscosidad relativa refleja un promedio del comportamiento de las cadenas individuales
La viscosidad intrínseca está directamente relacionada con el tamaño de las moléculas del polímero en disolución. (Volumen hidrodinámico) por laecuación de Marck- Houwink:
[ƞ]=K(M_v^a ) ̅
Siendo (M_v^a ) ̅ el peso molecular promedio viscoso, K el factor exponencial y a el exponente de Marck-Houwink. Estos parámetros son característicos para cada disolución de cada combinación polímero-disolvente (y de la temperatura), estos se encuentran recogidos en los handboock de polímeros.
PARTE EXPERIMENTAL
Calibrado del viscosímetro UbbelohdeLa viscosidad de las disoluciones se van a medir en un viscosímetro Ubbelhode, este dispositivo permite medir el tiempo de paso de una cantidad de líquido a través de un tubo capilar en condiciones de caída libre. El tiempo será tanto mayor cuanto más viscoso sea el líquido a estudiar, la relación entre la viscosidad ƞ y el tiempo t viene dado por la siguiente expresión:
(ƞ•t)⁄ρ = -A+B•t2
Dondeρ es la densidad del líquido, A y B son las constantes del calibrado, que dependen de la geometría del viscosímetro.
Para determinar A y B se procede a la calibración del viscosímetro midiendo los tiempos de paso de los líquidos puros: agua, acetona y ciclohexano, cuya densidad y viscosidad se conoce. Debido a que estas propiedades dependen de la temperatura.
Se procede a medir en ordendecreciente de polaridad los disolventes, así, de esta manera se minimizan los errores debido a los restos de disolvente, ya que el disolvente de la medida anterior se disuelve en el próximo a emplear. Además, todo líquido debe ser previamente filtrado antes de ser introducido en el viscosímetro para evitar sólidos disueltos que lo puedan obstruir. Al cambiar de disolvente se homogeneíza, terminada...