聚乙烯醇黏度的分析方法探討

文/周子夜（安徽皖維高新材料股份有限公司）

聚乙烯醇的質量判定主要是以其黏度為標準，而為了更加精確、便捷地測定和分析出聚乙烯醇的黏度，就需要以傳統的聚乙烯醇黏度測定方法為基礎，對以往在聚乙烯醇黏度測試方面的相關實驗內容進行優化探究，找到相應的改進策略，從而更好地設計出一種聚乙烯醇黏度的分析方式。《聚乙烯醇樹脂黏度測定方法》中詳細講述了聚乙烯醇溶液黏度的測定方法，將聚乙烯醇按照3.8%、4%以及4.2%的濃度配制成水溶液，隨后測定相應聚乙烯醇溶液的黏度以及濃度，并把相應的黏度和濃度利用圖像繪制出來，然后根據圖像中的數據找出聚乙烯醇溶液在4%濃度時的動力黏度。這種傳統的檢測方法會比較繁雜，前后一共需要進行三種聚乙烯醇溶液的測定，同時還需要根據實驗結果進行數據收集、作圖等工作。該方法檢測耗時較長、使用設備較多、檢測效率不高。為了更好地研究和分析聚乙烯醇的黏度，本文以具體實驗為例，利用4%濃度的聚乙烯醇溶液為實驗材料進行相應的實驗操作，并且在最后完成其黏度分析工作。全新的聚乙烯醇黏度的分析實驗方法相較于傳統的黏度分析實驗會更加便捷、高效，且計算起來也更加簡單，不用再頻繁地進行作圖等。

一、實驗

1.實驗儀器準備

恒溫水槽、500 毫升三角瓶、NDJ—79 旋轉式黏度計、秒表、0.1 毫克感量的分析天平、平式毛細管黏度計等。

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2.實驗原理

聚乙烯醇溶液的運動黏度和它在相同溫度下的液體密度的積，就是聚乙烯醇在這個溫度條件下的動力黏度。通過毛細管黏度計對聚乙烯醇的運動黏度進行測定，然后利用密度計進行密度測定，以此來獲得聚乙烯醇的具體動力黏度。

3.實驗過程

利用分析天平稱取15 克聚乙烯醇樣品，并且將其倒入三角瓶里面，隨后向其中加入V 毫升的去離子水，靜置半小時。去離子水的容積V 可以通過以下公式求出：V=[15（100-X）/4.0]-15，本公式中的V 為加入的去離子水的容積，X為樣品揮發分濃度。隨后將其套上冷凝管，并且把實驗樣品置于95 ℃以上的熱水中進行加熱直到其徹底溶解，隨后將其取出靜置冷卻，待到其溫度降到室溫之后，再把其置入20 ℃的水中保持恒溫。待到實驗樣品維持恒溫10 分鐘之后，對聚乙烯醇溶液的運動黏度（γ）進行測定，其他的聚乙烯醇都置于250 毫升的量筒中進行密度（ρ）測試，最后便可以得出聚乙烯醇溶液的動力黏度（η），其計算公式為：η=ρXγ。

（1）首先對《聚乙烯醇樹脂黏度測定方法》的三點法實驗方法進行復刻，隨后記錄數據，并且將其和優化實驗的數據內容進行對比，如表3 所示。

4.實驗結果及分析

（2）溫度控制：毛細管黏度計常數大多都是在20℃±0.1℃的時候選定的，聚乙烯醇溶液的黏度同樣是在此環境溫度下所得出的相應數值。總的來說，在實驗溫度波動區間維持在±0.1℃的情況下，其黏度值變化也會維持在0.05 兆帕秒上下，從而產生0.2%以上的誤差，因此這種實驗測定方法需要對其實驗環境溫度進行精確的控制，在實驗過程中我們可以利用溫度為17℃的地下水進行恒溫控制，以此來達成更加出色的實驗效果。

表1 毛細管黏度計篩選

（1）毛細管黏度計的選擇：4%濃度聚乙烯醇溶液的運動黏度大多處于10～40 平方毫米/秒，按照各類毛細管黏度計的可用范圍來看，本次實驗中能夠應用的毛細管黏度計為1.0 和1.2 兩種。分別用這兩種毛細管黏度計進行實驗測試，最終所得的數據如表1 所示，相同內徑黏度計之間以及不同內徑黏度計之間的測定值相對平均偏差為0.1%，也就表示在本次實驗中所應用的兩類毛細管黏度計都是可以的。

（3）準確度：NDJ-1 型旋轉黏度計的準確度能夠維持在±5%之內，NDJ-79 型的黏度計準確度能夠維持在±3%以內。此實驗所應用的平氏毛細管黏度計，其總誤差區間在0.4%到6%，密度計的誤差為±0.1%的區間，由此可見，本次實驗測定聚乙烯醇溶液黏度的方法在準確度方面仍存在一定的優化和上升空間。

（4）精密度：精密度實驗數據如表2 所示，根據表內的數據能夠發現，本文所應用的聚乙烯醇黏度測定方法所得出的相對平均偏差能夠維持在3%以內。然而如果使用傳統的三點測定法，不僅流程更多、計算更復雜，而且取值偏差還高于本實驗較多，由此可見本文所應用的測定方法得出的黏度取值更加精確。

表2 精密度實驗

二、對比實驗

1.儀器準備

對在線監控來說，主要在機電一體化技術支持下，能夠讓煤礦作業得到有效監控與管理，構成部分有電動機、供油設備和傳動系統等。監控系統可以從設備狀態出發，在發現有異常現象以后可以自動報警，并將設備具體位置發送給管理人員，以達到警示的作用。這樣就極大減輕了工作人員工作量，煤礦設備日常維護效率也變得更高，管理人員通過及時采取解決措施，可以最大限度減少經濟損失。此外，還可以對煤礦設備進行有效的故障診斷，將故障原因查找出來以后，通過采取一定解決方法，確保不影響正常的煤礦生產。

AEL-200 電子分析天平、三角瓶、托盤天平、NDJ-1 型黏度計、稱量瓶、磁力加熱攪拌器。

2.實驗過程

本研究以CSSCI數據庫收錄的263篇我國老年人運動干預相關文獻為研究對象，通過對文獻數量、發文機構、核心作者、來源期刊和關鍵詞等方面進行分析得到了我國老年人運動干預研究領域的主要核心作者、研究熱點和研究前沿演進軌跡等方面的結論。

表3 三點法和一點法的聚乙烯醇黏度測定結果對照表

（2）利用三角瓶配置濃度為4%的聚乙烯醇溶液，并且按照前文所述的方法將其進行溶解和冷卻，對其濃度進行測試，隨后在托盤天平中稱出其溶液質量。最后按照所得溶液的濃度，再結合以下公式分析出此溶液要調整到4%濃度時所需要添加的水量，公式為：m= [(c-4.00)/4]×(M2-M1)。在本公式里，m 為需要添加的水量，c 為聚乙烯醇溶液的濃度，M2為三角瓶和溶液質量總和，M1為三角瓶的質量。利用此公式，經過計算之后，把三角瓶放到攪拌器上進行攪拌，再根據前文所述的測試方法對其進行黏度測定，最后就能夠得到其具體測試結果。

2013年尚水信息成功研制了國際首例同步測量超大范圍流場系統、PLIF濃度測量系統、三維模擬決策分析平臺等創新產品。公司以多年積累的數字實驗室經驗為技術依托，更將水利水運行業數字實驗室中的尖端科技引入至水利水運原型測報與分析領域當中，為山洪災害預警監測、水資源監控及管理、中小河流監控及管理、智慧水務等方面提供全面解決方案，完成了“智慧城市——城市內澇監測系統”“湘江航道航標遙測遙控通訊平臺”“環保公益課題——水文監測項目”等多個項目。

3.對比實驗結果分析

利用本文所研究的方法將其和傳統的聚乙烯醇溶液黏度測試方法進行對比，可以發現兩種實驗結果之間的差距不會大于±0.3 兆帕秒，能夠滿足《聚乙烯醇樹脂黏度測定方法》一文中所標注的誤差標準。由于此次對比實驗中所需要的聚乙烯醇溶液濃度為4%，但是在溶樣過程中，無法排除會因為水分蒸發所導致的一些細微濃度改變。因此在展開實驗的過程中，對于聚乙烯醇溶液的配比需要先根據4%的濃度進行。然后再對其展開濃度測試，要是測試結果表示其濃度大于4%，那么就可以直接向其中再加入適量的水將其濃度調節到4%；如若測試出其濃度低于4%，那么就需要將多余的水分蒸發掉，使其濃度能夠升到4%，這些方法都較為簡單也便于操作。

四、結論

總體來說，本文利用了兩個實驗對聚乙烯醇溶液的黏度測定方法進行了描述，并且利用對比實驗將新的測定方法和傳統的聚乙烯醇黏度測定方法進行了比較，最終發現其測定結果誤差都在允許范圍內。因此可以得出結論，在分別利用本文所研究的實驗測定方法以及NDJ-79 型旋轉黏度計法測定之后，確定兩類方式的測定結果大致相同，從而表明利用毛細管黏度計去測定聚乙烯醇溶液的黏度會更加簡便、高效、快捷且精準。