聚合物的分子量和分子量分布

聚合物的分子量和分子量分布

高分子是由小分子单体聚合而成的,虽然两者的化学结构相似,但是,物理性能上却有很大的差别。高分子的许多优良性能是由于其分子量大而得来的。并且,这些性能与分子量的大小相关。又因为聚合物的熔体黏度随分子量的增加而增加,当分子量较高时,其熔融状态的流动性很差,给加工成型造成困难。因此,兼顾到使用性能和加工性能两方面的要求,需对聚合物的分子量加以控制。当然,不同的材料、不同的用途和不同的加工方法对分子量的要求也不同。

分子量、平均分子量、分子量的多分散性

聚合物都是由许多化学结构组成相同、分子链链节数不等的同系高分子组成的混合物,我们把这称为聚合物分子量的多分散性。

(1)平均分子量

高分子化合物的分子量=链节分子量×聚合度

由于每个分子的聚合度不同,因此,高分子化合物的分子量,指的是平均分子量。由于计算权重的不同或测定方法不同,同一种聚合物可以有几种不同的平均分子量。假定在某一高分子试样中含有若干种相对分子质量不相等的分子,该试样的总质量为w,总摩尔数为n,种类数用i表示,第i种分子的相对分子质量为M,摩尔数为n,重量为w,在整个试样中的重量分数为w,摩尔分数为N,则这些量之间存在下列关系:

聚合物的分子量和分子量分布

对于分子量均一的聚合物,M,=M,=M,=M,。这种聚合物称为单分散性聚合物,只有极少数DNA等生物高分子才是单分散的。对于分子量不均一的高分子试样,称为多分散试样,M,>M,>M,>M.

(2)分子量分布宽度

一般合成聚合物的分子量都是多分散的,单用分子量的平均值不足以描述一个多分散性试样,还需要了解分子量分布。有时为了简单起见,常用分布宽度指数0来表示试样的多分散程度。所谓分布宽度指数是指试样中各个分子量与平均分子量之间的差值的平方平均值,当然,0,越大则表示分布越宽。分布宽度指数又有数均与重均之别,如图1-2所示。

聚合物的分子量和分子量分布

(3)分子量分布曲线

分子量分布宽度指数等参数只是对多分散性的粗略描述,更仔细和全面的描述还需要研究相对分子质量分布曲线。相对分子质量分布曲线是指聚合物试样中各个级分的含量和相对分子质量的关系。聚合物的级分分数可达成千上万,每个级分最小只差一个结构单元,因而可用连续曲线来表示分布。常用的重量分布曲线有微分重量分布曲线、对数微分重量分布曲线与积分(或称累积)重量分布曲线,如图1-3所示。

聚合物的分子量和分子量分布

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