《高分子物理》课件——4聚合物的分子量和分子量分布.pptxVIP

4聚合物的分子量和分子量分布4.1聚合物分子量的统计意义引言聚合物的相对摩尔质量及其分布是高分子材料最基本的参数之一，它与高分子材料的使用性能与加工性能密切相关。相对摩尔质量太低，材料的机械强度和韧性都很差，没有应用价值。相对摩尔质量太高，熔体粘度增加，给加工成型造成困难。因此聚合物的分子量一般控制在103～107之间。4聚合物的分子量和分子量分布4.1.1聚合物分子量的多分散性(i) 聚合物分子量比低分子大几个数量极，一般在103~107之间聚合物分子量特点(ii) 除了有限的几种蛋白质高分子外，聚合物分子量是不均一的，具有多分散性。因此聚合物的分子量只具有统计意义，用实验方法测定的聚合物分子量只是描述需给出分子量的统计平均值和试样的分子量分布几种量之间的关系4聚合物的分子量和分子量分布4.1.2统计平均分子量1、数均分子量按物质的量统计平均分子量，定义为：2、重均相对摩尔质量按重量的统计平均分子量，定义为：4聚合物的分子量和分子量分布4.1.2统计平均分子量3、Z均分子量按Z量的统计平均分子量，定义为： 统一表达式： n＝0， ； n＝1， ；n＝2，x4聚合物的分子量和分子量分布4.1.2统计平均分子量4、粘均分子量用稀溶液粘度法测得的平均分子量为粘均分子量，定义为：a为Mark-Houwink方程中的参数当a＝1时， ＝ ；当a＝-1时， ＝ 。通常a的数值在0.5～1.0之间，因此， 。 4聚合物的分子量和分子量分布4.1.2统计平均分子量（1） 数均分子量（2） 重均分子量（3） Z均分子量（4） 粘均分子量各种分子量的关系4聚合物的分子量和分子量分布4.1.3 分子量分布宽度分子量分布宽度指数是实验中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平均值，可简明地描述聚合物试样分子量的多分散性。分布宽度指数多分散系数?：描述聚合物试样相对摩尔质量多分散程度。4聚合物的分子量和分子量分布4.1.3分子量分布宽度如果相对摩尔质量均一，则 ＝对于相对摩尔质量均一的试样， ＝ ＝ ＝分子不均一的试样则 4聚合物的分子量和分子量分布图4-6 分子量分布曲线和各种统计平均分子量各种分子量的关系4聚合物的分子量和分子量分布当? =1, Monodispersity 单分散阴离子聚合中可以得到4聚合物的分子量和分子量分布4.1.5聚合物的分子量与分子量分布对使用性能和加工性能的影响聚合物的分子量和分子量分布对使用性能，加工性能有很大影响。如机械强度、韧性以及成型加工过程。材料的性能随着分子量提高而提高，但是分子量太高，又给加工带来困难。所以聚合物的分子量在一定的范围内才比较合适。聚合物的分子量和分子量分布又作为加工过程中各种工艺条件选择的依据，如加工温度、成型压力等。4聚合物的分子量和分子量分布4.2 聚合物分子量的测定方法化学方法 Chemical method端基分析法 End group analysis, or end group measurement热力学方法 Thermodynamics method沸点升高，冰点降低，蒸汽压下降，渗透压法 Osmotic method光学方法 Optical method光散射法 Light scattering method粘度法 Viscosimetry，超速离心沉淀 Ultracentrifugal sedimentation method 及扩散法 Diffusion动力学方法 Dynamic method电子显微镜Electron microscope，凝胶渗透色谱法 Gel permeation chromatography (GPC)其它方法 Other method4聚合物的分子量和分子量分布聚合物分子量的测定方法可以分为绝对法、等价法和相对法三种A绝对方法:给出的实验数据可分别用来计算分子的质量和摩尔质量而不需要有关聚合物结构的假设，包括依数性法、沉降平衡法以及体积排除色谱方法。E等价法：需要高分子结构的信息。只要已知高分子的化学结构，即端基结构和每个分子上端基的数目，通过端基测定可以计算高分子的摩尔质量。R相对方法：依赖溶质的化学结构、物理形态以及溶质-溶剂之间的相互作用。同时，该法需要用其他绝对分子量测定方法进行校准。最重要和常用的相对方法有稀溶液粘度法和体积排除色谱法。平均分子量方法类型分子量范围/(g/mol)沸点升高，冰点降低，气相渗透，等温蒸馏A104端基分析E102~3?104膜渗透法A5?103~106电子显微镜A5?105平衡沉降A102~106光散射法A102密度梯度中的平衡沉降A5?104小角X射线衍射A102沉降速度法A103稀