聚合物分子量及分子量分布.ppt
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聚合物相对分子质量及相对分子质量分布概述线型或支链型高分子彼此以物理力聚集在一起,因此加热能熔化,并能溶于适当溶剂中。(3)体型高分子:高分子长链与长链之间通过化学键交联而成,具有立体网状结构。既不能溶解、也不能熔融,个别只能溶胀。宏观的聚合物相对分子质量只是所有单个聚合物分子不同相对分子质量的一个平均值,单个聚合物分子间相对分子质量的不均一(分散)程度由相对分子质量分布来表达和描述。聚合物的相对分子质量和相对分子质量分布是聚合物材料的最基本、最重要的结构参数之一,聚合物的许多独特性质如分子链的柔顺性、聚合物的熔点、玻璃化温度、粘度以及抗张强度、冲击强度、高弹性等力学性能等,都与其相对分子质量及其相对分子质量分布有关。此外,在研究和论证聚合反应机理、老化和裂解过程的机理、研究高聚物的结构与性能关系等方面,相对分子质量及其分布的数据也不可缺少。二、主要符号及意义:假定某聚合物试样的总质量为m,总物质的量为n;不同分子量分子的种类数用i表示,第i种分子的分子量为Mi,物质的量为ni,质量为mi,在整个试样中的摩尔分数为xi,质量分数为wi,累积质量分数为Ii,则这些量之间存在下列关系:采用连续函数可表示为积分形式三、聚合物的相对分子质量的统计意义:由于聚合物的相对分子质量是多分散性的,因而相对分子质量只具有统计的意义。根据统计方法的不同,有多种统计平均相对分子质量。1.数均相对分子质量:按聚合物分子数统计平均3.Z均相对分子质量:按Z量统计平均式中:α是常数,取值在0.5~1之间,取决于温度和具体的聚合物与溶剂的组合,即聚合物链段和溶剂分子间热力学的相互作用。因此举例说明四种平均分子量。设聚合物样品中各含有1mol的104和105分子量的组分。各种分子量的关系四、聚合物相对分子质量分布:高聚物的相对分子质量分布函数可以认为,高聚物的相对分子质量分布是连续的。对给定的高聚物试样,其组分的分子数和质量与组成的相对分子质量有关,可把它们写成相对分子质量的函数n(M)和m(M),则平均相对分子质量的定义公式(1)~(4)可写成:式中,n(M)、x(M)分别称为高聚物相对分子质量按分子数和按分子分数的分布函数,m(M)、w(M)分别称为高聚物相对分子质量按质量和按质量分数的分布函数。以n(M)或x(M)对相对分子质量M作图,可得到高聚物相对分子质量的数量微分分布曲线,以m(M)或w(M)对相对分子质量M作图,则可得到高聚物的相对分子质量的质量微分分布曲线。图高聚物相对分子质量的数量微分分布曲线高聚物相对分子质量分布宽度:为了描述相对分子质量的分布,最理想的是能知道试样的相对分子质量分布曲线。常采用分布宽度来描述。1.分布宽度,就是试样中各个相对分子质量与平均相对分子质量之差的平方平均值,即由于因为分布宽度指数σn和σw可由测定试样的两种平均相对分子质量,通过公式(9)(10)计算而得。综合上述,各种平均相对分子质量有如下关系:高聚物的相对分子质量分布分布曲线由图可见,4种平均相对分子质量的大小顺序为五、聚合物相对分子质量及相对分子质量分布的测定方法:1.端基滴定法:化学方法。通过聚合物的端基与滴定试剂的化学反应完成测试。2.沸点升高法和冰点降低法:3.蒸汽压渗透法:4.膜渗透压法:2,3,4根据聚合物稀溶液的热力学性质确定聚合物相对分子质量。5.光散射法:利用光线在聚合物溶液中的散射实验来进行测定。6.粘度法:依据聚合物和溶液小分子化合物之间的粘度差别进行测定。7.凝胶色谱法:测定聚合物的相对分子质量分布,可直接给出多种聚合物相对分子质量分布的表达形式。不同平均分子量测定方法及其适用范围聚合物相对分子质量的测定及应用例如:聚己内酰胺的化学结构为H2N(CH2)5CO[NH(CH2)5CO]nNH(CH2)5COOH用酸碱滴定法滴定端羧基或氨基即可计算出高聚物的相对分子质量M。(1)试样的相对分子质量愈大,单位质量高聚物所含的端基数愈少,测定误差愈大。(2)若高聚物在聚合过程中由于酸催化而使氨基酰化,或高温失羧使羧基减少,或者链的环化、交联等都使端基数目不确定,则不能通过分析得出真正的相对分子质量。可证明,端基分析法测定的平均相对分子质量为数均相对分子质量,即2.测定方法:称取一定量的聚合物,溶于该聚合物的良溶剂中,然后用标准的能与聚合物的端基进行反应的化合物溶液滴定,记录反应终点时所消耗的体积,根据下式可求得被测物的相对分子质量:(2)相对分子质量:聚合物相对分子质量不可太大,否则误差较大。因为,聚合物相对分子质量大时,一方面端基的含量会减小,试验误差加大,另一方面大分子反应较困难,使测试数据不真实。只适用于测定分子量在3×104以下的数均分子量。(3)试样的纯度:试样