聚合物的分子量及其分布课件.ppt

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1、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。聚合物分子量特点(i)聚合物分子量比低分子大几个数量极，一般在103~107之间(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

2、统计平均值和试样的分子量分布几种分子量的关系4.1.1聚合物分子量的多分散性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：4.1.2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，Zi=Mimix4.1.2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，＝。通常的数值在0.5～1.0之间，因<<。M

3、onodispersity单分散When=1,CanbeObtainedfromanionicpolymerization阴离子聚合分子量分布宽度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。多分散系数分布宽度指数PolydispersityindexPolydispersitycoefficient4.1.3分子量分布宽度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>>>多分散性系数(α)：描述聚合物试样相对摩尔质量多分

4、散程度。4.1.3分子量分布宽度αnαw4.1.5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、成型压力等化学方法Chemicalmethod端基分析法Endgroupanalysis,orendgroupmeasurement热力学方法Therm

5、odynamicsmethod佛点升高，冰点降低，蒸汽压下降，渗透压法Osmoticmethod光学方法Opticalmethod粘度法Viscosimetry，超速离心沉淀Ultracentrifugalsedimentationmethod及扩散法Diffusion其它方法Othermethod电子显微镜Electronmicroscope，凝胶渗透色谱法Gelpermeationchromatography(GPC)动力学方法Dynamicmethod光散射法Lightscatteringmethod4.2聚合物分子量的测

6、定方法表4-1不同平均分子量测定方法及其适用范围平均分子量方法类型分子量范围/(g/mol)佛点升高，冰点降低，气相渗透，等温蒸馏A<104端基分析E102~3104膜渗透法A5103~106电子显微镜A>5105平衡沉降A102~106光散射法A>102密度梯度中的平衡沉降A>5104小角X射线衍射A>102沉降速度法A>103稀溶液粘度法R>102凝胶渗透色谱法R>1034.2.1端基分析原理：线型聚合物的化学结构明确，而且分子链端带有可供定量化学分析的基团，则测定链端基团的数目，就可确定已知重量样品中的大分子链数目

7、。用端基分析法测得的是数均分子量。例如：聚己内酰胺(尼龙-6)的化学结构为：H2N(CH2)5CO[NH(CH2)5CO]nNH(CH2)5COOH这个线型分子链的一端为氨基，另一端为羧基，而在链节间没有氨基或羧基，所以用酸碱滴定法来确定氨基或羧基，就可以知道试样中高分子链的数目，从而可以计算出聚合物的数均分子量：式中：W——试样的质量；N——聚合物的摩尔数4.2.2沸点升高和冰点下降——利用稀溶液的依数性原理：在溶剂中加入不挥发性溶质后，溶液的蒸汽压下降，导致溶液的沸点高于纯溶剂，冰点低于纯溶剂，这些性质的改变值都正比于溶液中

8、溶质分子的数目。ΔTb＝Kbc/MΔTf＝Kf/M式中：ΔTb——沸点的升高值；ΔTf——冰点的降低值；c——溶液的质量分数(常以每千克溶剂中含溶质的克数来表示)；M——溶质的相对摩尔质量；Kb、Kf——溶剂的沸点升高常数和冰点降低常数，是溶剂的特性常数。对于小