分子量与分子量分布.ppt

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1、第4章分子量与分子量分布MolecularWeightMolecularWeightDistribution聚合物分子量的统计意义分子量、分子量分布是高分子材料最基本的结构参数之一通过分子量、分子量分布可研究机理（聚合反应、老化裂解、结构与性能）高分子材料的许多性能与分子量、分子量分布有关：优良性能（抗张、冲击、高弹性）是分子量大带来的，但分子量太大则影响加工性能（流变性能、溶液性能、加工性能）。所以既要考虑使用性能，又要考虑加工性能，我们必须对分子量、分子量分布予以控制聚合物分子量的特点聚合物分子量比低分子大几个数量级，一般在103~107之间除

2、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。聚合物的分子量描述需给出分子量的统计平均值和试样的分子量分布高聚物分子量的多分散PolydispersityMini4.1聚合物分子量的统计意义数均分子量Numberaveragemolecularweight重均分子量WeightaveragemolecularweightZ均分子量z-averagemolecularweight粘均分子量Viscosity-averagemolecularweight假设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用i表示第i种分

3、子的分子量为Mi,物质的量为ni,质量为mi,在整个试样中所占的摩尔分数为xi,质量分数为wi,则有:4.1.2统计平均分子量2、重均分子量：按重量的统计平均分子量1、数均分子量：按数量的统计平均分子量mi=niMi4.1.2统计平均分子量3、Z均分子量：按Z量的统计平均分子量Zi=miMi平均分子量统一表达式：N=0，N=1，N=24.1.2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Mark-Houwink方程中的参数，当＝-1时，当＝1时，通常的数值在0.5～1.0之间，因此4.1.2统计平均分子量（1）数均分子量（2

4、）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Example1:ni101010Mi(×10-4)3020104.1.3分子量分布宽度分布宽度指数（Polydispersityindex）：是指试样中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平均值。试样是均一的，则＝0，＝；试样是不均一的，则>0；并且不均一程度越大，则数值越大。多分散性系数Polydispersitycoefficient()：描述聚合物试样相对分子量的多分散程度。4.1.3分子量分布宽度α越大，说明分子量越分散α＝１，说明分子量呈单分散（一样大）（α＝１.０３～１.０５

5、近似为单分散）缩聚产物α＝２左右自由基产物α＝３～５有支化α＝２５～３０（ＰＥ）W(M)M对于多分散试样Monodispersity单分散CanbeObtainedfromanionicpolymerization阴离子聚合分子量分布的连续函数表示n(M)为聚合物分子量按物质的量的分布函数m(M)为聚合物分子量按质量的分布函数x(M)为聚合物分子量按摩尔分数的分布函数，或称归一化数量分布函数。w(M)为聚合物分子量按质量分数的分布函数，或称归一化质量分布函数。4.1.4分子量与分子量分布对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

6、大影响。如机械强度、韧性以及成型加工过程。分子量太低，材料的机械强度和韧性都很差，没有应用价值。分子量太高，熔体粘度增加，给加工成型造成困难。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、成型压力等高聚物性质与分子量及其分布的关系拉伸强度和冲击强度(Tensileandimpactstrength)与样品中低分子量部分有较大关系溶液粘度和熔体的低切流动性能(Solutionviscosityandlowshearmeltflow)与样品中中分子量部分有较大关系熔体强度与弹性

7、与样品中高分子量部分有较大关系样品c：由于分子量15～20万的大分子所占的比例较大，可纺性很好。M(W)M×10-451015abc聚丙烯腈试样的纺丝性能(三种Mw相同的试样)样品a：可纺性很差；样品b：有所改善；4.2聚合物分子量的测定化学方法Chemicalmethod端基分析法热力学方法Thermodynamicsmethod沸点升高，冰点降低，蒸气压下降，渗透压法光学方法Opticalmethod光散射法动力学方法Dynamicmethod粘度法，超速离心沉淀及扩散法其它方法Othermethod电子显微镜，凝胶渗透色谱法类型方法适用范围分

8、子量意义类型化学法端基分析法3×104以下数均等价热力学法冰点降低法5×103以下数均绝对沸点升高法3×104以下数均绝对