聚合物分子量及分子量分布教学文案.ppt

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1、聚合物相对分子质量及相对分子质量分布概述聚合物相对分子质量的测定及应用聚合物相对分子质量分布的测定及应用概述一、聚合物分子量的特点：1.分子量非常大：聚合物的分子量比低分子大几个数量级，一般在103~107之间2.多分散性：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。3.由于高分子链存在状态的多样性，对分子量的统计平均意义也有更复杂的要求。（1）线型高分子：一般具有弹性、塑性，在适当的溶剂中能溶解、溶胀，加热可以软化、熔融。（2）支链型高分子：主链上常有些较短支链的高分子。长、短支链，梯形，梳形，星形，超支化。线型或支链型

2、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

3、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

4、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式中：ni—相对分子质量为Mi的物质的量，xi—相对分子质量为Mi的摩尔分数2.质均相对分子质量：按聚合物质量统计平均式中：mi—相对分子质量为Mi的质量，wi—相对分子质量为Mi的摩尔分数（1）（2）3.Z均相对分子质量：按Z量统计平均式中：mi—相对分子质量为Mi的质量4.粘均相对分子质量：根据得Z的定义为（3）（4）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。因此当α=-1时，上式变成当α=1时，上式

5、变成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。由此可见，对于分子量不均一的聚合物而言，有若分子量为均一的聚合物则都相等，即各种分子量的关系四种平均相对分子质量表达方法中，数均相对分子质量和质均相对分子质量最常使用，Z均相对分子质量与粘均相对分子质量由于物理意义不太明确，应用较少。由于聚合物相对分子质量的多分散特性，仅用相对分子质量的平均值尚不能完全反映聚合物相对分子质量的真实情况，尚需相对分子质量分布描述聚合物相对分子质量的分散情况。聚合物的相对分子质量分布有多种表达方法，最简便的常用表达方法是质均相对分子

6、质量和数均相对分子质量的比值：D=Mw/Mn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：（5）（6）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

7、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。（7）（8）图高聚物相对分子质量的数量微分分布曲线图高聚物相对分子质量的质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，即则由于所以则（9）因为所以如果试样的相对分子质量是均一的，则同样有因为所以如果试样的相对分子质量是均一的，则（10）分布宽度指数σn和σw可由测定试样的两种平均相

8、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：2.从公式（9）（10）可见，σn和σw与两种平均