聚合物分子量和分子量分布优秀PPT.ppt
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1、聚合物分子量和分子量分布现在学习的是第1页,共37页5.1 聚合物的平均分子量聚合物的平均分子量由由单单体体,例例如如氯氯乙乙烯烯,聚聚合合生生成成聚聚氯氯乙乙烯烯。由由于于反反应应的的随随机机性性,使使得得每每一一个个分分子子的的聚聚合合度度 n 都都不不相相同同,因因此聚合物是由大大小小的高分子同系物组成:此聚合物是由大大小小的高分子同系物组成:n=1,2,3测测定定的的分分子子量量-实实际际是是大大小小不不同同高高分分子子混混合合物物分分子量的统计平均值,算出的聚合度也是统计平均值。子量的统计平均值,算出的聚合度也是统计平均值。大小不同分子所占有的相对比例,就是分子量的分布。大小不同分子
2、所占有的相对比例,就是分子量的分布。聚合物的这种分子量不均一特性称为多分散性。聚合物的这种分子量不均一特性称为多分散性。现在学习的是第2页,共37页高分子化合物的分子量高分子化合物的分子量就就是是结结构构单单元元的的分分子子量量(M0)与与聚聚合合度度(DP)或或重重复复单元数单元数 n 的乘积,可表示为:的乘积,可表示为:MDPM0nM0还还有有一一类类聚聚合合物物与与聚聚氯氯乙乙烯烯不不同同,是是由由两两种种单单体体聚聚合合生生成成高高分分子子,例例如如由由己己二二胺胺和和己己二二酸酸缩缩合合聚聚合合生生成成商商品名称为品名称为 尼龙尼龙-66的高分子。其的高分子。其 中重复单元是由两种中
3、重复单元是由两种 结构单元结构单元-NH-(CH2)-6NH-和和-OC-(CH2)4-CO-组成:组成:现在学习的是第3页,共37页缩合聚合物缩合聚合物的分子量的分子量两种结构单元分别来源于己二胺和己二酸,两种结构单元分别来源于己二胺和己二酸,但聚合过程中消除小分子水而失去了一些原子,但聚合过程中消除小分子水而失去了一些原子,这些结构单元不宜再称单体单元。这些结构单元不宜再称单体单元。在这种情况,结构单元数在这种情况,结构单元数 DP 将是重将是重 复单元数复单元数(n)的两倍:的两倍:聚合物的分子量应表示为:聚合物的分子量应表示为:其其中中M10和和M20分分别别是是结结构构单单元元 1
4、和和结结构构单单元元 2 的的分分子子量量。M0为结构单元平均分子量为结构单元平均分子量DP=2n现在学习的是第4页,共37页Molecularweightdistribution现在学习的是第5页,共37页(2)分子量分布曲线)分子量分布曲线利利用用聚聚合合物物溶溶液液分分级级沉沉淀淀方方法法,或或者者用用凝凝胶胶渗渗透透色色谱谱,可可以以测测定定不不同同分分子子量量组组分分所所占占的的相相对对百百分分质质量量,然然后后作作出出如如图图14所所示示的的质质量量分分数数分分布布曲曲线线。的的相相对对大小也在图中表示出来。大小也在图中表示出来。即即使使平平均均分分子子量量相相同同的的聚聚合合物物
5、,其其分分子子量量分分布布也也可可能能不不同同,这这是是由由于于分分子子量量相相等等的的各各部部分分所所占占的的比比例例不不一一致致,所所以以用用分分子子量量分分布布曲曲线线来来表表示示该该聚聚合物多分散性的程度是更好的方法。合物多分散性的程度是更好的方法。现在学习的是第6页,共37页152 聚合物的分子量分布聚合物的分子量分布聚合物分子量的多分散性,因而聚合物分子量的多分散性,因而 ,如分散性程度大,则两者的差距更大。如分散性程度大,则两者的差距更大。多分散程度有两种表示方法:多分散程度有两种表示方法:(1)分布指数)分布指数 表示分子量分布宽度的参数表示分子量分布宽度的参数D,定义定义 D
6、为为1时,是均一分子量的聚合物,时,是均一分子量的聚合物,D值比值比1越大越大,其分子量分布越宽,其分子量分布越宽,多分散性程度越大。多分散性程度越大。现在学习的是第7页,共37页平均分子量和平均聚合度平均分子量和平均聚合度既既然然聚聚合合物物的的分分子子量量是是多多分分散散的的,则则前前面面的的分分子子量和聚合度的关系式应写成量和聚合度的关系式应写成由由于于测测定定分分子子量量的的方方法法有有多多种种,各各方方法法符符合合不不同同的的统统计计数数学学模模型型,故故测测得得的的统统计计平平均均值值互互不不相相同同。为为了了标标明明聚聚合合物物分分子子量量的的测测定定值值是是符符合合哪哪种种统统
7、计计性性质质,就就有有以以下下几几种种平平均均分分子子量量,分分别别可可由由相相应应的几种方法测定得到。的几种方法测定得到。现在学习的是第8页,共37页PolymerchainsMolecularweightM1M2MiNumberN1N2NiNumberaveragemolecularweightWeightaveragemolecularweightWeight for each chain m1m2mi现在学习的是第9页,共37页 数均分子量数均分子量冰点降低、沸点升高、冰点降低、沸点升高、渗透压法和端基滴定法渗透压法和端基滴定法测定的分子量。测定的分子量。设聚合物试样中,共设聚合物试样
8、中,共有有N个大分子,总个大分子,总质质量量为为W。若其中分子量为。若其中分子量为Mi的大分子有的大分子有Ni个,其个,其质质量为量为Wi=NiMi,则有,则有下列关系式:下列关系式:现在学习的是第10页,共37页(2)重均分子量)重均分子量对对聚聚合合物物的的稀稀溶溶液液用用光光散散射射方方法法测测定定的的是是重重均均分分子子量量,等于分子量乘上相应等于分子量乘上相应重重量分数的加合。量分数的加合。现在学习的是第11页,共37页(3)粘均分子量)粘均分子量用聚合物稀溶液的特性粘度测定得到。用聚合物稀溶液的特性粘度测定得到。其其中中为为常常数数,若若1,则则 =,一一般般情情况况下下,0.50
9、.90.9。相相对对而而言言,粘粘均均分分子子量量较较接接近近质质均均分分子子量量。现在学习的是第12页,共37页(4)Z 均分子量均分子量用超速离心法测定。用超速离心法测定。Z值的定义为值的定义为现在学习的是第13页,共37页l1=20cm,Total10 piecesl2=40cm,Total20 piecesl1=60cm,Total15 pieces权重法现在学习的是第14页,共37页举例说明四种平均分子量。设聚合物样品中举例说明四种平均分子量。设聚合物样品中各含有各含有1mol的的104和和105分子量的组分。分子量的组分。由此可见,对于分由此可见,对于分 子量不均一的聚合物子量不均
10、一的聚合物 来说,则有。来说,则有。若分子量为均一的若分子量为均一的 聚合物则都相等,即。聚合物则都相等,即。现在学习的是第15页,共37页4.1聚合物分子量的统计意义聚合物分聚合物分子量特点子量特点(i)聚合物分子量比低分子大几个数量极,一般聚合物分子量比低分子大几个数量极,一般在在103107之间之间(ii)除了有限的几种蛋白质高分子外,聚合物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。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统计平均值和试样的分子量分布现在学习的是第16页,共37页
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