第四章 分子量精选文档.ppt
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1、第四章 分子量本讲稿第一页,共七十七页1.1.分子量在分子量在103-107之间之间2.2.分子量不均一,具有分子量不均一,具有多分散性多分散性高聚物分子量的特点高聚物分子量的特点本讲稿第二页,共七十七页4.14.1常用的统计平均分子量常用的统计平均分子量 平均分子量平均分子量=(统计单元统计单元的权重的权重该单元的分子量)该单元的分子量)首先要确定用什么作为统计的单元,用不同首先要确定用什么作为统计的单元,用不同的统计单元得出来的平均分子量不一样。的统计单元得出来的平均分子量不一样。本讲稿第三页,共七十七页(1)数均分子量)数均分子量(2)重均分子量)重均分子量 wi=niMi本讲稿第四页,
2、共七十七页(3)Z均均分子量本讲稿第五页,共七十七页(4 4)粘均分子量)粘均分子量 当当-1-1 当当1 1:高分子稀溶液的高分子稀溶液的-M关系关系指数指数,与高分子链在溶液中的形与高分子链在溶液中的形态有关态有关,在在0.51之间之间本讲稿第六页,共七十七页各种统计分子量的大小比较各种统计分子量的大小比较多分散体系多分散体系单分散体系单分散体系本讲稿第七页,共七十七页1.图解法图解法(1)离散型的分子量分布图)离散型的分子量分布图4.2 分子量分布本讲稿第八页,共七十七页(2 2)连续的分子量分布曲线)连续的分子量分布曲线数量微分分线数量微分分线本讲稿第九页,共七十七页积分分布曲线积分分
3、布曲线本讲稿第十页,共七十七页2.多分散系数多分散系数分子量越分散分子量越分散 d越大越大单分散单分散d缩聚产物缩聚产物自由基产物自由基产物支化聚合物支化聚合物d2352530(PE)d 1.031.05近似为单分散近似为单分散本讲稿第十一页,共七十七页相对方法和绝对方法相对方法和绝对方法相对方法:需要用已知分子量的标准物质 事先标定;4.3 4.3 高聚物分子量的测定高聚物分子量的测定绝对方法:不需要用已知分子量的聚合物 进行标定。本讲稿第十二页,共七十七页1.1.端基分析法端基分析法试样重量试样重量试样摩尔数试样摩尔数试样中被分析的端基摩尔数试样中被分析的端基摩尔数每个高分子链中端基的个数
4、每个高分子链中端基的个数本讲稿第十三页,共七十七页1.1.分子量不大(分子量不大(3104以下),分子量大,分析以下),分子量大,分析的相对误差大的相对误差大.端基分析法的限制端基分析法的限制2.2.高分子链的末端带有可用化学方法进行定量分析的高分子链的末端带有可用化学方法进行定量分析的基团基团3.3.结构明确,每个分子中可分析基团的数目必须结构明确,每个分子中可分析基团的数目必须知道知道应用面:应用面:缩聚物缩聚物 加聚物加聚物本讲稿第十四页,共七十七页(1)(1)沸点升高和冰点下降沸点升高和冰点下降 c:g/kg溶剂溶剂对于小分子的稀溶液对于小分子的稀溶液高分子稀溶液,能否直接计算溶质的分
5、子量?高分子稀溶液,能否直接计算溶质的分子量?2 2 利用稀溶液的依数性测定利用稀溶液的依数性测定可直接计算溶质的分子量可直接计算溶质的分子量本讲稿第十五页,共七十七页 热力学性质偏差大热力学性质偏差大对于高分子溶液对于高分子溶液统计意义:统计意义:K沸点升高或冰点下降常数沸点升高或冰点下降常数c 浓度(单位:克浓度(单位:克/千克溶剂)千克溶剂)数均分子量数均分子量必须外推到必须外推到c0(c0(无限稀释无限稀释)以以T/cT/cc c 作图外推得作图外推得本讲稿第十六页,共七十七页范围范围沸点升高和冰点下降法的限制沸点升高和冰点下降法的限制聚合物分子量为聚合物分子量为10104 4时,温差
6、测定必须精确至时,温差测定必须精确至K:0.1-11010-4-4-10-10-5-5。高精度测温技术热敏电阻高精度测温技术热敏电阻1105左右。左右。3104以下以下等待足够时间达到热力学平衡等待足够时间达到热力学平衡本讲稿第十七页,共七十七页(2)气相渗透法T=Ax2=An2/(n1+n2)=An2/n1=AcM1/M2恒温要求恒温要求0.001需外推至需外推至c0本讲稿第十八页,共七十七页该方法的特点该方法的特点 样品用量少、测试速度快样品用量少、测试速度快分子量在分子量在3104以下以下,下限下限4040仪器常数低,分子量越大,仪器越不灵敏仪器常数低,分子量越大,仪器越不灵敏适应的分子
7、量范围适应的分子量范围:优点优点缺点缺点本讲稿第十九页,共七十七页浓度很稀的低分子溶液浓度很稀的低分子溶液c:溶液浓度(溶液浓度(g/cm3)M:溶质分子量溶质分子量范特荷夫方程范特荷夫方程(3)膜渗透压法膜渗透压法本讲稿第二十页,共七十七页高分子溶液渗透压公式高分子溶液渗透压公式本讲稿第二十一页,共七十七页第三维利系数不等零的情形第三维利系数不等零的情形高分子不良溶剂高分子不良溶剂/cc关系图关系图 1理想溶液;理想溶液;2和和3高分子溶液高分子溶液A A3 30 0,/c/c对对c c作作图图是是一一条很好的直线条很好的直线;高分子良溶剂高分子良溶剂A A3 30 0,/c/c对对c c作
8、作图图不不是是一条很好的直线一条很好的直线本讲稿第二十二页,共七十七页渗透压的另一个展开式:渗透压的另一个展开式:用用(/c)1/2对对c作图就可得到一条直线。作图就可得到一条直线。本讲稿第二十三页,共七十七页思考1.为什么膜渗透压法测定聚合物的相对分子质量不为什么膜渗透压法测定聚合物的相对分子质量不能太高,也不能太低?能太高,也不能太低?M太高,太高,下降,准确性降低。下降,准确性降低。M M太低太低,小分子可以通过膜而扩散,导致测量误差,小分子可以通过膜而扩散,导致测量误差本讲稿第二十四页,共七十七页思考2.溶剂的选择对测定结果的影响?溶剂的选择对测定结果的影响?良溶剂良溶剂不良溶剂不良溶
9、剂正常正常偏低偏低高分子线团紧缩,体积较小,分子量较小的部高分子线团紧缩,体积较小,分子量较小的部分较多地渗透过膜,使分较多地渗透过膜,使下降下降本讲稿第二十五页,共七十七页膜渗透压法的特点膜渗透压法的特点1.1.适适应应的的分分子子量量较较宽宽(21041.5106),下下限限决决定定于于半半透透膜膜的的渗渗透透性性,上上限限决决定定于于渗渗透透压压很很小小时时测测量量的精确度。的精确度。2.得到的是数均分子量得到的是数均分子量,可以得到可以得到 A2 和和1缺点缺点低低聚聚体体分分子子容容易易漏漏过过半半透透膜膜,使使渗渗透透压压测测得得的的分分子子量量大大于实际的分子量。于实际的分子量。
10、本讲稿第二十六页,共七十七页使用溶液依数性测定数均分子量溶质分子有缔合作用溶质分子有缔合作用 如果高分子试样中混有小分子杂质如果高分子试样中混有小分子杂质溶质有电离作用溶质有电离作用所所测分子量测分子量 真实分子量真实分子量所测分子量所测分子量 真实分子量真实分子量所测分子量所测分子量 真实分子量真实分子量本讲稿第二十七页,共七十七页 当光束通过透明当光束通过透明介质介质时,在入射方向以外时,在入射方向以外的各个方向也能观察到光强的现象。的各个方向也能观察到光强的现象。5.光散射法光散射法(1)散射现象散射现象本讲稿第二十八页,共七十七页入射光入射光透射光透射光散射光散射光r1.入射光的波长入
11、射光的波长2.溶液的折光指数溶液的折光指数3.溶液浓度溶液浓度4.散射角散射角5.观察点与散射中心观察点与散射中心的距离的距离r6.溶质分子量,溶溶质分子量,溶质与溶剂的相互质与溶剂的相互作用作用(2)散射光强散射光强小粒子稀溶液小粒子稀溶液本讲稿第二十九页,共七十七页散射光波的强度、频率偏移以及光强的分布散射光波的强度、频率偏移以及光强的分布分子在溶液中的大小、形状和分子间的相互作用分子在溶液中的大小、形状和分子间的相互作用测定测定影响影响散射光的强度除了与入射光的强度、频率、波长有关散射光的强度除了与入射光的强度、频率、波长有关外,还与它是否产生干涉有关。外,还与它是否产生干涉有关。本讲稿
12、第三十页,共七十七页散射光波的相干性散射光波的相干性1.外干涉外干涉各个粒子之间所产生的散射光波的相干性,各个粒子之间所产生的散射光波的相干性,可通过溶液的稀释来消除可通过溶液的稀释来消除2.内干涉内干涉小粒子(尺寸小粒子(尺寸1/201/20)无无大粒子(尺寸与大粒子(尺寸与在同一数量级)在同一数量级)考虑考虑本讲稿第三十一页,共七十七页尺寸尺寸1/201/20(M10M/20(分子量分子量10105 510107 7)5.5.大粒子稀溶液大粒子稀溶液原理原理 角角必须考虑内干涉 前向(前向(0 0 90 90)后向(后向(9090 180 180)散射光强散射光强ABD光程差光程差散射光强
13、的衰减程度散射光强的衰减程度,散射光强散射光强本讲稿第三十四页,共七十七页散射光的不对称性用散射因子 P()来表示:入射光在溶液中的波长P()1本讲稿第三十五页,共七十七页散射体积散射体积(与(与sin成反比)成反比)修正修正将将P()代入代入无规线团本讲稿第三十六页,共七十七页(3)实验方法 配制一系列不同浓度的溶液,测定各溶液在各个不同散射角时的瑞利因子 R 本讲稿第三十七页,共七十七页的测定的测定 在在相相同同条条件件下下测测得得溶溶液液的的散散射射光光强强 I 和和 I90(苯苯),即即可可计计算出溶液的算出溶液的 R 值,不需要直接测定值,不需要直接测定 I0 和和 r 。用一种瑞利
14、因子已被精确测定过的纯液体作参比标准用一种瑞利因子已被精确测定过的纯液体作参比标准本讲稿第三十八页,共七十七页(4)数据处理本讲稿第三十九页,共七十七页Yc0Mh2Y123c本讲稿第四十页,共七十七页本讲稿第四十一页,共七十七页(5)Zimm作图法作图法1.c相同的点连成线,向相同的点连成线,向 sin2(/2)0外外推,得推,得Y0;Y0外推外推c0,截距:,截距:1/M,斜率:斜率:A22.相同的点连成线,向相同的点连成线,向 c0外推,得外推,得Y c0;Y c0外推外推sin2(/2)0,截距:,截距:1/M,斜率:斜率:h2聚苯乙烯-丁酮溶液的光散射Zimm图本讲稿第四十二页,共七十
15、七页1.光散射法测得的是重均分子量光散射法测得的是重均分子量小分子稀溶液小分子稀溶液光散射法测得的是何种统计意义的分子量?光散射法测得的是何种统计意义的分子量?本讲稿第四十三页,共七十七页M较低时,由于灰尘和杂质干扰,测量的可靠程较低时,由于灰尘和杂质干扰,测量的可靠程度较差;度较差;M较高时,作图误差大,测量精确度降低。较高时,作图误差大,测量精确度降低。2.光散射法可测定的相对摩尔质量范围光散射法可测定的相对摩尔质量范围103107。3.同时得到均方末端距和第二维利系数同时得到均方末端距和第二维利系数A2本讲稿第四十四页,共七十七页小角激光光散射小角激光光散射(Low Angle Lase
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