МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИМЕРОВ

В данной статье рассматриваются молекулярно-массовые характеристики полимеров, молекулярно-массовое распределение, среднечисловая и среднемассовая молекулярная масса полимеров.

Молекулярная масса является одним из главных свойств каждого химического соединения. Если мы говорим о высокомолекулярных соединениях, то она приобретает особую роль, так как является мерой длины цепной молекулы. Независимо от того, как был получен полимер, он без исключений состоит из определенного набора отличающихся по размеру макромолекул. Полимеры различной средней молекулярной массы значительно отличаются друг от друга по механическим и физическим свойствам.

Молекулярно-массовое распределение (ММР). ММР - функция по распределению макромолекул по их молекулярным массам (рис.1). ММР имеет две функции: интегральную и дифференциальную. Каждая из них может являться массовой или числовой. Это зависит от того, какая именно доля макромолекул используется.

Рисунок 1. Примерный вид дифференциальной кривой молекулярно-массового распределения: 1 – узкое ММР; 2 – широкое ММР

Среднечисловая и среднемассовая молекулярная масса полимеров.

Среднечисловую молекулярную массу M_n полимера можно получить, если производить нахождение средней величины будут по численной доле каждой фракции полимера. Поэтому, если в полимере есть N макромолекул, из которых n₁ с молекулярной массой М₁, n₂ с молекулярной массой М₂ и т.д., то численная доля каждой фракции будет N_i = n_i /N, т.е. N₁ = n₁/N, N₂ = n₂/N и т.д., а среднечисловая молекулярная масса составит:

M_n = M₁N₁ + M₂N₂ + … =M₁(n₁/N) + М₂(n₂/N) + …

Среднемассовую молекулярную массу M_w полимера можно получить, если производить нахождение средней величины будут по массовой доле макромолекул каждой фракции полимера. Поэтому, если у макромолекул массовые доли будут равны w₁, w₂, w₃, и т.д., где w_i = n_i∙M_i /N, а их молекулярные массы будут М₁, М₂, М₃ и т.д., то

M_w = M₁w₁ + M₂w₂ + …= М₁(n₁M₁/N) + М₂(n₂M₂/N) + …== n₁M₁²/N + n₂M₂²/N + …

Чтобы охарактеризовать степень неоднородности макромолекул по молекулярным массам нужно знать дисперсию Д. Она является среднеквадратичным отклонением случайной величины от ее среднего значения:

Чем больше разброс макромолекул по молекулярным массам, тем больше дисперсия и выше значение степени полидисперсности.

Значение степени полидисперсности отражает механизм процесса полимеризации, в основном вклады различных реакций ограничения и роста цепи.

Список литературы:

1. Барунин А.А., Маслобоев Д.С., Фатина А.А. Высокомолекулярные соединения: учеб. пособие. СПб, 2015. – 8 с.
2. Зезин А.Б. Высокомолекулярные соединения: учеб. пособие. Москва, 2016. – 44 с.
3. М.Б. Лачинов, Е.А. Литманович, В.С. Пшежецкий. Общие представления о полимерах. Москва, 2003. – 7 с.
4. Слепнева Л.М. Физикохимия полимеров. БНТУ, 2010. – 54 с.