3.聚合反應(yīng)
物質(zhì)劃分 |
分子量 |
碳原子數(shù) |
分子長度/nm |
甲烷 |
16 |
1 |
0.125 |
低分子 |
<1000 |
1~10的平方2 |
0.1~10 |
過渡區(qū) |
10平方3~10平方4 |
10平方2~10平方4 |
10~100 |
高分子 |
10平方4~10平方6 |
10平方3~10平方5 |
100~ 10000 |
聚合物強度隨聚合度的增大大而增加,如圖1-2示。A點是初具強度的最低聚合度。非極性和極性聚合物的A點最低聚合度不同,如強氫鍵的聚醇 酰胺約40,纖維素60, 而低極性的乙烯基聚合物則 在100以上,其分子量業(yè)當(dāng)以數(shù)千計。
A點以上聚合物的強度隨聚合度的增大而迅速增加,到臨界點B后,強度變化趨緩,C點后,強度增加更緩。關(guān)于B點聚合度聚酰胺約150, 纖維素250
乙烯基聚合物則在400以上。
常用縮聚物的聚合度為100~200, 強度變化趨緩。,而烯類加聚物 物則在500~ 1000.以上,相當(dāng)于分子量2萬~30萬天然橡膠和纖維素超過此值。
常見聚合物的分子量表1-4。
1.4.1平均分子量
乙醇、苯等低分子具有固同定分子量,但聚合物往往由分子量不等的同系物混合而成分子量存在一定的分布,通常所說的 , 聚合物往往由分子量
是指平均分子量,不等的同系物混合而成,平均分子量有多種表示法,最常用的是數(shù)均分子量和重分子量。
表1-4 常見聚合物分子量
塑料 |
分子量/萬 |
纖維 |
分子量/萬 |
橡膠 |
分子量/萬 |
高密度聚乙烯聚氯乙烯 |
6~30 |
滌綸 |
1.8~2.3 |
天然橡膠 |
20~40 |
聚氯乙烯 |
5~15 |
尼龍-66 |
1.2~1.8 |
丁苯橡膠 |
15~ 20 |
聚苯乙烯 |
10~30 |
維尼綸 |
6~7.5 |
順丁橡膠 |
25~ 30 |
聚碳酸酯 |
2~6 |
纖維素 |
50~100 |
氯丁橡膠 |
10~12 |
(1)數(shù)均分子量Mn
通常由滲透壓、蒸氣壓等依數(shù)性方法測定,其定義是某體系的總質(zhì)量m被分子總數(shù)n所平均。
低分子量部分對數(shù)均分子量有較大的貢獻。
(2)重均分子量Mw
又稱質(zhì)均分子量,通常由光散射法測定,其定義為:
高分子量部分對重均分子量有較大的貢獻。
以上兩式中,n;、m;、M;分別代表i一聚體的分子數(shù)、質(zhì)量和分子量。對所有大小的分子,即從i=1到i=∞作加和。
凝膠滲透色譜可以同時測得數(shù)均分子量和重均分子量。
(3)粘均分子量M。
聚合物分子量經(jīng)常用粘度法來測定,因此有粘均分子量。
式中,a是高分子稀溶液特性粘數(shù)-分子量關(guān)系式[門= KMa中的指數(shù),一般為 0.5~0. 9。
以上三種分子量的大小依次為: Mw>M,>Mn。作深人研究時,還會出現(xiàn)Z均分子量。
1.4.2 分子量分布
合成聚合物總存在一定的分 子量分布,常稱作多分散性。分子量分布有兩種表示方法:
(1)分子量分布指數(shù)
其定義為Mw/Mn的比值,可用來表征分布寬度。對于分子量均一體系,Mw=Mn,即Mw/Mn=1。合成聚合物的分子量分布指數(shù)可在1.5~2.0至20~50之間,隨合成方法而定。該比值愈大,則分布愈寬,分子量愈不均一。
(2)分子量分布曲線
如圖1-3所示,橫坐標(biāo)上注有Mn、Mn、Mw,依次增大。
平均分子量相同,其分布可能不同,因為同分子量部分所占的百分比不一定相等。
分子量分布也是影響聚合物性能的重要因素。低分子量部分將使聚合物固化溫度和強度降低,分子量過高又使塑化成型困難。不同高分子材料應(yīng)有合適的分子量分布,合成纖維的分子量分布宜窄,而合成橡膠的分子量分布不妨較寬。
分子量和分子量分布是高分子合成的重要研究內(nèi)容。