第四章聚合物的分子量与 分子量分布 Molecular weight and its distribution of polymer 2025/4/3 高分子物理 1
2025/4/3 高分子物理 1 第四章 聚合物的分子量与 分子量分布 Molecular weight and its distribution of polymer
教学内容 1聚合物分子量的统计意义 多分散性、平均分子量种类、多分散系数 2聚合物分子量的测定方法 端基分析法、溶液依数性法、渗透压法、黏度法 3聚合物的分子量分布的测定方法 分子量分布的研究方法、分子量分布的表示方法、 分子量分布的数据处理、凝胶渗透色谱(GPC) 2025/4/3 高分子物理 2
2025/4/3 高分子物理 2 教学内容 1 聚合物分子量的统计意义 多分散性、平均分子量种类、多分散系数 2 聚合物分子量的测定方法 端基分析法、溶液依数性法、渗透压法、黏度法 3 聚合物的分子量分布的测定方法 分子量分布的研究方法、分子量分布的表示方法、 分子量分布的数据处理、凝胶渗透色谱(GPC)
教学目的： 通过本章的学习，全面理解和掌握各种统计平 均分子量和分子量分布的意义、表达式和分析 测试方法及测试基本原理。 重点： 各种统计平均分子量和分子量分布的表达式、 表示方法及测量手段；GPC测量分子量及分子 量分布的方法和原理。 2025/4/3 高分子物理 3
2025/4/3 高分子物理 3 ◼ 教学目的： 通过本章的学习，全面理解和掌握各种统计平 均分子量和分子量分布的意义、表达式和分析 测试方法及测试基本原理。 ◼ 重点： 各种统计平均分子量和分子量分布的表达式、 表示方法及测量手段；GPC测量分子量及分子 量分布的方法和原理
引言 分子量、分子量分布是高分子材料最基本的结构参数之一， 高分子材料的许多性能与分子量、分子量分布有关：优良 性能（抗张、冲击、高弹性）是分子量大带来的，但分子 量太大则影响加工性能（流变性能、溶液性能、加工性 能)； √通过分子量、分子量分布可研究聚合反应机理（聚合反应、 老化裂解、结构与性能) 兼顾使用性能和加工性能，必须对分子量、分子量分布予 以控制 2025/4/3 高分子物理 4
2025/4/3 高分子物理 4 引言 ✓ 分子量、分子量分布是高分子材料最基本的结构参数之一， 高分子材料的许多性能与分子量、分子量分布有关：优良 性能（抗张、冲击、高弹性）是分子量大带来的，但分子 量太大则影响加工性能（流变性能、溶液性能、加工性 能）； ✓ 通过分子量、分子量分布可研究聚合反应机理（聚合反应、 老化裂解、结构与性能） ◼ 兼顾使用性能和加工性能，必须对分子量、分子量分布予 以控制
分子量 性能 应用 普通聚乙烯 2万-30万 ,可加工性能好 超高分子量 耐磨性 耐腐蚀性 >200万以上 聚乙烯 >抗冲击性 耐温性 ·自润滑性 抗老化性 分子量测定非常重要 2025/4/3 高分子物理 5
2025/4/3 高分子物理 5 分子量测定非常重要 普通聚乙烯 超高分子量 聚乙烯 分子量 ➢2万-30万 ➢200万以上 性能 应用 ➢耐磨性 ➢抗冲击性 ➢自润滑性 ➢耐腐蚀性 ➢耐温性 ➢抗老化性 ➢可加工性能好
,相对摩尔质量太低，材料的机械强度和韧性都很差， 没有应用价值。 ,相对摩尔质量太高，熔体粘度增加，给加工成型造成 困难。 ,因此聚合物的分子量一般控制在103~107之间
➢ 相对摩尔质量太低，材料的机械强度和韧性都很差， 没有应用价值。 ➢ 相对摩尔质量太高，熔体粘度增加，给加工成型造成 困难。 ➢ 因此聚合物的分子量一般控制在103～107之间
聚丙烯晴试样的纺丝性能 (三种M相同的试样) 样品：可纺性很差； 1015 样品：有所改善； M×10-4 样品c由于分子量15~20万的大分子所占的比例较大， 可纺性很好。 2025/4/3 高分子物理 7
2025/4/3 高分子物理 7 样品c：由于分子量15～20万的大分子所占的比例较大， 可纺性很好。 M×10-4 5 10 15 a b c 聚丙烯腈试样的纺丝性能 (三种Mw相同的试样) 样品a：可纺性很差； 样品b：有所改善；
第一节 聚合物分子量的统计意义 2025/4/3 高分子物理 8
2025/4/3 高分子物理 8 第一节 聚合物分子量的统计意义
1.1聚合物分子量的多分散性 (Polydispersity.） (1)聚合物分子量的特点 分子量在103-10之间： 分子量不均一，具有多分散性； 高聚物是由具有相同的化学组成、聚合度不等的同 系物组成的混合物，所以高聚物的分子量只有统计 的意义； 用实验方法测定的分子量只是统计平均值，若要确 切描述高聚物分子量，除了给出统计平均值外，还 应给出试样的分子量分布。 2025/4/3 高分子物理 9
2025/4/3 高分子物理 9 1.1 聚合物分子量的多分散性 （Polydispersity） ◆ 分子量在103 -107之间； ◆ 分子量不均一，具有多分散性； ◆ 高聚物是由具有相同的化学组成、聚合度不等的同 系物组成的混合物，所以高聚物的分子量只有统计 的意义； ◆ 用实验方法测定的分子量只是统计平均值，若要确 切描述高聚物分子量，除了给出统计平均值外，还 应给出试样的分子量分布。 （1）聚合物分子量的特点
(2)高聚物分子量及其分布的信息 若有一高聚物试样，总质量为w,总物质的量为n;第 种分子的分子量为M;,物质的量为：，质量为w:,在 整个试样中的摩尔分数为N:,质量分数为W: Wi=W 质量： w,w2,W3.W 摩尔数： n1,n2,n3.n ni=n 摩尔分数： Ni ∑=1 n 质量分数： 1 ∑= m 2025/4/3 高分子物理 10
2025/4/3 高分子物理 10 若有一高聚物试样，总质量为w，总物质的量为n；第i 种分子的分子量为Mi，物质的量为ni，质量为wi，在 整个试样中的摩尔分数为Ni，质量分数为Wi m m W i i = w w w wi 1 2 3 , , n n N i i = n n n ni 1 2 3 , , (2)高聚物分子量及其分布的信息 = i ni n = i wi w = i Ni 1 = i Wi 1 质量： 摩尔数： 摩尔分数： 质量分数：