МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА ПОЛИМЕРА
(точное назв.-относит. мол. масса полимера), средняя статистич. величина
относит. мол. масс макромолекул, составляющих полимер. Номенклатурными правилами
ИЮПАК разрешено также использовать и термин "мол. вес". Определяется
видом молекулярно-массового распределения и способом усреднения, т. е. принципом,
лежащим в основе метода определения мол. массы (М.м.). В зависимости от способа
усреднения различают три осн. типа средних М.м.
С р е д н е ч и с л о в
а я (среднечисленная) М. м. ()
- усреднение по числу макромолекул в полимере:
где vi-числовая
доля макромолекул с мол. массой М,, N- число фракций. Определяют
методами эбулиогра-фии, паровой и мембранной осмометрии, криоскопии, методами
определения концевых групп.
С р е д н е м а с с о в
а я М.м. ()-усреднение
по массе макромолекул в полимере:
где wi -массовая
доля макромолекул с мол. массой Мi . Определяют
методами светорассеяния, седиментации и диффузии.
z-С р е д н я я М.м. ()
выражается ур-нием:
Получают
при измерении седиментац. равновесия.
При больших М.м. суммирование
с достаточной степенью надежности можно заменить интегрированием, а усреднения
представить в общем виде с q-средними М.м.:
где r(М)-непрерывная
дифференц. ф-ция распределения (см. Молекулярно-массовое распределение).
При q, равном 1, 2, 3, получают соотв.
. Чем более полидисперсен полимер, т.е. чем шире его ММР, тем больше разнятся
между собой эти средние М. м.
Анионной полимеризацией
можно получать полимеры, близкие к монодисперсным (полистирол, полидиметилси-локсан,
полиэтиленоксид). Для них величина М.м. не зависит от способа усреднения.
Из гидродинамич. параметров,
таких, как характеристич. вязкость ([h]), константы седиментации (S0)
и диффузии (D0), получают с р е д н е г и д р о д и н а м
и ч е с к и е М.м.-
(средневязкостная М. м.),
, и двойные средне-гидродинамические-
(двойная среднемассовая),
и . Для
полидисперсного полимера они различаются
между собой и др. средними М.м. след. образом:
Среднегидродинамические
М.м. вычисляют по данным измерения [h] (м3/кг), S0
(с/кг) и D0 (м2/с) на узких фракциях полимера
по ур-ниям: [h] = Кh Ма (ур-ние Марка-Куна
-Хувинка), S0 = KSM1-b, D0
= KDM-b где Кh, KS,
KD, а и b-эмпирич. константы, зависящие от размера и формы,
к-рую принимает макромолекула в р-ре при заданной т-ре и диапазоне М. м., и
от природы р-рителя.
Двойную среднегидродинамическую
М.м. ()
определяют методами скоростной седиментации и диффузии, а также вычисляют по
ур-нию:
здесь u-уд. парциальный
объем полимера в р-ре (м3/кг), d-плотность р-ра (кг/м3),
R-газовая постоянная, Т-т-ра.
Метод седиментац. равновесия
позволяет определить
разного типа усреднения, напр.
. По методу неустановившегося равновесия (метод Арчибальда) и при центрифугировании
в градиенте плотности (метод седимен-тац. равновесия) также можно получить средние
М.м.
Все перечисл. методы применимы
для определения М.м. р-римых полимеров, макромолекулы к-рых имеют линейную или
слаборазветвленную структуру. Для сильно разветвленных и сетчатых полимеров
понятие М.м. теряет смысл.
М. м. определяет мн. св-ва
полимеров. Так, с увеличением М.м. изменяются их св-ва, достигающие нек-рых
предельных значений при высоких М. м. Однако при этом наблюдается значит. рост
вязкости расплавов и р-ров полимеров, затрудняющий их переработку. Оптим. значения
М. м. полиэтилена составляют 100000-300000, полистирола-300 000-400 000, полиформальдегида
- 40 000-150 000.
Лит.: Рафиков С.
Р., Павлова С. А., Твердохлебова И. И., Методы определения молекулярных весов
и полидисперсности высокомолекулярных соединений, М., 1963; Рафиков С. Р., Будтов
В. А., Монаков Ю. Б., Введение в физико-химию растворов полимеров, М., 1978.
И. И. Твердохлебова.
|