МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
(полидисперсность полимеров), соотношение кол-в макромолекул
различной мол. массы в данном образце полимера. Существование ММР характерно
гл. обр. для синтетич. полимеров и обусловлено статистич. характером р-ций их
образования, деструкции и модификации. Молекулы биополимеров имеют, как правило,
одинаковую мол. массу. ММР оказывает существ. влияние на макроскопич. св-ва
полимеров, и прежде всего на механические. Знание ММР дает дополнит. информацию
о механизмах образования и превращения макромолекул.
ММР обычно характеризуют
числовой или массовой до-лей макромолекул, мол. массы (М) к-рых лежат в интервале
от М до М + dM. Зависимости rn(М)
= (1/N0).(dNM/dM)и rw(M)
= (1/m0).(dmM/dM)от М называют
соотв. ч и с л ов о й и м а с с о в о й непрерывными дифференциальными ф-циями
ММР. Здесь dNM и dmM = MdNM -
соотв. число и масса макромолекул в интервале dM; N0-общее
число макромолекул в образце массой m0 = N0
(где-сред-нечисловая
мол. масса; см. Молекулярная масса полимера).
Для количеств. сравнения
ММР разл. полимеров пользуются средними значениями их мол. масс и соотношениями
последних.
Наряду с дифференциальными
используют также и нт е г р а л ь н ы е ф-ции ММР q(M), показывающие,
какое число (или масса) макромолекул имеют мол. массу меньше нек-рого значения
М. Эти ф-ции-qn(M)и qw(M)-связаны
с ф-циями rn(М) и rw(M) след. соотношениями:
Ниже приведены эксперим.
методы определения ММР.
1) Метод скоростной седиментации
(осаждения) основан на зависимости скорости седиментации макромолекул в центробежном
поле от их мол. массы. В опыте непосредственно получают кривую ММР по коэф.
седиментации, однозначно связанным с мол. массой.
2) Фракционирование полимеров,
т.е. разделение на фракции с различными ,
базируется на зависимости р-римости макромолекул при данных условиях (т-ра,
природа р-рителя и др.) от их мол. массы. В опытах обычно изменяют состав смеси
растворитель - осадитель или т-ру. Для лучшего разделения фракции повторно фракционируют.
Тем не менее отношение
, отражающее ста-тистич. ширину ММР (-среднемассовая
мол. масса), для отдельных фракций довольно велико (не менее 1,2-1,3).
3) Хроматографич. методы;
полимер удается разделить на 30-40 узких фракций с
= 1,01-1,02. При определении ММР методом гель-проникающей хроматографии р-р
полимера пропускают через колонку с насадкой в виде набухшего в р-рителе сшитого
полимера. Скорость движения макромолекул в колонке зависит от их мол. массы;
чем меньше последняя, тем активнее макромолекулы удерживаются в порах сшитого
полимера и медленнее перемещаются, вследствие чего позже выходят из колонки.
В результате полимеризации,
подчиняющейся простым статистич. законам, обычно образуются полимеры с ММР,
имеющим один максимум (унимодальное ММР) и
и близким к 2. В ряде др. случаев, напр., если полимеризация происходит одновременно
по неск. механизмам или носит гетерог. характер, ММР образующегося полимера
может иметь два и более максимума (би- и мультимодальное ММР). Однако унимодальность
ММР не может служить однозначным свидетельством того, что полимер образуется
по простому механизму.
Прочность полимеров возрастает
с увеличением их мол. массы до нек-рого определенного значения, а затем остается
постоянной. Значительное уширение ММР ( >>2)
часто приводит к ухудшению физ.-мех. св-в полимеров. Форма зависимости вязкости
расплавов и конц. р-ров полимеров определяется их ММР; начиная с нек-рого значения
мол. массы, при нулевой скорости сдвига вязкость описывается ур-нием h = К(К-константа).
Мол. масса и ММР непосредственно или косвенно влияют также на другие св-ва полимеров.
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. П., Введение в физико-хи-мию растворов полимеров, М., 1978; Кучанов С. И.,
Методы кинетических расчетов в химии полимеров, М., 1978. Ал. Ал. Берлин.
|