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聚合物的分子量評估方法

嘉峪檢測網(wǎng)        2019-03-05 17:36

聚合物的分子量和分子量分布是聚合物性能表征的重要參數(shù),對聚合物的物理機械性能影響很大。

 

凝膠滲透色譜法(GPC)法是測定聚合物分子量分布必不可少的手段。GPC不但可用于分離測定高聚物的相對分子質(zhì)量和相對分子質(zhì)量分布,同時根據(jù)所用凝膠填料不同,可分離脂溶性和水溶性物質(zhì),分離相對分子質(zhì)量的范圍從幾百萬到1000以下。

 

聚合物的分子量評估方法

圖1 凝膠滲透色譜儀

 

高聚物分子量的特點

分子量在103-107之間,分子量不均一,具有多分散性;

高聚物具有相同的化學組成,是由聚合度不等的同系物的混合物組成,所以高聚物的分子量只有統(tǒng)計的意義。用實驗方法測定的分子量只是統(tǒng)計平均值,若要確切描述高聚物分子量,除了給出統(tǒng)計平均值外,還應給出試樣的分子量分布。

 

分子量分布測試的意義

分子量分布對材料的物理機械性能影響很大,通過分子量大小、分子量分布可研究聚合物的聚合反應、老化裂解、結構與性能機理;

例如,在滌綸片基生產(chǎn)過程中,若分子量分布過寬,即含有較多的高分子量和低分子量時,其成膜性差,抗應力開裂能力也會降低。

 

平均分子量及分散度的參數(shù)與含義

數(shù)均相對分子質(zhì)量(Mn):不同分子量按數(shù)量分數(shù)貢獻所得的平均分子量。

重均相對分子質(zhì)量(Mw):不同分子量按質(zhì)量分數(shù)貢獻所得的平均分子量。

Z均相對分子質(zhì)量(Mz):按Z量統(tǒng)計的平均分子量。

峰值分子量(Mp):是指含量最多的組份片段的分子量。

分子量分布指數(shù)(PDI):試樣中各個分子量與平均分子量之間差值的平均值。

相對分子質(zhì)量分布的定義為質(zhì)均相對分子質(zhì)量與數(shù)均相對分子質(zhì)量之比:D(分散度)=Mw/Mn

 

聚合物的分子量評估方法

圖2 分子量分布圖

 

凝膠滲透色譜法(GPC)法的基本原理

凝膠滲透色譜法(GPC)法是基于不同分子質(zhì)量、不同結構的聚合物具有不同流體力學體積的原理對聚合物進行分離。聚合物在分離柱上按分子流體力學體積大小被分離開,不同淋洗時間下(保留時間)所流出的聚合物分子的相對分子質(zhì)量不同。

 

凝膠滲透色譜法(GPC)法的分離原理

GPC的分離原理就是體積排阻理論。色譜柱中,所填裝的多孔性填料表面和內(nèi)部有各種各樣、大小不一的空的通道,當高分子溶液試樣隨溶劑進入柱子后,由于存在濃度差(推動力),所有溶質(zhì)分子都力圖向填料內(nèi)部孔洞滲透。較小分子除了能進入較大的孔,停留時間適當短些;而最大的分子,只能從填料顆粒之間的空隙中通過,所以停留時間最短。隨著溶劑提洗過程的進行,經(jīng)過多次滲透-擴散平衡,分子根據(jù)相對分子質(zhì)量被分開,最大的聚合物分子從載體的粒間首先流出,依次流出的是尺寸較小的分子,最小的分子最后被洗提出來,這樣達到了大小不同聚合物分子分離的目的。

聚合物的分子量評估方法

圖3 凝膠滲透色譜法(GPC)法的分離原理圖

 

凝膠滲透色譜法(GPC)測定分子量的應用

(1)合成高聚物的時候,通過分子量監(jiān)控控制聚合物的終點。

(2)測定高分子材料中小分子化合物的含量。

(3)研究高分子材料老化行為。

(4)回收料的監(jiān)控。

 

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來源:SGS

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