高聚物相对分子量测定方法.doc

高聚物相对分子量测定方法高聚物的分子量及分子量分布，是研究聚合物及高分子材料性能的最基本数据之一。它涉及到高分子材料及其制品的力学性能，高聚物的流变性质，聚合物加工性能和加工条件的选择。是在高分子化学、高分子物理领域对具体聚合反应，具体聚合物的结构研究所需的基本数据之一。科标分析实验室科研团队集成多名资深行业专家，拥有博士、硕士等高学历人才数名，提供专业分子量测定服务，为客户提供检测数据，检测方法，检测图谱等论文需要的资料。（1）端基分析法（end-group analysis，简称EA）如果线形高分子的化学结构明确而且链端带有可以用化学方法（如滴定）或物理方法（如放射性同位素测定）分析的基团，那么测定一定重量高聚物中端基的数目，即可用下式求得试样的数均相对分子质量。式中：m试样质量；Z每条链上待测端基的数目；n被测端基的摩尔数。如果 用其他方法测得，反过来可求出Z，对于支化高分子，支链数目应为Z1。（2）沸点升高和冰点降低法（boiling-point elevation,freezing-point depression）利用稀溶液的依数性测定溶质相对分子质量的方法是经典的物理化学方法。对于高分子稀溶液，只有在无限稀的情况下才符合理想溶液的规律，因而必须在多个浓度下测Tb（沸点升高值）或Tf（冰点下降值），然后以T/C对C作图，外推到c>0时的值来计算相对分子质量。式中：A2称第二维里系数。（3）膜渗透压法（osmometry，简称OS）当高分子溶液与纯溶剂倍半透膜隔开时，由于膜两边的化学位不等，发生了纯溶剂向高分子溶液的渗透。当渗透达到平衡时，纯溶剂的化学位应与溶液中溶剂的化学位相等，即或 由Floy-Huggins理论，从1的表达式可以得到由于C2项很小，可忽略， 式中： ) A2表征了高分子与溶剂相互作用程度的大小。对于良溶剂，1 ； 对于溶剂，1 ；对于非溶剂，1 因而测定高分子溶液的渗透压后，不仅可得到 ，还可得到A2、1、1等。若在不同温度下测A2值，外推到A20可得到温度。实验中有时发现第三维里系数A30，使 对C作图不成线性。此外改用下式：以 对C作图可得直线，从截距求 。（4）气相渗透压法（vapor phase osmometry，简称VPO）将溶液滴和溶剂滴同时悬吊在恒温T0的纯溶剂的饱和蒸汽气氛下时，蒸汽相中的溶剂分子将向溶液滴凝聚，同时放出凝聚热；使溶液滴的温度升至T，经过一定时间后两液滴达到稳定的温差 ， 被转换成电信号 ，而 与溶液中溶质的摩尔分数成正比，（5）光散射法（light scattering，简称LS）对于小粒子（尺寸< ）稀溶液，散射光强是各个分子散射光强的简单加和，没有干涉。对于大粒子（尺寸> ）稀溶液，分子中的某一部分发出的散射光与另一部分发出的散射光相互干涉，使光强减弱，称干涉。高分子稀溶液属于后者。光散射法测定高聚物相对分子质量的公式如下：式中：瑞利比 对于无规线团状分子链，散射因子P（）为代入并利用 近似式，得测定不同浓度和不同角度下的瑞利比，以 对 （q为任意常数）作图，将两个变量C和均外推至零，从截距求 ，从斜率求 和 。这种方法称为Zimm作图法。（6）黏度法（viscosity）利用毛细管黏度计通过测定高分子稀溶液的相对黏度，求得高分子的特性黏数，然后利用特性黏数与相对分子质量的关系式计算高聚物的黏均相对分子质量。以下是表示黏度的几种参数：本体黏度（绝对黏度）是牛顿黏度定律的比例系数： 式中：剪切应力；剪切速率相对黏度 （relative viscosity）增比黏度 （specific viscosity）比浓黏度 （reduced viscosity）比浓对数黏度 （inherent viscosity）特性黏数（旧称特性黏度） 测定所用的设备主要是一根黏度计，通常采用可稀释的乌氏（Ubbelohde）黏度计。当黏度计流速再100秒以下时，必须考虑动能校正，从泊肃叶（Poiseuille）定律出发，可导出校正式：外推法求特性黏数采用的黏度浓度关系式有：Huggins方程式 Kraemer方程式 式中： 一点法只用一个浓度计算 ，常见的一点法公式有：与相对分子质量的关系式多采用马克霍温克（Mark-Houwink）关系式：式中： ， 也是一个反映高分子与溶剂相互作用的参数。在良溶剂中 ，所以 ；在 状态下， ， 。对于刚棒高分子 ；对于紧密球， 与M无关。 除了与相对分子质量有关外，还与分子形态、高分子与溶剂相互作用能有关，因而可用来求 和溶胀因子 。（对于所有高聚物 ）， （ ）现将高分子与溶剂相互作用的各参数（同时反映了溶剂的性质）归纳于表42。表42 高分子溶液的主要参数溶剂T1A2溶剂00.5100.50最小最小偏低良溶剂<0> <0.5>1>00.50.900.23较大较大正常（7）其他方法其他还有超速离心沉降(又分沉降平衡法和沉降速度法，主要用于蛋白质等的测定)、电子显微镜、凝胶色谱（GPC）等，GPC将在下章详述。表43总结了各测定方法的适用围、方法类型和所测相对分子质量的统计意义。表43 各种平均相对分子质量的测定方法方 法 名 称适 用 围相对分子质量意义方法类型端基分析法冰点降低法沸点升高法气相渗透法膜渗透法光散射法 超迷离心沉降速度法超速离心沉降平衡法黏度法 凝胶渗透色谱法3×104以下5×103以下3×104以下3×104以下2×1041×1062×1041×1071×1041×1071×1041×1061×1041×1071×1031×107数 均数 均数 均数 均数 均重 均各种平均重均，数均黏 均各种平均绝对法相对法相对法相对法绝对法绝对法绝对法绝对法相对法相对法