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聚合物分子量的主要測定方法
日期：2024-09-01 10:26
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摘要：
聚合物分子量的主要測定方法
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*基本數(shù)據(jù)之一。它涉及到高分子材料及其製品的力學性能，高聚物的流變性質(zhì)，聚合物加工性能和加工條件的選擇。也是在高分子化學、高分子物理領(lǐng)域?qū)唧w聚合反應(yīng)，具體聚合物的結(jié)構(gòu)研究所需的基本數(shù)據(jù)之一。聚合物分子量的測定方法概括如下：1.粘度法測相對分子量（粘均分子量Mη）
用烏式粘度計，測高分子稀釋溶液的特性粘數(shù)[η]，根據(jù)Mark-Houwink公式[η]＝kMα，從文獻或有關(guān)手冊查出k、α值，計算出高分子的分子量。其中，k、α值因所用溶劑的不同及實驗溫度的不同而具有不同數(shù)值。
2.小角激光光散射法測重均分子量（Mw）
當入射光電磁波通過介質(zhì)時，使介質(zhì)中的小粒子（如高分子）中的電子產(chǎn)生強迫振動，從而產(chǎn)生二次波源向各方向發(fā)射與振蕩電場（入射光電磁波）同樣頻率的散射光波。這種散射波的強弱和小粒子（高分子）中的偶極子數(shù)量相關(guān)，即和該高分子的質(zhì)量或摩爾質(zhì)量有關(guān)。根據(jù)上述原理，使用激光光散射儀對高分子稀溶液測定和入射光呈小角度（2℃－7℃）時的散射光強度，從而計算出稀溶液中高分子的**重均分子量（MW）值。采用動態(tài)光散射的測定可以測定粒子（高分子）的流體力學半徑的分布，進而計算得到高分子分子量的分布曲線。
3.體積排除色譜法（SES）（也稱凝膠滲透色譜法（GPC））
當高分子溶液通過填充有特種多孔性填料的柱子時，溶液中高分子因其分子量的不同，而呈現(xiàn)不同大小的流體力學體積。柱子的填充料表麵和內(nèi)部存在著各種大小不同的孔洞和通道，當被檢測的高分子溶液隨著淋洗液引入柱子後，高分子溶質(zhì)即向填料內(nèi)部孔洞滲透，滲透的程度和高分子體積的大小有關(guān)。大於填料孔洞直徑的高分子隻能穿行於填料的顆粒之間，因此將首先被淋洗液帶出柱子，而其他分子體積小於填料孔洞的高分子，則可以在填料孔洞內(nèi)滯留，分子體積越小，則在填料內(nèi)可滯留的孔洞越多，因此被淋洗出來的時間越長。按此原理，用相關(guān)凝膠滲透色譜儀，可以得到聚合物中分子量分布曲線。配合不同組分高分子的質(zhì)譜分析，可得到不同組分高分子的**分子量。用已知分子量的高分子對上述分子量分布曲線進行分子量標定，可得到各組分的相對分子量。由於不同高分子在溶劑中的溶解溫度不同，有時需在較高溫度下才能製成高分子溶液，這時GPC柱子需在較高溫度下工作。
4.質(zhì)譜法
質(zhì)譜法是**測定物質(zhì)分子量的一種方法，質(zhì)譜測定的分子量給出的是分子質(zhì)量m對電荷數(shù)Z之比，即質(zhì)荷比（m/Z）過去的質(zhì)譜難於測定高分子的分子量，但近20餘年由於我的離子化技術(shù)的發(fā)展，使得質(zhì)譜可用於測定分子量高達百萬的高分子化合物。這些新的離子化技術(shù)包括場解吸技術(shù)（FD），快離子或原子轟擊技術(shù)（FIB或FAB）,基質(zhì)輔助激光解吸技術(shù)（MALDI-TOFMS）和電噴霧離子化技術(shù)（ESI-MS）。由激光解吸電離技術(shù)和離子化飛行時間質(zhì)譜相結(jié)合而構(gòu)成的儀器稱為“基質(zhì)輔助激光解吸－離子化飛行時間質(zhì)譜”（MALDI-TOFMS激光質(zhì)譜）可測量分子量分布比較窄的高分子的重均分子量（Mw）。由電噴霧電離技術(shù)和離子阱質(zhì)譜相結(jié)合而構(gòu)成的儀器稱為“電噴霧離子阱質(zhì)譜”（ESI-ITMS電噴霧質(zhì)譜）。可測量高分子的重均分子量（Mw）。
5.其他方法
測定高分子分子量的其他方法還有：端基測定法，沸點升高法，冰點降低法，膜滲透壓法，蒸汽壓滲透法，小角X－光散射法，小角中子散射法，超速離心沉降法等。
在上述方法中，所用儀器：烏式粘度計、激光光散射儀、凝膠滲透色譜儀、質(zhì)譜儀等。
參考文獻
1、“現(xiàn)代高分子物理學”（上冊，P.126）殷敬華、莫誌深主編，科學出版社，2001年
2、“高分子物理實驗”（P.95）何平笙，楊海洋，朱平平，瞿保均編，中國科技大學出版社，2002年
3、“高分子物理”（P.317）楊玉良，胡漢傑主編，化工出版社，2001年
