Молекулно тегло и разпределение на молекулното тегло - studopediya

Класификация методи за производство на синтетични полимери

Синтетични полимери се получават чрез реакции на множество съединение мономерни единици (единици) в голяма макромолекула. Реакции от получаването по своя характер, се подразделят на верига и стъпка. Последните процеси включват последователна полимеризация (адиционна полимеризация) и поликондензация. Може да предложи следната схема за класификация на процесите на полимерни синтез: те са разделени на две групи, всяка от които се характеризира с особена само за нейните закони:

Процеси група А, е голяма реакция на свързване един с друг в броя на мономерните молекули са линейни или разклонени вериги или меша структура. Елементният състав на изходните мономери и полученият полимер е същият, т.е.. Е. В полимеризация верижна реакция настъпва освободи всеки ниско молекулно тегло странични продукти.

Реакционната процес Б група са свързани един с друг голям брой мономерни или олигомерни молекули чрез взаимодействие на техните функционални групи, за да образуват линеен, разклонен или омрежени структури. Всеки акт на взаимодействието на тези функционални групи се придружава от освобождаването на продукт с ниско молекулно тегло (поликондензация) или в тях е прегрупиране на атоми и групи от атоми в молекулната структура стабилна без изолиране на реакционния продукт (етап полимеризация).

Примери на групата А всички реакции са методи за получаване на полимери на етилена и неговите производни:

или бутадиен и неговите производни:

както и някои от циклични съединения:

Примери на реакции на група В се занимава с взаимно различни би- и полифункционални съединения с различни функционални групи, способни на взаимодействие с друг:

В тази реакционна образуването на линеен полиамид мономери във всяка взаимодействие събития разпределени една молекула на вещество с ниско молекулно тегло (вода). Реакцията се отнася също и поетапно с постепенно увеличаване на молекулното тегло на полимера.

Без да се образуват изолиране на продукти с ниско молекулно тегло, например, полиуретани от диоли и диизоцианати, но също и от поетапно механизъм:

или образуването на поли # 949; капролактам чрез последователно прибавяне на капролактам циклите до първичния центъра:

Чрез етап, тази реакция е както следва:

Характерна черта на всички полимери е дълга дължина на техните молекулни вериги, което значително превишава напречните размери на молекулите (степен на полимеризация на десетки, стотици хиляди мономерни единици и напречните размери са еквивалентни на напречния размер на молекулата на мономер).

Съставът и структурата на макромолекули, зависи не само от химичния състав и структурата на молекулите на мономерни, но също така и метода, по който осъществява връзката на малки молекули в по-големи. По този начин във веригата, и в етапа на синтез полимер процеси е невъзможно да си представим случая, където всички макромолекулата оформен да има същата степен на полимеризация, т.е.. Е. същото молекулно тегло. Във всеки проба от полимерни макромолекули присъстват заедно в различни размери, т.е. всеки полимер хетерогенна по молекулно тегло. Това полидисперсност е един от основните понятия в химия и физика полимер. Значителни якостни свойства на полимерите са показани на сравнително големи стойности на молекулното тегло (5-10 хил. Бр.) И допълнително увеличаване на неговото увеличение. по този начин регулиране на молекулното тегло на полимера по време на синтеза е важен фактор, който влияе неговите механични свойства.

Полидисперсност или полидисперсност полимери се намира в самото естество на процеса на синтез, тяхното случайността. Всяка проба полимер може да бъде представена чрез набор от отделни фракции, състоящи се от макромолекули с приблизително еднаква големина. Очевидно е, че броят на тези фракции може да бъде безкрайно голям и дори отделна фракция не може да се получи с абсолютно същите размери макромолекули.

В допълнение към средното молекулно тегло на полимера може да се характеризира допълнително тип на разпределение на молекулното тегло, т.е.. E. на разпределение на молекулното тегло (MWD).

MWD полимер има значително влияние върху физико-механични свойства.

Фиг. 8.4. Диференциални криви за полимери с различно разпределение на молекулното тегло: 1 - тесни (преобладаващите фракции с молекулно тегло от 8¸14 х 10 март); 2 - широк (много от тези фракции с различни молекулни тегла - 4 х 10 Март да 10 март х 32).

Тъй като молекулното тегло на полимера е srednestasticheskoy величина, е очевидно, че различни методи за определяне на стойността на добив и различни. Ако методът за определяне слабо чувствителни към молекули с малък размер, молекулното тегло ще по-висока, отколкото в случая, ако методът е еднакво чувствителни към макромолекули от всякакъв размер. Следователно, стойността на молекулното тегло, получени чрез всеки един метод не може точно характеризират съотношението на големи и относително малки молекули в полимера. Методи за определяне на молекулното тегло на полимера като цяло или отделни фракции от молекулни тегла обикновено са комбинирани в две групи, средно и средно тегло.

Отнася се до средните методи номер въз основа на определяне на броя на молекули в разредени разтвори на полимери: понижаване на точката на замръзване на разтвора (криоскопия), кипящ разтвор точка повишаване (ebullioscope), определяне на броя на крайни групи в макромолекулите, измерването на осмотичното налягане на разтвора. Получената стойност от тези измервания средно молекулно тегло Мп представлява общото тегло на всички полимерни молекули в проба, по една средна молекулна:

където I варира от 1 до, Ni - брой молекули с молекулно тегло Mi.

За провеждане на такива средна методи на молекулярната определяне на тегло, които се основават на определяне на масата на отделните макромолекули: измерване скоростта на утаяване, скоростта на дифузия, разсейваща светлина в полимерните разтвори. Стойността на средно молекулно тегло Mw е продукт на масата на всички полимерни фракции в фракция молекулно тегло, отнесени към теглото на единична фракция:

Wi - тегло фракция на молекулно тегло Mi. т. е. Wi = Ni х Mi. Ni - брой молекули с молекулно тегло Mi.

Близо до стойността на масов среден средно молекулно тегло на полимера се определя чрез измерване на вискозитета на разредени разтвори.

Фигура 8.5. Кривата на разпределението на молекулното тегло на полимера. Позиция стойности на молекулното тегло - средно - среден.

Ако полимерът се състои от една част с много близо един до друг в молекули размер on_nazyvaetsya монодисперсни. Във всички други случаи Mw> Mn, и съотношението на Mw / Mn> 1 е мярка за полидисперсността на полимера. Обикновено в крива на разпределението на молекулното тегло на Mn стойност полимер пада до максимум, т.е.. Д. фракция които споделят най-големите в полимера, и стойност на Mw измества надясно по протежение на хоризонтална ос (фиг. 8.5).