聚合物分子量及分子量分布PPT課件

1、概述一、聚合物分子量的特點：1. 分子量非常大：聚合物的分子量比低分子大幾個數(shù)量級，一般在103107之間2. 多分散性：除了有限的幾種蛋白質(zhì)高分子外，聚合物分子量是不均一的，具有多分散性。3. 由于高分子鏈存在狀態(tài)的多樣性，對分子量的統(tǒng)計平均意義也有更復雜的要求。（1）線型高分子：一般具有彈性、塑性，在適當?shù)娜軇┲心苋芙狻⑷苊?，加熱可以軟化、熔融。?）支鏈型高分子：主鏈上常有些較短支鏈的高分子。長、短支鏈，梯形，梳形，星形，超支化。第1頁/共168頁 線型或支鏈型高分子彼此以物理力聚集在一起，因此加熱能熔化，并能溶于適當溶劑中。（3）體型高分子：高分子長鏈與長鏈之間通過化學鍵交聯(lián)而成，具有

2、立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。既不能溶解、也不能熔融, 個別只能溶脹。 宏觀的聚合物相對分子質(zhì)量只是所有單個聚合物分子不同相對分子質(zhì)量的一個平均值，單個聚合物分子間相對分子質(zhì)量的不均一（分散）程度由相對分子質(zhì)量分布來表達和描述。聚合物的相對分子質(zhì)量和相對分子質(zhì)量分布是聚合物材料的最基本、最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)之一，聚合物的許多獨特性質(zhì)如分子鏈的柔順性、聚合物的熔點、玻璃化溫度、粘度以及抗張強度、沖擊強度、高彈性等力學性能等，都與其相對分子質(zhì)量及其相對分子質(zhì)量分布有關(guān)。此外，在研究和論證聚合反應機理、老化和裂解過程的機理、研究高聚物的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系等方面，相對分子質(zhì)量及其分布的數(shù)據(jù)也不可缺少。第2頁/共168頁二、主

3、要符號及意義： 假定某聚合物試樣的總質(zhì)量為m，總物質(zhì)的量為n；不同分子量分子的種類數(shù)用i表示，第i種分子的分子量為Mi ，物質(zhì)的量為ni ，質(zhì)量為mi ，在整個試樣中的摩爾分數(shù)為xi ，質(zhì)量分數(shù)為wi ，累積質(zhì)量分數(shù)為Ii ，則這些量之間存在下列關(guān)系：1iiiixxnn1iiiiwwmmnniimmii第3頁/共168頁采用連續(xù)函數(shù)可表示為積分形式 ndMMn0)(mdMMm0)(1)(0dMMx1)(0dMMwMdMMwMI0)()(第4頁/共168頁三、聚合物的相對分子質(zhì)量的統(tǒng)計意義： 由于聚合物的相對分子質(zhì)量是多分散性的，因而相對分子質(zhì)量只具有統(tǒng)計的意義。根據(jù)統(tǒng)計方法的不同，有多種統(tǒng)計平

4、均相對分子質(zhì)量。1. 數(shù)均相對分子質(zhì)量：按聚合物分子數(shù)統(tǒng)計平均iiiiiiiinMxnMnM式中：ni相對分子質(zhì)量為Mi的物質(zhì)的量，xi相對分子質(zhì)量為Mi的摩爾分數(shù)2. 質(zhì)均相對分子質(zhì)量：按聚合物質(zhì)量統(tǒng)計平均質(zhì)均相對分子質(zhì)量：按聚合物質(zhì)量統(tǒng)計平均式中：mi相對分子質(zhì)量為Mi的質(zhì)量，wi相對分子質(zhì)量為Mi的摩爾分數(shù)iiiiiiiiwMwmMmM（1）（2）第5頁/共168頁3. Z均相對分子質(zhì)量：按均相對分子質(zhì)量：按Z量統(tǒng)計平均量統(tǒng)計平均iiimMZ iiiiiiiiiiiZMmMmZMZM2式中：式中： mi相對分子質(zhì)量為相對分子質(zhì)量為Mi的質(zhì)量的質(zhì)量4. 粘均相對分子質(zhì)量：根據(jù)粘均相對分子質(zhì)

5、量：根據(jù)1/1/11iiiiiiiiiiiiiiMwmMmMnMnM MK 得得Z的定義為的定義為（3）（4）第6頁/共168頁式中：式中：是常數(shù)，取值在是常數(shù)，取值在0.51之間，取決于溫度和具體的聚之間，取決于溫度和具體的聚合物與溶劑的組合，即聚合物鏈段和溶劑分子間熱力學的相合物與溶劑的組合，即聚合物鏈段和溶劑分子間熱力學的相互作用。互作用。因此因此當當=-1時，上式變成時，上式變成niiiiiiiiiiiiiMnMnMmmMwM1當當=1時，上式變成時，上式變成wiiiMMwMwnMMM第7頁/共168頁舉例說明四種平均分子量。設(shè)聚合物樣品中各含有1mol的104和105分子量的組分。9

6、9108101101101101M905301011011010191820101101101101550001110110125243534z.801548 . 151.8454252454nMMMW由此可見，對于分子量由此可見，對于分子量不均一的聚合物而言，不均一的聚合物而言，有有znMMMMW若分子量為均一的聚合若分子量為均一的聚合物則都相等，即物則都相等，即znMMMMW第8頁/共168頁各種分子量的關(guān)系各種分子量的關(guān)系nwzMMMM 四種平均相對分子質(zhì)量表達方法中，數(shù)均相對分子質(zhì)四種平均相對分子質(zhì)量表達方法中，數(shù)均相對分子質(zhì)量和質(zhì)均相對分子質(zhì)量最常使用，量和質(zhì)均相對分子質(zhì)量最常使用，

7、Z均相對分子質(zhì)量與粘均均相對分子質(zhì)量與粘均相對分子質(zhì)量由于物理意義不太明確，應用較少。相對分子質(zhì)量由于物理意義不太明確，應用較少。 由于聚合物相對分子質(zhì)量的多分散特性，僅用相對分由于聚合物相對分子質(zhì)量的多分散特性，僅用相對分子質(zhì)量的平均值尚不能完全反映聚合物相對分子質(zhì)量的真子質(zhì)量的平均值尚不能完全反映聚合物相對分子質(zhì)量的真實情況，尚需相對分子質(zhì)量分布描述聚合物相對分子質(zhì)量實情況，尚需相對分子質(zhì)量分布描述聚合物相對分子質(zhì)量的分散情況。的分散情況。 聚合物的相對分子質(zhì)量分布有多種表達方法，最簡便聚合物的相對分子質(zhì)量分布有多種表達方法，最簡便的常用表達方法是質(zhì)均相對分子質(zhì)量和數(shù)均相對分子質(zhì)量的常用表

8、達方法是質(zhì)均相對分子質(zhì)量和數(shù)均相對分子質(zhì)量的比值：的比值：D = Mw / Mn第9頁/共168頁四、聚合物相對分子質(zhì)量分布： 高聚物的相對分子質(zhì)量分布函數(shù)可以認為，高聚物的相對分子質(zhì)量分布是連續(xù)的。對給定的高聚物試樣，其組分的分子數(shù)和質(zhì)量與組成的相對分子質(zhì)量有關(guān)，可把它們寫成相對分子質(zhì)量的函數(shù)n(M)和m(M)，則平均相對分子質(zhì)量的定義公式（1）（4）可寫成：000)()()(dMMMxdMMndMMMnMn000)()()(dMMMwdMMmdMMMmMw（5）（6）第10頁/共168頁002)()(dMMMmdMMmMMz/10)(dMMMwM式中，式中，n(M)、x(M)分別稱為高聚物

9、相對分子質(zhì)量按分子數(shù)和分別稱為高聚物相對分子質(zhì)量按分子數(shù)和按分子分數(shù)的分布函數(shù)，按分子分數(shù)的分布函數(shù)，m(M)、w(M)分別稱為高聚物相對分別稱為高聚物相對分子質(zhì)量按質(zhì)量和按質(zhì)量分數(shù)的分布函數(shù)。分子質(zhì)量按質(zhì)量和按質(zhì)量分數(shù)的分布函數(shù)。以以n(M)或或x(M)對相對分子質(zhì)量對相對分子質(zhì)量M作圖，可得到高聚物相對分作圖，可得到高聚物相對分子質(zhì)量的數(shù)量微分分布曲線，以子質(zhì)量的數(shù)量微分分布曲線，以m(M)或或w(M)對相對分子質(zhì)對相對分子質(zhì)量量M作圖，則可得到高聚物的相對分子質(zhì)量的質(zhì)量微分分布作圖，則可得到高聚物的相對分子質(zhì)量的質(zhì)量微分分布曲線。曲線。（7）（8）第11頁/共168頁圖圖 高聚物相對分子

10、質(zhì)量的數(shù)量高聚物相對分子質(zhì)量的數(shù)量微分分布曲線微分分布曲線圖圖 高聚物相對分子質(zhì)量的質(zhì)量高聚物相對分子質(zhì)量的質(zhì)量微分分布曲線微分分布曲線第12頁/共168頁 高聚物相對分子質(zhì)量分布寬度： 為了描述相對分子質(zhì)量的分布，最理想的是能知道試樣的相對分子質(zhì)量分布曲線。常采用分布寬度來描述。1. 分布寬度，就是試樣中各個相對分子質(zhì)量與平均相對分子質(zhì)量之差的平方平均值，即nnnMM22)(則則222022)()()(nnnnnnMMdMMxMMMM（第13頁/共168頁由于由于nniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiwMMnMnnMnnmnMmmMmM)(/22所以所以wnnMMM)(2則則)

11、 1(222nwnnwnnMMMMMM（9）第14頁/共168頁因為因為02n所以所以nwnwMMMM，01/如果試樣的相對分子質(zhì)如果試樣的相對分子質(zhì)量是均一的，則量是均一的，則02nnwMM同樣有同樣有) 1()()(22222wzwwzwwwzwwwMMMMMMMMMM因為因為02w所以所以wzMM如果試樣的相對分子質(zhì)如果試樣的相對分子質(zhì)量是均一的，則量是均一的，則02wwzMM（10）第15頁/共168頁 分布寬度指數(shù)n和w可由測定試樣的兩種平均相對分子質(zhì)量，通過公式（9）（10）計算而得。 綜合上述，各種平均相對分子質(zhì)量有如下關(guān)系：nwzMMMM2. 從公式（從公式（9）（）（10）可

12、見，）可見， n和和w與兩種平均相對分子與兩種平均相對分子質(zhì)量的比值質(zhì)量的比值有關(guān)，有關(guān)， 稱為多稱為多分散系數(shù)：分散系數(shù)：wznwMMMM或 越大，相對分子質(zhì)量越分散；越大，相對分子質(zhì)量越分散； =1，相對分子質(zhì)量呈，相對分子質(zhì)量呈單分散?？s聚所得的高聚物單分散性較好，單分散?？s聚所得的高聚物單分散性較好， 約為約為2；而自；而自由基聚合所得的高聚物單分散性差，由基聚合所得的高聚物單分散性差， 在在35之間，如果有之間，如果有支化，支化， 將高達將高達20以上。以上。第16頁/共168頁nwzMMMM高聚物的相對分子質(zhì)量分布分布曲線高聚物的相對分子質(zhì)量分布分布曲線由圖可見，由圖可見，4種平均

13、相對分子質(zhì)量的大小順序為種平均相對分子質(zhì)量的大小順序為第17頁/共168頁五、聚合物相對分子質(zhì)量及相對分子質(zhì)量分布的測定方法：五、聚合物相對分子質(zhì)量及相對分子質(zhì)量分布的測定方法：1. 端基滴定法：化學方法。通過聚合物的端基與滴定試劑的端基滴定法：化學方法。通過聚合物的端基與滴定試劑的化學反應完成測試?；瘜W反應完成測試。2. 沸點升高法和冰點降低法：沸點升高法和冰點降低法：3.蒸汽壓滲透法：蒸汽壓滲透法：4.膜滲透壓法：膜滲透壓法：2，3，4根據(jù)聚合物稀溶液的熱力學性質(zhì)確定聚合物相對分子根據(jù)聚合物稀溶液的熱力學性質(zhì)確定聚合物相對分子質(zhì)量。質(zhì)量。5.光散射法：利用光線在聚合物溶液中的散射實驗來進行

14、測光散射法：利用光線在聚合物溶液中的散射實驗來進行測定。定。6. 粘度法：依據(jù)聚合物和溶液小分子化合物之間的粘度差別粘度法：依據(jù)聚合物和溶液小分子化合物之間的粘度差別進行測定。進行測定。7.凝膠色譜法：測定聚合物的相對分子質(zhì)量分布，可直接給凝膠色譜法：測定聚合物的相對分子質(zhì)量分布，可直接給出多種聚合物相對分子質(zhì)量分布的表達形式。出多種聚合物相對分子質(zhì)量分布的表達形式。第18頁/共168頁不同平均分子量測定方法及其適用范圍nMnMnMnMwMwMwMwMsDMMGPCM平均分子量方法類型分子量范圍/(g/mol)沸點升高，冰點降低，氣相滲透，等溫蒸餾A5 105平衡沉降A(chǔ)102106光散射法A1

15、02密度梯度中的平衡沉降A(chǔ)5 104小角X射線衍射A102沉降速度法A103稀溶液粘度法R102凝膠滲透色譜法R103第19頁/共168頁聚合物相對分子質(zhì)量的測定及應用一、端基分析法（端基滴定法）：1. 原理：應用此法時，被測聚合物的末端必須帶有能夠進行定量化學反應的基團，通過化學滴定的方法測定這些端基的量。因為每個聚合物鏈上的端基數(shù)目一定，測定一定質(zhì)量的聚合物的端基數(shù)目，即可求出其分子數(shù)，從而求出聚合物的相對分子質(zhì)量。 nmM 式中，式中，m試樣質(zhì)量，試樣質(zhì)量，g n聚合物物質(zhì)的量聚合物物質(zhì)的量的基團數(shù)每個分子鏈所含被測定質(zhì)的量試樣中所含的端基的物n（11）第20頁/共168頁 例如：聚己內(nèi)

16、酰胺的化學結(jié)構(gòu)為H2N(CH2)5CONH(CH2)5COnNH(CH2)5COOH 用酸堿滴定法滴定端羧基或氨基即可計算出高聚物的相對分子質(zhì)量M。（1）試樣的相對分子質(zhì)量愈大，單位質(zhì)量高聚物所含的端基數(shù)愈少，測定誤差愈大。（2）若高聚物在聚合過程中由于酸催化而使氨基酰化，或高溫失羧使羧基減少，或者鏈的環(huán)化、交聯(lián)等都使端基數(shù)目不確定，則不能通過分析得出真正的相對分子質(zhì)量。 可證明，端基分析法測定的平均相對分子質(zhì)量為數(shù)均相對分子質(zhì)量，即niiiiiMnMnnmM第21頁/共168頁2. 測定方法： 稱取一定量的聚合物，溶于該聚合物的良溶劑中，然后用標準的能與聚合物的端基進行反應的化合物溶液滴定，

17、記錄反應終點時所消耗的體積，根據(jù)下式可求得被測物的相對分子質(zhì)量：NVmZMn1000式中：式中： m試樣質(zhì)量，試樣質(zhì)量，g ； N標準溶液物質(zhì)的量濃度；標準溶液物質(zhì)的量濃度； V標準溶液消耗體積，標準溶液消耗體積，mL ； Z每個分子中所含端基數(shù)。每個分子中所含端基數(shù)。 因聚合物的端基不同，所用標準溶液也不一樣。因聚合物的端基不同，所用標準溶液也不一樣。3. 影響因素：影響因素：（1）適用性：只適用于那些結(jié)構(gòu)明確的聚合物，能夠確切知）適用性：只適用于那些結(jié)構(gòu)明確的聚合物，能夠確切知道聚合物鏈上有確定的可進行化學滴定的基團數(shù)。如果基團道聚合物鏈上有確定的可進行化學滴定的基團數(shù)。如果基團數(shù)不明確或

18、含有未知的可反應基團，測試結(jié)果偏差較大。數(shù)不明確或含有未知的可反應基團，測試結(jié)果偏差較大。第22頁/共168頁（2）相對分子質(zhì)量：聚合物相對分子質(zhì)量不可太大，否則 誤差較大。因為，聚合物相對分子質(zhì)量大時，一方面端基的含量會減小，試驗誤差加大，另一方面大分子反應較困難，使測試數(shù)據(jù)不真實。只適用于測定分子量在3104以下的數(shù)均分子量。（3）試樣的純度：試樣需提純，不可含有與滴定標準液可反應的雜質(zhì)。二、沸點升高法和冰點降低法：二、沸點升高法和冰點降低法： （一）（一） 原理：利用稀溶液的依數(shù)性測定溶質(zhì)相對分子質(zhì)原理：利用稀溶液的依數(shù)性測定溶質(zhì)相對分子質(zhì)量量經(jīng)典的物理化學方法：在溶劑中加入不揮發(fā)的溶質(zhì)

19、經(jīng)典的物理化學方法：在溶劑中加入不揮發(fā)的溶質(zhì)后，溶液的蒸氣壓下降，導致溶液的沸點比純?nèi)軇┑母?，后，溶液的蒸氣壓下降，導致溶液的沸點比純?nèi)軇┑母?，溶液的冰點比純?nèi)軇┑牡?。溶液沸點升高溶液的冰點比純?nèi)軇┑牡汀Ｈ芤悍悬c升高Tb和溶液冰點降和溶液冰點降低低Tf的數(shù)值都正比于溶液的濃度。的數(shù)值都正比于溶液的濃度。第23頁/共168頁純?nèi)軇┖腿芤旱恼魵鈮号c溫度的關(guān)系純?nèi)軇┖腿芤旱恼魵鈮号c溫度的關(guān)系第24頁/共168頁在溶液中加入不揮發(fā)的溶質(zhì)，溶液的蒸汽壓下降，導致溶液的沸點比純?nèi)軇┑姆悬c高，溶液的冰點低于純?nèi)軇┑谋c。利用克萊普朗克勞修斯方程以及拉烏爾定律)/(MckTbb)/(MckTff式中：式中：c

20、溶液濃度，溶液濃度，mg/g；M溶質(zhì)的平均相對分子質(zhì)量；溶質(zhì)的平均相對分子質(zhì)量； kb沸點升高常數(shù)；沸點升高常數(shù)；kf冰點降低常數(shù)冰點降低常數(shù) 溶質(zhì)的分子數(shù)為溶質(zhì)的分子數(shù)為c/M，則溶液的沸點升高值，則溶液的沸點升高值Tb或冰點降或冰點降低值低值Tf正比于溶液的濃度，而與溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量成反比。正比于溶液的濃度，而與溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量成反比。（12）（13）第25頁/共168頁式中：式中：Tb純?nèi)軇┓悬c，純?nèi)軇┓悬c，oC；Le每克溶劑的汽化潛熱，每克溶劑的汽化潛熱，J/(molK); kb沸點升高常數(shù)，與溶劑有關(guān)，其值因溶劑種沸點升高常數(shù)，與溶劑有關(guān)，其值因溶劑種類而異，與溶質(zhì)種類無關(guān)。類而

21、異，與溶質(zhì)種類無關(guān)。 先測定溶劑的先測定溶劑的kb ，已知溶液的濃度，測量出溶液的沸點升，已知溶液的濃度，測量出溶液的沸點升高值高值 Tb ，即可由公式求得溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量。，即可由公式求得溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量。 上述公式僅適用于小分子稀溶液，高分子溶液的熱力學性上述公式僅適用于小分子稀溶液，高分子溶液的熱力學性質(zhì)與理想溶液有很大偏差質(zhì)與理想溶液有很大偏差,只有只有c0 時，才符合理想溶液。對時，才符合理想溶液。對于高分子溶液必須測定一系列濃度于高分子溶液必須測定一系列濃度c下的下的Tb，以，以Tb/c對對c作圖，作圖，外推至濃度為零時，求出外推至濃度為零時，求出(Tb/c)c0的值的值，從而

22、計算分子量：，從而計算分子量： (Tb/c)c0=kb / M)1000/(2ebbLRTk 2.沸點升高法：沸點升高法：bbcTKM（15）（12）（16）第26頁/共168頁2. 冰點降低法：冰點是指在一個大氣壓下，一種物質(zhì)的固相和液相達到平衡時的溫度。溶液的冰點是指溶液與固體溶劑達到平衡時的溫度。式中：式中：Tf純?nèi)軇┍c，純?nèi)軇┍c，oC；L每克溶劑的熔融潛熱，每克溶劑的熔融潛熱，J/(molK)kf是冰點降低常數(shù)，與溶劑有關(guān)，其值因溶劑種類而異，與是冰點降低常數(shù)，與溶劑有關(guān)，其值因溶劑種類而異，與溶質(zhì)種類無關(guān)。溶質(zhì)種類無關(guān)。)1000/(2LRTkff)/(MckTff（17）（13

23、）第27頁/共168頁 先測定溶劑的kf ，已知溶液的濃度，測量出溶液的冰點降低值Tf ，即可由公式求得溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量。 但依數(shù)性只適用于理想溶液，而聚合物溶液的熱力學性質(zhì)與理想溶液有很大差別，只有在無限稀釋的情況下才符合理想溶液的規(guī)律。因此，必須在各個濃度下測定冰點的降低值，然后以Tf /c對c作圖，并且外推至濃度為零，從(Tf /c)c0的值計算相對分子質(zhì)量：(Tf /c)c0=kf / M（18）第28頁/共168頁3.用沸點升高或冰點降低法測得的相對分子質(zhì)量為數(shù)均相對分子質(zhì)量，即：niiiiiiiiiiiiicMckMnnkccMckcMckT0)(第29頁/共168頁（二）實驗儀

24、器及測試：（二）實驗儀器及測試：儀器：冰點降低池。主要部分是一個帶有空氣夾套的玻璃儀器：冰點降低池。主要部分是一個帶有空氣夾套的玻璃管。冰點降低池的下部浸在一個比溶劑的冰點約低管。冰點降低池的下部浸在一個比溶劑的冰點約低1.5K的的恒溫槽中。用電磁攪拌器攪拌池中的液體，用熱敏電阻測恒溫槽中。用電磁攪拌器攪拌池中的液體，用熱敏電阻測定微小的溫度變化（定微小的溫度變化（ 110-4 oC）冰點測定儀結(jié)構(gòu)示意圖冰點測定儀結(jié)構(gòu)示意圖1測量容器熱控管測量容器熱控管3攪拌馬達攪拌馬達4制冷器制冷器第30頁/共168頁測定溶液冰點的方法通常采用過冷法，即溶液溫度逐漸測定溶液冰點的方法通常采用過冷法，即溶液溫

25、度逐漸冷卻至冰點以下，仍不使析出固體物質(zhì)而溫度卻還在隨時間冷卻至冰點以下，仍不使析出固體物質(zhì)而溫度卻還在隨時間下降，這就是過冷現(xiàn)象。在過冷情況下，一旦凝固現(xiàn)象發(fā)生，下降，這就是過冷現(xiàn)象。在過冷情況下，一旦凝固現(xiàn)象發(fā)生，結(jié)冰即迅速完成，并釋放出凝固熱，使溫度上升，直至與通結(jié)冰即迅速完成，并釋放出凝固熱，使溫度上升，直至與通過冷凍的散失熱量迅速達到平衡之后，溫度不再改變，這就過冷凍的散失熱量迅速達到平衡之后，溫度不再改變，這就是溶液的冰點，見下圖。是溶液的冰點，見下圖。圖溶液冷卻曲線圖溶液冷卻曲線 分別測定溶劑和不同濃度的溶液的冰點，然后以Tf /c對c作圖，并外推至濃度為零，求得(Tf /c)c

26、0，根據(jù)(Tf /c)c0=kf / Mn求得聚合物的數(shù)均相對分子質(zhì)量。第31頁/共168頁聚硅氧烷聚硅氧烷-苯溶液中苯溶液中T/c對對c的關(guān)系的關(guān)系 溶劑的溶劑的k值一般在值一般在0.110之間，而高聚物的相對分子質(zhì)量很之間，而高聚物的相對分子質(zhì)量很大，測定用溶液很稀，因此大，測定用溶液很稀，因此T的數(shù)值很小。如果相對分子質(zhì)量的數(shù)值很小。如果相對分子質(zhì)量為為104，則溫差測定必須精確至，則溫差測定必須精確至10-410-5 oC。一般采用熱電堆或。一般采用熱電堆或熱敏電阻測定。熱敏電阻測定。第32頁/共168頁（三）影響因素：（1）溶劑：采用冰點降低法測定，選擇溶劑應遵循以下原則：a. 溶液

27、冷凍過程中，不發(fā)生聚合物析出和與溶劑同時析出的現(xiàn)象；b. 溶劑與聚合物不發(fā)生化學反應。（2）過冷現(xiàn)象：因為溶液中析出固相的純?nèi)軇┖?，剩余的溶液濃度增加，而計算中使用的卻是原始濃度，所以引入了誤差。 要避免過度的過冷現(xiàn)象，方法有二：加入少量的晶種作為晶核；增加攪拌速度。第33頁/共168頁 實驗過程中，如過冷程度不高，析出的固態(tài)溶劑的量對濃度影響不大，則可用過冷回升的溫度作為過冷溶液的冰點，所得結(jié)果對相對分子質(zhì)量的計算無顯著影響；如果析出的固態(tài)溶劑的量較多，影響了原溶液的濃度，將導致剩余溶液與固相溶劑的平衡溫度下降。若體系嚴重過冷，則所測得的冰點將偏低，從而影響相對分子質(zhì)量的測定結(jié)果。 攪拌器大

28、小必須合適，否則過冷很難控制，攪拌速度的快慢影響散熱的快慢，所以要選擇適當?shù)臄嚢杷俣取５?4頁/共168頁三、蒸汽壓下降法（氣相滲透壓法， Vapour Pressure Osmose，VPO）：1. 原理：根據(jù)拉烏爾定律，溶液的蒸氣壓低于溶劑的蒸氣壓。設(shè)在“恒溫密閉”的容器內(nèi)充有某種溶劑的飽和蒸氣；這時，如置一滴含不揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液滴1和一滴純?nèi)軇┑?同時懸浮在這飽和蒸氣中。 由于溶液中溶劑的蒸氣壓低于純?nèi)軇?，就會有溶劑分子從由于溶液中溶劑的蒸氣壓低于純?nèi)軇蜁腥軇┓肿訌娘柡驼魵庀嗄鄣饺芤旱紊?，并放出凝聚熱，使溶液滴的溫度飽和蒸氣相凝聚到溶液滴上，并放出凝聚熱，使溶液滴的溫度升高。而?/p>

29、溶劑的揮發(fā)速度與凝聚速度相等，溫度不發(fā)生變化。升高。而純?nèi)軇┑膿]發(fā)速度與凝聚速度相等，溫度不發(fā)生變化。達平衡時，溶液滴和溶劑滴間的溫差達平衡時，溶液滴和溶劑滴間的溫差T和溶液中溶質(zhì)的濃度成和溶液中溶質(zhì)的濃度成正比。正比。蒸氣壓下降法（蒸氣壓下降法（VPO）原理示意圖）原理示意圖 1溶液滴；溶液滴； 2溶劑滴溶劑滴第35頁/共168頁 溶液蒸氣壓的降低，即：溶液液滴與溶劑液滴間的溫差，是溶質(zhì)依數(shù)性的反映。由于聚合物溶液為非理想溶液，其依數(shù)性由維利展開式表達：T/c =A/M + A2c + A3c2 + (19)式中：A與溶劑、溫度有關(guān)的常數(shù)；A2第二維利系數(shù)；c溶液的濃度，mg/g； A3第三

30、維利系數(shù)；T由熱敏電阻或熱電堆測定的溫度差，oC測定不同的濃度下的溫度差T，然后以T/c 對c作圖，并外推至濃度為0，從(T/c)c0的值計算相對分子質(zhì)量：(T/c)c0 = A/M由此法測得的是聚合物的數(shù)均相對分子質(zhì)量，即(T/c)c0 = A/Mn (20)第36頁/共168頁 2. 儀器結(jié)構(gòu)及測試： 實驗裝置如圖：包括恒溫室、熱敏元件和電測量系統(tǒng)。（1）恒溫室：要求一般恒溫在10-3 oC以內(nèi)（2）熱敏元件：多采用熱敏電阻，要求溶劑滴和溶液滴的兩個熱敏電阻很好地匹配。（3）電測量系統(tǒng)：直流電橋。兩只熱敏電阻組成惠斯通電橋的兩個橋臂，由于溫差引起熱敏電阻阻值變化從而導致電橋失去平衡，輸出的

31、信號即表示檢測器的偏轉(zhuǎn)格數(shù)G。蒸氣壓下降儀的結(jié)構(gòu)示意圖蒸氣壓下降儀的結(jié)構(gòu)示意圖1-溶液注射器溶液注射器 2-汽壓室汽壓室 3-加熱塊加熱塊 4-溶劑注射器溶劑注射器 5-熱熱敏電阻敏電阻 6-溶劑杯溶劑杯第37頁/共168頁由由G表示表示T，式（，式（20）變成：）變成：(G/c)c0 = k/Mn (21)式中：式中：k儀器常數(shù)，其值與電壓、溶劑、溫度等有儀器常數(shù)，其值與電壓、溶劑、溫度等有關(guān)。關(guān)。 k值可由已知相對分子質(zhì)量的值可由已知相對分子質(zhì)量的“基準物基準物”進行進行VPO測定求得。測定求得。 如果已知如果已知k和溶液濃度，可通過測定和溶液濃度，可通過測定G而求得溶質(zhì)而求得溶質(zhì)的相對分

32、子質(zhì)量的相對分子質(zhì)量: 通常測定幾個不同濃度的通常測定幾個不同濃度的G，然后外推，然后外推c0，得，得到到(G/c)c0 ，由，由(21)可計算出高聚物的數(shù)均相對分子質(zhì)可計算出高聚物的數(shù)均相對分子質(zhì)量。量。VPO測定分子量范圍：測定分子量范圍： 2104第38頁/共168頁 3. 影響因素：（1）溶劑選擇：要選擇蒸氣壓大、蒸發(fā)潛熱小的溶劑體系。溶劑的蒸氣壓越大，VPO測定的靈敏度越高。（2）恒定狀態(tài)的G的確定：由于體系只是達到定態(tài)而不是達到完全的熱力學平衡，所以使得檢測器所測得的值是時間的函數(shù)，經(jīng)過一段時間稱為一個恒定值。通常試驗中用固定時間下讀取各濃度下的G值。（3）k值的相對分子質(zhì)量依賴性

33、：只有在k值沒有溶質(zhì)相對分子質(zhì)量的依賴性的情況下，用低相對分子質(zhì)量的標準樣品標定儀器常數(shù)k來測定高聚物的相對分子質(zhì)量時，才不會帶來很大誤差。（4）操作：VPO法中每個濃度的溶液所產(chǎn)生的信號是彼此獨立的，因此不能采取逐步加濃或逐步加稀的方法。應先配制好45個不同濃度的溶液。為減小零點漂移的影響，應測試一個濃度，測定一次零點。第39頁/共168頁四、 膜滲透壓法（membrane osmometry）：1. 測定原理： 當溶液池和溶劑池被一層只允許溶劑分子而不允許高分子透過的半透膜隔開時，由于兩相中溶劑的化學位不等，純?nèi)軇┑幕瘜W位比溶液中溶劑的化學位大，因此就會有溶劑分子從純?nèi)軇┏赝高^半透膜（se

34、mipermeable membrane）進入溶液池，從而產(chǎn)生溶液池與溶劑池的液面差，直至化進入溶液池，從而產(chǎn)生溶液池與溶劑池的液面差，直至化學位相等，學位相等，溶劑不再進入溶液，此時達到滲透平衡溶劑不再進入溶液，此時達到滲透平衡。達到。達到平衡時，該液柱的壓力差稱為滲透壓平衡時，該液柱的壓力差稱為滲透壓。第40頁/共168頁小分子理想溶液：MRTc由于聚合物溶液是非理想溶液，滲透壓由于聚合物溶液是非理想溶液，滲透壓與溶液濃度和聚與溶液濃度和聚合物平均相對分子質(zhì)量合物平均相對分子質(zhì)量M之間的關(guān)系如下式：之間的關(guān)系如下式：/c = RT/M + RTA2c + RTA3c2 + （22）式中：式

35、中：=g h； 滲透壓滲透壓；A2，A3聚合物的第二、第三維利系數(shù)；聚合物的第二、第三維利系數(shù)； h半透膜兩邊的液面高度差半透膜兩邊的液面高度差 測定幾個濃度下的滲透壓，然后用測定幾個濃度下的滲透壓，然后用/c對對c作圖，得一直作圖，得一直線并外推至線并外推至c0，該值為無限稀釋的聚合物溶液的滲透壓，該值為無限稀釋的聚合物溶液的滲透壓，可認為是理想溶液的滲透壓，從而可由下式求出聚合物的平可認為是理想溶液的滲透壓，從而可由下式求出聚合物的平均相對分子質(zhì)量：均相對分子質(zhì)量：(/c)c0 = k/M （23）第41頁/共168頁膜滲透壓法測得的平均相對分子質(zhì)量為數(shù)均相對分子質(zhì)量，即niiiiiiii

36、iiiiicMRTcMnnRTccMcRTcMcRT10）（第42頁/共168頁2. 第二維利系數(shù)的物理意義：V1：純?nèi)軇┑钠栿w積：純?nèi)軇┑钠栿w積 2：高分子的密度：高分子的密度 同同A2一樣，一樣， 1表征了高分子鏈段與溶劑分子之間的相互表征了高分子鏈段與溶劑分子之間的相互作用，與溶劑化程度有關(guān)，也表征了高分子在溶液中的形態(tài)。作用，與溶劑化程度有關(guān)，也表征了高分子在溶液中的形態(tài)。對不同體系和溫度，對不同體系和溫度， 1值不同，具體詳述如下：值不同，具體詳述如下：良溶劑中，高分子鏈由于溶劑化作用而擴張，高分子線團良溶劑中，高分子鏈由于溶劑化作用而擴張，高分子線團伸展，鏈段間的相互作用以

37、斥力為主（溶劑高分子作用力伸展，鏈段間的相互作用以斥力為主（溶劑高分子作用力大于高分子高分子以及溶劑溶劑作用力），大于高分子高分子以及溶劑溶劑作用力），A2為正值，為正值， 11/2。 如如聚苯乙烯聚苯乙烯-環(huán)已烷體系環(huán)已烷體系221121)21(VA第43頁/共168頁 A2=0, 1=1/2，此時溫度稱為溫度，溶劑稱為溶劑，此時高分子溶液行為符合理想溶液行為。A2和 1是溫度的函數(shù)：0,222ATATAT；212121111TT從從6310105nM膜滲透壓法測定分子量范圍：第44頁/共168頁聚苯乙烯環(huán)己烷的聚苯乙烯環(huán)己烷的(/c)-c圖圖第45頁/共168頁 測定不同的濃度下的/c ，

38、以/c c作圖，外推至c=0處，求得截距和斜率K 對于高分子對于高分子-劣溶劑體系（聚苯乙烯劣溶劑體系（聚苯乙烯-環(huán)己烷），在實驗濃環(huán)己烷），在實驗濃度范圍內(nèi)，度范圍內(nèi)， /c與與c成線性關(guān)系，成線性關(guān)系，A3很小，用二項維利展開很小，用二項維利展開式已足夠：式已足夠：12cAMRTcMRTcc0)(221121)21(VAK=RTA2 第46頁/共168頁聚異丁烯環(huán)己烷體系在聚異丁烯環(huán)己烷體系在25oC測定的滲透壓曲線測定的滲透壓曲線第47頁/共168頁對于高分子對于高分子-良溶劑體系（聚異丁烯良溶劑體系（聚異丁烯-環(huán)己烷），在實驗濃環(huán)己烷），在實驗濃度范圍內(nèi)，度范圍內(nèi)， /c對對c作圖不是

39、很好的直線（圖作圖不是很好的直線（圖a），不成線），不成線性關(guān)系，性關(guān)系， 外推有困難，外推有困難，A3較大，較大，c2項不能忽略，用以下展項不能忽略，用以下展開式開式：1 232ccMRTcMAMA3322在很多情況下在很多情況下 223412221 cMRTc)21 ()()(22121cMRTc第48頁/共168頁以以(/c)1/2對對c作圖就可得一直線（見圖作圖就可得一直線（見圖b），其外推值為），其外推值為2/12/10)()(MRTccncMMRTc2/1021)()(222AMA22212)(MRTK求得截距和斜率求得截距和斜率K，由此可計算出聚合物的分子量和，由此可計算出聚合物

40、的分子量和維利系數(shù)維利系數(shù)A2：第49頁/共168頁3. 實驗儀器：實驗儀器： 半透膜將不銹鋼池分為上半透膜將不銹鋼池分為上下兩部分：上部為溶液池，下下兩部分：上部為溶液池，下部為溶劑池。溶劑池通過一根部為溶劑池。溶劑池通過一根毛細管與金屬感壓膜連接，當毛細管與金屬感壓膜連接，當溶劑向溶液池中滲透時，帶動溶劑向溶液池中滲透時，帶動金屬感壓膜向上偏移，并帶動金屬感壓膜向上偏移，并帶動活動電極位移致使電容器電容活動電極位移致使電容器電容改變，此電容變化信號與滲透改變，此電容變化信號與滲透壓成正比，并由電容感應檢測壓成正比，并由電容感應檢測器檢知，再經(jīng)放大器放大后，器檢知，再經(jīng)放大器放大后，輸入記錄

41、儀中。實驗完成后，輸入記錄儀中。實驗完成后，溶液從溶液排出口排出。溶液從溶液排出口排出。第50頁/共168頁 影響因素：（1）半透膜：它的選擇是關(guān)鍵。a. 半透膜應該使待測高聚物分子不能通過，且與該高聚物和溶劑不發(fā)生反應，不被溶解。b. 半透膜對溶劑的透過速率要足夠大，以便能在盡量短的時間內(nèi)達到滲透平衡。c. 半透膜的狀態(tài)也是滲透壓測定的關(guān)鍵，半透膜應該始終處于溶劑中保存與使用，防止膜的干燥和老化。常用半透膜材料：硝化纖維素（火膠棉膜）、再生纖維素（玻璃紙膜）等。（2）溶劑：使用前必須經(jīng)過嚴格的過濾并且用加熱方式進行脫氣，將溶劑中溶解的氣體排除，否則會使測定池內(nèi)產(chǎn)生起泡效應，影響測定結(jié)果。（3

42、）上池閥件的密封性以及液柱造成的靜壓差對數(shù)據(jù)的重復性也有一定影響。第51頁/共168頁 沸點升高或冰點降低法、蒸氣壓下降法和膜滲透壓法都是采用熱力學方法，依據(jù)的都是聚合物分子量的依數(shù)性原理，測定的都是聚合物的數(shù)均分子質(zhì)量。它們所采用的儀器普遍特點是體積小、易操作，容易更換溶劑體系，使用較為靈活。 缺點：每種儀器都有一定的相對分子質(zhì)量測試范圍，而且范圍較小，限制了其使用，只對相對分子質(zhì)量值在其范圍內(nèi)的測試才有效，對相對分子質(zhì)量值在測試范圍邊緣和測試范圍之外的測定結(jié)果誤差大。 沸點升高或冰點下降法（ Mn104 ） 蒸氣壓下降法（ Mn104 ） 膜滲透壓法（103Mn106） 因此，首先要根據(jù)聚

43、合物的相對分子質(zhì)量大概在哪個范圍內(nèi)來選擇相應的儀器。第52頁/共168頁五、光散射法：（一）原理： 當一束光（入射光）通過介質(zhì)時，除了一部分光沿著原來方向透過介質(zhì)（稱為透射光）之外，在入射方向以外的其他方向，同時發(fā)出一種很弱的光，稱為散射光。散射光方向與入射光方向間的夾角為，稱為散射角。o點為發(fā)出散射光的質(zhì)點，稱為散射中心。p為觀察點，op間的距離為觀測距離r。散射光示意圖散射光示意圖第53頁/共168頁根據(jù)溶液光散射理論，散射光的強度可用下式表示：根據(jù)溶液光散射理論，散射光的強度可用下式表示：0222204221)()/4(),(0IcAMcdcdnnrNrI式中：式中：觀察角；觀察角；M溶

44、質(zhì)相對分子質(zhì)量；溶質(zhì)相對分子質(zhì)量；A2二階維利系數(shù)；二階維利系數(shù)；n溶劑折射率；溶劑折射率；dn/dc溶液折射率溶液折射率與濃度變化的比值；與濃度變化的比值；N0阿伏加德羅常數(shù)；阿伏加德羅常數(shù)；0入射入射光波長；光波長；r觀察點與散射點之間的距離；觀察點與散射點之間的距離；I0入射光入射光的強度；的強度；I(r,)散射角散射角，觀測距離，觀測距離r處散射光的強度處散射光的強度將公式（將公式（24）整理得：）整理得：cAMcdcdnnNrIrI22240022021)(4),(（24）（25）第54頁/共168頁定義定義20),(rIrIRR稱為散射介質(zhì)的瑞利比或稱為散射介質(zhì)的瑞利比或Relay

45、因子因子kdcdnnN224002)(4則公式（則公式（25）整理得：）整理得：.21/2cAMRkc（26）1. 小質(zhì)點稀溶液的光散射：散射質(zhì)點的尺寸小于入射光在介小質(zhì)點稀溶液的光散射：散射質(zhì)點的尺寸小于入射光在介質(zhì)中的波長的質(zhì)中的波長的1/20時。時。散射光強的角度分布（沒散射光強的角度分布（沒有內(nèi)干涉）有內(nèi)干涉） 小質(zhì)點的散射光強與小質(zhì)點的散射光強與(1+cos2)成正比，即散射光強有角度依賴性，成正比，即散射光強有角度依賴性，如右圖所示，散射光強的角度分布如右圖所示，散射光強的角度分布是前后方向?qū)ΨQ的。是前后方向?qū)ΨQ的。第55頁/共168頁因此可推導出：)2cos1(21)(42222

46、4002cAMcdcdnnNR若散射角為若散射角為90o，cos90o = 0，則，則cAMcdcdnnNRo2224029021)(20對于一定的高分子對于一定的高分子-溶劑體系，入射光波長一定，令常數(shù)溶劑體系，入射光波長一定，令常數(shù)224002)(2kdcdnnN則則cAMckRo29021cAMRcko29021（27）（28）（29）第56頁/共168頁以oRck90對對c作圖，即可求得相對分子質(zhì)量作圖，即可求得相對分子質(zhì)量M和第二維利系數(shù)和第二維利系數(shù)A2cAMRcko29021kc/R90 - c圖圖由于由于=90度時度時,散射散射光受雜散光的干擾光受雜散光的干擾最小，故實驗上常最

47、小，故實驗上常用用R90o的測定計算小的測定計算小粒子的分子量。粒子的分子量。第57頁/共168頁2. 大質(zhì)點稀溶液的光散射：當散射質(zhì)點的尺寸與入射光在介質(zhì)中的波長同數(shù)量級時，由于在同一質(zhì)點不同部位的散射光具有相位差而引起內(nèi)干涉作用。后向B處所產(chǎn)生的光程差大于前向A處，則前向散射光強大于后向散射光強。前后向光散射不具有對稱性，因此需在散射強度公式中引入不對稱散射函數(shù)P進行校正。散射質(zhì)點的內(nèi)干涉散射質(zhì)點的內(nèi)干涉散射光強的角度分布（有內(nèi)干涉）散射光強的角度分布（有內(nèi)干涉）第58頁/共168頁散射函數(shù)散射函數(shù)P表示在表示在角處散射光強度因干涉而減弱的程度。角處散射光強度因干涉而減弱的程度。為零時為零

48、時， P為為1。無干涉時的散射光強度大分子的散射光強度P則則cAMPRkc22212cos1（30） P的值與大分子的形狀、大小及光波的波長有關(guān)。對于的值與大分子的形狀、大小及光波的波長有關(guān)。對于分子大小為均方末端距分子大小為均方末端距 ，分子形狀為無規(guī)線團，光波為，分子形狀為無規(guī)線團，光波為的聚合物稀溶液，的聚合物稀溶液，2h.2sin3831112222hP（31）224002)(4dcdnnNk其中其中第59頁/共168頁 將公式（將公式（31）代入公式（）代入公式（30）得：）得：cAhMRkc2222222)2sin38311 (12cos1（32）公式（公式（32）為光散射計算的基

49、本公式，則）為光散射計算的基本公式，則MRkchMRkccAMRkccc1)sin2cos1()2sin38311 (1)sin2cos1(21)sin2cos1(002222202202（33）（34）則則第60頁/共168頁在聚合物溶液中，大分子的相對分子質(zhì)量不相同，光散射在聚合物溶液中，大分子的相對分子質(zhì)量不相同，光散射強度是各個分子的散射的和。在無限稀釋時：強度是各個分子的散射的和。在無限稀釋時：iiiiiiiiiiiiicmMmkccMckcMckR002)cos1sin2(即即wcMRkc1)sin2cos1(002 所以，光散射法測得的聚合物相對分子質(zhì)量是所以，光散射法測得的聚合

50、物相對分子質(zhì)量是質(zhì)均相對分子質(zhì)量。質(zhì)均相對分子質(zhì)量。第61頁/共168頁測試中，只需測定幾個不同濃度的溶液，不同散射角處測試中，只需測定幾個不同濃度的溶液，不同散射角處的散射強度，以的散射強度，以 對對sin2/2作圖，外推作圖，外推0，c 0，根據(jù)，根據(jù)截距為截距為1/Mw，可求得聚合物的質(zhì)均相對分子質(zhì)量。，可求得聚合物的質(zhì)均相對分子質(zhì)量。Rkcsin2cos12wcMRkc1)sin2cos1(002第62頁/共168頁 在低角度時（在低角度時（27oC），可以省去角度外推，只進行濃），可以省去角度外推，只進行濃度外推。這就是小角激光光散射（度外推。這就是小角激光光散射（LALLS，Low

51、-Angle Laser Light Scattering）的原理。）的原理。2. 濃度示差折光指數(shù)儀的濃度示差折光指數(shù)儀的結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：（二）（二） 儀器結(jié)構(gòu)及測試方法：儀器結(jié)構(gòu)及測試方法：1. 小角激光光散射儀的基本結(jié)小角激光光散射儀的基本結(jié)構(gòu)：構(gòu)： 小角激光光散射基本結(jié)構(gòu)示意圖小角激光光散射基本結(jié)構(gòu)示意圖1-注射器注射器 2-激光器激光器 3-倒向鏡倒向鏡 4-衰減器衰減器 5-透鏡透鏡 6-試樣池試樣池 7-固定衰減器固定衰減器 8-光電倍增管光電倍增管示差折光指數(shù)儀結(jié)構(gòu)示意圖示差折光指數(shù)儀結(jié)構(gòu)示意圖1-光源光源 2-透鏡透鏡 3-光柵光柵 4-準直鏡準直鏡 5-溶液溶液 6-溶劑溶劑

52、7-成相鏡成相鏡 8-讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)顯微鏡第63頁/共168頁3. 測試方法：測試方法： 光散射法主要測定瑞利比光散射法主要測定瑞利比R和折射率與濃度變和折射率與濃度變化的比值化的比值dn/dc。由。由dn/dc求出求出k值。值。 dn/dc可在手冊可在手冊中查出或在折光指數(shù)濃度增量儀上測出。中查出或在折光指數(shù)濃度增量儀上測出。 折光指數(shù)濃度增量儀利用光線在兩液體界面的折光指數(shù)濃度增量儀利用光線在兩液體界面的折射原理而制成，測出入射光和折射光的位移折射原理而制成，測出入射光和折射光的位移X，則則n= Xkk儀器常數(shù)，定期用氯化鈉溶液進行標定儀器常數(shù)，定期用氯化鈉溶液進行標定測定幾個不同濃度溶液

53、的測定幾個不同濃度溶液的n，以，以n/c對對c作圖，外作圖，外推到推到c0，得，得dn/dc。 R的測量采用間接法，選擇的測量采用間接法，選擇一參比物為標準散射法。一參比物為標準散射法。第64頁/共168頁3. 影響因素：灰塵 溶液中的灰塵會產(chǎn)生強烈的光散射，嚴重干擾聚合物溶液光散射的測量。溶液除塵是光散射方法成敗的關(guān)鍵。（1）首先是溶劑除塵：配制測試樣品的溶劑應進行精餾，并經(jīng)過0.2m超過濾膜過濾后方可使用。（2）配制好的溶液也要用0.2m的過濾膜過濾。（3）測試中所用的器械，如注射器等，使用前要用洗液浸泡，清水強力沖洗。第65頁/共168頁（三）光散射法的應用：（三）光散射法的應用：1.

54、測定質(zhì)均相對分子質(zhì)量和第二維利系數(shù)：測定質(zhì)均相對分子質(zhì)量和第二維利系數(shù)： 使用小角激光光散射儀，測定純?nèi)軇┖褪褂眯〗羌す夤馍⑸鋬x，測定純?nèi)軇┖?5個濃度精個濃度精確的聚合物溶液的確的聚合物溶液的R。根據(jù)公式。根據(jù)公式以以 對對c作圖，截距為作圖，截距為1/Mw，斜率為，斜率為2A2。光散射法測定聚合物的光散射法測定聚合物的Mw和和A2cAMRkc20221)sin2cos1(Rkcsin2cos12第66頁/共168頁2. 測定聚合物的均方末端距：測定聚合物的均方末端距：根據(jù)公式根據(jù)公式)2sin38311 (1)sin2cos1(222202hMRkcc當當c0時，以時，以 對對 作圖，外推

55、線的斜率作圖，外推線的斜率為為 ，由該斜率得到聚合物的均方末端距，由該斜率得到聚合物的均方末端距 。2sin222298h2h3. 與與GPC聯(lián)機使用：聯(lián)機使用： 將將GPC儀與光散射儀聯(lián)用，由光散射儀連續(xù)測定聚合物樣儀與光散射儀聯(lián)用，由光散射儀連續(xù)測定聚合物樣品中各個級分的相對分子質(zhì)量，由品中各個級分的相對分子質(zhì)量，由GPC儀中的濃度示差檢測器儀中的濃度示差檢測器檢測各個級分的濃度，即可得到聚合物的各種平均相對分子質(zhì)檢測各個級分的濃度，即可得到聚合物的各種平均相對分子質(zhì)量?？梢允∪チ??？梢允∪PC法中必須由標準樣品作校正曲線來進行對比法中必須由標準樣品作校正曲線來進行對比才能得到相對分子質(zhì)

56、量數(shù)值的方法。才能得到相對分子質(zhì)量數(shù)值的方法。優(yōu)點：既簡便又可獲得準確的數(shù)據(jù)。優(yōu)點：既簡便又可獲得準確的數(shù)據(jù)。Rkcsin2cos12第67頁/共168頁缺點：（1）聯(lián)機中存在一些實際問題，如機器的相互干擾屏蔽作用會影響一些數(shù)均的準確性。（2）光散射儀的安裝和調(diào)試是非常精細的過程，入射光和不同角度的散射光必須嚴格處于同一平面，同時入射光要垂直地入射散射池并且通過樣品池和檢測器的旋轉(zhuǎn)中心。（3）激光光散射實驗中，必須對樣品嚴格除塵。由LALLS靜態(tài)測試 的公式：cAMRkcw221可轉(zhuǎn)化為動態(tài)測定時從色譜柱中流出的每個級分的關(guān)系：可轉(zhuǎn)化為動態(tài)測定時從色譜柱中流出的每個級分的關(guān)系：iiiwiicA

57、MRkc, 2,21 由連接的由連接的GPC測試到各個級分的濃度比例，按照計算公測試到各個級分的濃度比例，按照計算公式計算各種平均相對分子質(zhì)量和相對分子質(zhì)量分布。式計算各種平均相對分子質(zhì)量和相對分子質(zhì)量分布。wM第68頁/共168頁LALLS-GPC聯(lián)機測定聚合物的相對分子質(zhì)量聯(lián)機測定聚合物的相對分子質(zhì)量第69頁/共168頁4. 測定粘度方程中的測定粘度方程中的k、： kM 一些常用材料的一些常用材料的k、值已經(jīng)經(jīng)過標定，可以直接查手冊值已經(jīng)經(jīng)過標定，可以直接查手冊得到。但越來越多的新型的高性能及功能性材料，各種各樣得到。但越來越多的新型的高性能及功能性材料，各種各樣的共聚和共混材料，它們的的

58、共聚和共混材料，它們的k、值在手冊中還查不到，需要值在手冊中還查不到，需要進行標定。進行標定。對上式兩邊取對數(shù)得：對上式兩邊取對數(shù)得： Mklglglg 聚合物的聚合物的值一般都在值一般都在0.50.8之間，所以聚合物的質(zhì)均之間，所以聚合物的質(zhì)均相對分子質(zhì)量與粘均相對分子質(zhì)量較接近。配制一系列（相對分子質(zhì)量與粘均相對分子質(zhì)量較接近。配制一系列（7個以上）單分散性的樣品，用光散射法依次測定其質(zhì)均相對個以上）單分散性的樣品，用光散射法依次測定其質(zhì)均相對分子質(zhì)量，近似認為是粘均相對分子質(zhì)量，用粘度法測定其分子質(zhì)量，近似認為是粘均相對分子質(zhì)量，用粘度法測定其粘度，以粘度，以lg-lgM作圖，可得到一條

59、直線，外推直線得到截作圖，可得到一條直線，外推直線得到截距距l(xiāng)gk和斜率和斜率，可標定，可標定k、值。值。第70頁/共168頁光散射法標定聚合物的光散射法標定聚合物的k、值值第71頁/共168頁5. 測定聚合物的組成：測定聚合物的組成： 對于不同組成比的嵌段共聚物，折光指數(shù)增量對于不同組成比的嵌段共聚物，折光指數(shù)增量dn/dc相對于不同的組成分數(shù)相對于不同的組成分數(shù)X具有很好的加和性：具有很好的加和性：(dn/dc)0 = XA(dn/dc)A + (1-XA)(dn/dc)BPS-PTP的關(guān)系圖的關(guān)系圖嵌段共混嵌段共混例如：聚苯乙烯和聚異戊二例如：聚苯乙烯和聚異戊二烯的嵌段共聚物，分別測定烯

60、的嵌段共聚物，分別測定具有相同組成比的聚苯乙烯具有相同組成比的聚苯乙烯和聚異戊二烯的共混物和共和聚異戊二烯的共混物和共聚物的折光指數(shù)增量值聚物的折光指數(shù)增量值dn/dc，發(fā)現(xiàn)線性很好。發(fā)現(xiàn)線性很好。第72頁/共168頁六、粘度法：可測定聚合物的粘均相對分子質(zhì)量。此外，粘度法在研究高聚物分子結(jié)構(gòu)方面也很有價值，如可用于研究高分子在溶液中的形態(tài)和尺寸、高分子和溶劑分子間的相互作用等重要特性。（一） 原理： 純?nèi)軇┑恼扯戎蝗Q于液體本身的性質(zhì)和溫度。當聚合物分子溶入溶劑中形成高分子溶液后，會引起粘度變化：使溶劑的粘度增大。由于聚合物分子的龐大體積，這種粘度增大效應比小分子大得多。 粘度法測定聚合物的