Введение
Количество мономерных звеньев в макромолекуле или полимере. Степень полимеризации, или DP, – это число мономерных звеньев в макромолекуле или молекуле полимера, или олигомера. Для гомополимера существует только один тип мономерного звена, и числосредняя степень полимеризации определяется как , где – числосредняя молекулярная масса, а – молекулярная масса мономерного звена. Черты над переменными указывают на средние арифметические значения. Для большинства промышленных целей требуются степени полимеризации в диапазоне тысяч или десятков тысяч. Это число не отражает разброс в размерах молекул полимера, который обычно наблюдается, а представляет собой лишь среднее число мономерных звеньев. Однако некоторые авторы определяют DP как число повторяющихся звеньев, при этом для сополимеров повторяющееся звено может не совпадать с мономерным звеном. Например, в нейлоне 6,6 повторяющееся звено содержит две мономерные единицы –NH(CH2)6NH– и –OC(CH2)4CO–, так что цепочка из 1000 мономерных звеньев соответствует 500 повторяющимся звеньям. Таким образом, степень полимеризации или длина цепи составляет 1000 согласно первому (IUPAC) определению, но 500 – согласно второму.
The degree of polymerization, or DP, is the number of monomeric units in a macromolecule or polymer or oligomer molecule. For a homopolymer, there is only one type of monomeric unit and the number average degree of polymerization is given by ,
where is the number average molecular weight and is the molecular weight of the monomer unit. The overlines indicate arithmetic mean values. For most industrial purposes, degrees of polymerization in the thousands or tens of thousands are desired. This number does not reflect the variation in molecule size of the polymer that typically occurs, it only represents the mean number of monomeric units. Some authors, however, define DP as the number of repeat units, where for copolymers the repeat unit may not be identical to the monomeric unit. For example, in nylon 6,6, the repeat unit contains the two monomeric units —NH(CH2)6NH— and —OC(CH2)4CO—, so that a chain of 1000 monomeric units corresponds to 500 repeat units. The degree of polymerization or chain length is then 1000 by the first (IUPAC) definition, but 500 by the second.
Корреляция с физическими свойствами
Полимеры с идентичным составом, но различной молекулярной массой, могут проявлять различные физические свойства. Как правило, увеличение степени полимеризации связано с повышением температуры плавления и увеличением механической прочности.
Средняя численность и средняя масса
Синтетические полимеры неизменно состоят из смеси макромолекул с различной степенью полимеризации и, следовательно, с различной молекулярной массой. Существуют различные типы средней молекулярной массы полимера, которые можно определить в разных экспериментах. Два наиболее важных – среднечисловая (Xn) и средневесовая (Xw) молекулярные массы. Среднечисловая степень полимеризации является средневзвешенной величиной степеней полимеризации макромолекул, взвешенной по мольным долям (или числу молекул) каждого вида. Обычно она определяется измерением осмотического давления полимера. Средневесовая степень полимеризации является средневзвешенной величиной степеней полимеризации, взвешенной по массовым долям (или общей массе молекул) каждого вида. Обычно она определяется измерением рассеяния света Рейли полимером.