Московский Государственный Университет Пищевых Производств Кафедра Технология упаковки и переработки высокомолекулярных соединений

Реферат на тему: " Методы определения молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров"

Выполнили: МАвлыга Мария ТIII – 11 Андреева Елена ТIII – 11 Белозерова Наталья ТIII – 11 Комаров Александр ТIII – 11 Серова ВАлентина ТIII – 11 Чернов Алексей ТIII – 11 Преподаватель: Филинская Юлия Александровна,

доцент, кандидат технических наук.

Содержание

4.3 Хромотографические методы

1. Введение

2. Виды молекулярных масс

3. Методы определения молекулярных масс полимеров

3.1 Осмометрический метод

3.2 Метод ультрацентрифугирования

3.3 Метод светорассеяния

3.4 Метод вискозиметрии

3.5 Определение ММ по концевым группам

3.5 Криоскопический метод

4. Молекулярно-массовое распределение полимеров

4.1 Ультрацентрифугирование.

4.2 Турбидиметрическое титрование

4.3 Хромотографические методы

1. Введение

Молекулярная масса (ММ) является одной из основных характеристик полимеров. Значение этой величины, возможность ее надежного определения и варьирования важны, как для разнообразных технологических процессов, так и для интерпретации иных фундаментальных характеристик полимеров.

При этом обычные методы определения молекулярной массы, применяемые в химии низкомолекулярных соединений, такие, как криоскопия и эбуллиоскопия, пригодны только для исследования полимеров с молекулярной массой до 20000. Ниже будут рассмотрены методы определения ММ полимеров.

Молекулярно-массовое распределение (ММР) - фундаментальная характеристика полимера - наряду с химической и технологической структурой цепи макромолекулы определяют весь комплекс физико-химических и механических свойств не только самого полимера, но и получаемого из него материала.

2. Виды молекулярных масс

В химии полимеров различают среднечисловую (M_n), среднемассовую (М_w),a также срдневязкостную (М_в) молекулярные массы. В настоящее время не существует метода, обеспечивающего определение как M_n, так и M_w во всем интервале молекулярных масс. В этой связи химики пользуются различными методами, каждый из которых охватывает определенные границы значений молекулярных масс.

Так как синтетические высокомолекулярные соединения представляют собой смеси макромолекул с различными молекулярными массами, т.е. являются полидисперсными, можно определить лишь среднее значение молекулярной массы. Различные экспериментальные методы позволяют измерить молекулярные массы разной степени усреднения. Так, среднемассовая молекулярная масса M_w определяется по данным светорассеяния, ультрацентрифугирования и измерения вязкости, среднечисловая молекулярная масса M_w получается по данным измерения осмотического давления или определения концевых групп. Для монодисперсных полимеров M_w=M_n, для полидисперсных M_w всегда больше M_n. Отношение среднемассовой и среднечисловой молекулярной массы дает величину, характеризующую полидисперсность соответствующего полимера:

U = M_w / M_n

В большинстве случаев это отношение больше 2. При полимеризации некоторых мономеров в присутствии специально подобранных инициаторов и в особых условиях можно получить полимеры с узким молекулярно-массовым распределением: U=1,1-1,3. При определении молекулярной массы в растворе необходимо предварительно убедиться в том, что макромолекулы не ассоциированы. Отсутствие ассоциатов может быть доказано с помощью полимераналогичных превращений: если степень полимеризации полимерного образца до реакции совпадает со степенью полимеризации прореагировавшего полимера, то ассоциация исключается. Иногда для доказательства отсутствия ассоциации сравнивают значения молекулярной массы, полученные в разных растворителях: они должны совпадать.

3. Методы определения молекулярных масс полимеров

Методы определения молекулярных условно масс полимеров можно на:

1. Абсолютные методы, результаты которых не зависят от принятой модели макромолекулы (рассеяние света, седиментационное равновесие).

2. Относительные методы, использующие калибровочные зависимости и полимерные стандарты.

Абсолютные методы дают непосредственно значение молекулярной массы или степени полимеризации, причем в расчетное уравнение, наряду с легко определяемыми константами, такими, как плотность, показатель преломления и т.д., входят только универсальные константы - газовая постоянная или число Авогадро.

В настоящее время наиболее важными абсолютными методами определения молекулярной массы являются следующие:

1) осмометрический метод (определение осмотического давления);

2) метод ультрацентрифугирования (определение констант седиментации и диффузии);

3) методы светорассеяния (определение интенсивности тиндлевского рассеяния в зависимости от длины волны падающего света и угла наблюдения).

Эти методы требуют специального аппаратурного оформления и экспериментальных навыков, поэтому они доступны далеко не каждой лаборатории. В связи с этим, по-прежнему широко используют химические методы, такие как определение концевых групп, криоскопия, несмотря на некоторые ограничения.

С помощью относительных методов измеряется какое-либо свойство полимера, которое однозначно зависит от его молекулярной массы, например степень растворимости в данном растворителе, вязкость раствора. При этом для оценки молекулярной массы необходимо иметь экспериментальную градировочную кривую, полученную путем сравнения с данными одного из абсолютных методов.

Одним из наиболее распространенных и широко применяемых относительных методов является измерение вязкости по Штаудингеру.

Рассмотрим подробно абсолютные и относительные методы определения молекулярной массы.