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凝胶渗透色谱GPC法测定中 高聚物的K、α参数是什么

2024.4.03
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量子

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一、高聚物的K、α参数的重要性

  用凝胶渗透色谱单检测器(RI)测定高聚物的分子量及其分布是一种相对的测试方法。首先要制取适合被测样品的log[η]·M -Ve标定线(工作曲线)。普适校正法是用流体力学体积[η]·M作为通用校正参数,也被称作普适校正法。普适标定法是凝胶渗透色谱法测定高聚物的分子量及分子量分布时目前使用最多的方法。不同高聚物在同样实验条件下进行凝胶色谱的实验,若淋洗体积Ve相同,则这两个高聚物的流体力学体积相等,即: [η]1·M1=[η]2·M2① (式中下标1为样品参数,2为标样参数)

  将Mark-Houwnk方程[η]=kMα ② 代入①得:

  两边取对数得:lg k1+(α1+1) lgM1= lg k2+ (α2+1) lgM2③

  式中K1、K2、α1、α2在固定条件下是常数。

  只要知道两种高聚物在该条件下的参数K1、α1及K2、α2值,就可由种高聚物(标准样品)的log[η]·M -Ve标定线,应用③式直接求出第二种高聚物(被测样品)的log[η]·M -Ve标定线。目前,人们普遍采用市售的单分散聚苯乙烯(PS)标样来作为种高聚物,然后查取(或采用其它的实验方法测得)聚苯乙烯标样及被测样品在测定条件下的K值(K1、K2)和α值(α1、α2),经过上述转换便可求出被测样品的分子量。

  Mark-Houwink方程参数K、α与高分子的结构、高分子在溶液中的形态、温度以及高分子与溶剂的相互作用等因素有关。在良溶剂中的线形柔性链高分子,由于溶剂分子与高分子链的强烈相互作用,使线团显著扩张,因而α值增加并接近于0. 8 ;当溶剂能力减弱时,线团紧缩,α值减小;在θ溶剂中,α= 1/ 2 ,此时高分子线团符合高斯线团模型; 支化高分子比相同分子量的线性高分子在溶液中的尺寸要小,α值也小;当分子链成棒状时,α接近2 。对于一个给定的体系,在一定的分子量范围内α为常数。一般不同高分子- 溶剂体系的α值在0. 5~1 之间,它可以在有关手册中查到。但这些方程只是在一定分子量范围内的近似内插公式,所以使用时必须注意试样的分子量是否在方程所给定的分子量范围内。也就是说即使对于同种类型的试样,由于所处的分子量范围不一样,它们的α值也可能发生变化。由此可知, Mark-Houwink方程参数α在溶液形态表征中的重要性。

二、常见高聚物的Kα参数

    高聚物是由许多重复单元构成的大分子化合物,也被称为聚合物。在聚合物的合成过程中,会涉及到两个重要的参数,即聚合速率常数(k)和聚合度(α)。这两个参数决定了高聚物的分子量和聚合速度。

    聚合速率常数(k)是一个描述聚合反应速度的参数。它等于单位时间内生成高聚物分子数的平均值与反应物浓度的乘积。聚合速率常数的大小取决于反应条件和反应体系的特性。不同的高聚物具有不同的聚合速率常数,一般来说,聚合反应的速度与反应活性基团的丰度和反应活性有关。

    聚合度(α)是指高聚物中单体的数目。聚合度决定了高聚物的分子量和化学性质。聚合度越大,高聚物的分子量越大。聚合度的大小取决于聚合反应的时间和反应物的浓度。

常见的高聚物包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙炔等。这些高聚物的聚合速率常数和聚合度如下所示:

1. 聚乙烯(Polyethylene)

- 聚合速率常数(k):约为10^-1至10^-3 L/mol·s

-聚合度(α):可达到几千至几十万

2. 聚丙烯(Polypropylene)

- 聚合速率常数(k):约为10^-2至10^-4 L/mol·s

-聚合度(α):可达到几千至几十万

3. 聚苯乙烯(Polystyrene)

- 聚合速率常数(k):约为10^-4至10^-6 L/mol·s

-聚合度(α):可达到几千至几十万

4. 聚乙炔(Polyacetylene)

- 聚合速率常数(k):约为10^-4至10^-6 L/mol·s

-聚合度(α):可达到几千至几十万

    需要注意的是,这些数值只是估计值,具体的数值会受到很多因素的影响,如反应条件、催化剂的类型和浓度等等。因此,实际聚合反应中的聚合速率常数和聚合度可能会有所偏差。

    在高分子领域,研究人员通常会通过实验和模拟来确定具体高聚物的聚合速率常数和聚合度。同时,他们还会探索不同的反应条件和控制策略,以实现对高聚物分子量和性质的精确控制。

    总结起来,高聚物的聚合速率常数和聚合度是决定高聚物分子量和性质的重要参数。不同的高聚物具有不同的聚合速率常数和聚合度,这取决于反应条件和反应体系的特性。研究人员通过实验和模拟来确定具体高聚物的聚合速率常数和聚合度,以实现对高聚物分子量和性质的精确控制。


  表1为常见高聚物的K、a参数,从中可以同一种高聚物的K、a受到溶剂和温度的影响,测定时一定要选择合适的参数。

  常见高聚物的Ka参数

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