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發布時間:2022-08-15 16:54:12 0
高(gao)分(fen)(fen)子(zi)(zi)化合(he)物的相(xiang)對分(fen)(fen)子(zi)(zi)質量(liang)與(yu)高(gao)分(fen)(fen)子(zi)(zi)材(cai)料的性能有密切聯(lian)系,因(yin)此選擇合(he)適分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)測試技術非常重要(yao)。根據統計(ji)方法不同,高(gao)分(fen)(fen)子(zi)(zi)化合(he)物分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)有數均分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)、重均分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)、粘均分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)以(yi)及(ji)Z均分子量。不同(tong)的類型(xing)對應不同(tong)的方法(fa)(fa),其中,粘度法(fa)(fa)和凝(ning)膠滲透色譜(pu)法(fa)(fa)(GPC法(fa)(fa))兩種(zhong)方法(fa)(fa)操作簡便,準確度高(gao),目前是實驗(yan)室最為常用(yong)的兩種(zhong)方法(fa)(fa)。
1.高(gao)分子(zi)化(hua)合物的分子(zi)量及分子(zi)量分散程度
通常,高分(fen)子(zi)(zi)(zi)化合物(wu)的分(fen)子(zi)(zi)(zi)量(liang)高達(da)上萬(wan)甚至幾十萬(wan)。正是(shi)由于很(hen)高的分(fen)子(zi)(zi)(zi)量(liang),使得聚(ju)合物(wu)具有力(li)學(xue)性(xing)能,這是(shi)低分(fen)子(zi)(zi)(zi)化合物(wu)所不具備的。
高分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)化合(he)物(wu)的分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)量(liang)對其材料(liao)(liao)的力(li)學(xue)強度(du)(du)有(you)密切(qie)的聯系。因此,分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)量(liang)的測試對于高分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)材料(liao)(liao)的應用尤(you)為重要。當(dang)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)量(liang)較低時(shi),聚合(he)物(wu)不具備(bei)力(li)學(xue)性(xing)能;當(dang)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)量(liang)達到一(yi)定程度(du)(du)時(shi),聚合(he)物(wu)才表(biao)現(xian)一(yi)定的力(li)學(xue)強度(du)(du),隨后(hou)材料(liao)(liao)的力(li)學(xue)強度(du)(du)隨著(zhu)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)量(liang)的增(zeng)加迅速提高;當(dang)聚合(he)物(wu)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)量(liang)足夠(gou)大(da)時(shi),材料(liao)(liao)力(li)學(xue)強度(du)(du)隨著(zhu)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)量(liang)的增(zeng)加沒有(you)太大(da)的變化。
2.數均分子量測試
常見的方(fang)法(fa)有:端基(ji)(ji)滴定法(fa)、沸點升(sheng)高法(fa)、冰點降低法(fa)、滲透(tou)壓法(fa)。這些方(fang)法(fa)主要利用溶液(ye)的依數性(xing),屬于相對方(fang)法(fa)。但由于以上方(fang)法(fa)操作局限性(xing)大,實驗(yan)精(jing)度不夠,可測試的分子量范圍(wei)不廣,基(ji)(ji)本上了(le)解原理即可。
2.1 端基滴定
如果待測(ce)樣品初步估計分子量(liang)不大,化學結構明確,且(qie)其末端(duan)(duan)具有能夠(gou)通過化學方(fang)法進行定(ding)量(liang)分析的(de)(de)基團,那么可以通過分析一(yi)定(ding)重(zhong)量(liang)的(de)(de)聚(ju)合物中端(duan)(duan)基數目(mu)來確定(ding)其分子量(liang),如聚(ju)己內酰胺,其末端(duan)(duan)一(yi)端(duan)(duan)為(wei)氨基,一(yi)端(duan)(duan)為(wei)羧基。
但是隨著線型聚合(he)物結構(gou)(gou)單(dan)元數的增加(jia),端基(ji)在(zai)分子鏈中(zhong)的比例降低,使得實驗誤(wu)差增加(jia),故該方(fang)(fang)法不適(shi)用(yong)于分子量(liang)較(jiao)大的聚合(he)物。另外,如(ru)果待(dai)測樣品存在(zai)支鏈或者(zhe)交聯結構(gou)(gou),也不適(shi)用(yong)于該方(fang)(fang)法。
2.2 沸點升高法(fa)、熔點降低法(fa)
該(gai)方法(fa)是利用溶(rong)液(ye)的依(yi)(yi)數性測定分(fen)子(zi)量的經(jing)典物理化(hua)(hua)學方法(fa)。所謂依(yi)(yi)數性,就(jiu)是溶(rong)液(ye)的某些性質與溶(rong)液(ye)的濃度有(you)關(guan),與溶(rong)液(ye)的化(hua)(hua)學組成無關(guan)。在純溶(rong)劑中加入(ru)少(shao)量的溶(rong)質形成稀溶(rong)液(ye),其(qi)沸點和(he)熔(rong)點會發生變(bian)化(hua)(hua)。
2.3 滲透壓
如果用(yong)半透(tou)膜將樣品池分(fen)(fen)(fen)(fen)隔為兩(liang)(liang)部分(fen)(fen)(fen)(fen),一(yi)部分(fen)(fen)(fen)(fen)加(jia)入(ru)純(chun)溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji),另一(yi)部分(fen)(fen)(fen)(fen)加(jia)入(ru)濃度(du)(du)已知(zhi)的(de)(de)(de)聚合物稀(xi)溶(rong)(rong)(rong)液(ye),控制起始液(ye)面(mian)(mian)等高(gao)度(du)(du)。由于(yu)純(chun)溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)與溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)化學位不(bu)相等,溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)子能自(zi)由穿(chuan)過(guo)半透(tou)膜,而(er)聚合物分(fen)(fen)(fen)(fen)子無法穿(chuan)過(guo)半透(tou)膜,導致兩(liang)(liang)邊液(ye)面(mian)(mian)出現(xian)高(gao)度(du)(du)差(cha)(cha),當溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)子穿(chuan)越速率與兩(liang)(liang)側靜(jing)壓力差(cha)(cha)達(da)成動態平衡后,兩(liang)(liang)側液(ye)面(mian)(mian)高(gao)度(du)(du)差(cha)(cha)將保持不(bu)變,而(er)此時,液(ye)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)高(gao)度(du)(du)差(cha)(cha)與溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)滲透(tou)壓成正比。
3.重(zhong)均分(fen)子量的測試
主要有(you)(you)光散射法(fa)(fa)、小(xiao)角(jiao)激(ji)光光散射法(fa)(fa)、超速(su)離(li)心沉(chen)降法(fa)(fa)等,但(dan)超速(su)離(li)心沉(chen)降法(fa)(fa)操作過程復雜,逐漸有(you)(you)被光散射法(fa)(fa)以及(ji)GPC法代替的趨勢(shi)。其中,光散射法是較為經典的測試方(fang)(fang)法,屬(shu)于相對方(fang)(fang)法,本文僅對光散射法展開詳細說明。
3.1 光散射法
該方(fang)法基于聚(ju)合(he)物(wu)溶液(ye)(ye)光學(xue)性能的(de)(de)不均勻(yun)性,通(tong)過測定聚(ju)合(he)物(wu)溶液(ye)(ye)中光散射(she)現象,建(jian)立聚(ju)合(he)物(wu)溶液(ye)(ye)濃度與相對分子質量之間的(de)(de)關系(xi)。
當(dang)入射光(guang)通過某種介質(zhi)時(shi),部分(fen)光(guang)線(xian)不改變光(guang)路(lu),而部分(fen)光(guang)線(xian)的傳播方(fang)向發生(sheng)散射或折(zhe)射。散射光(guang)方(fang)向與入射光(guang)方(fang)向夾角為θ,成為(wei)散(san)(san)(san)射角。而發(fa)生散(san)(san)(san)射光的(de)質(zhi)點稱(cheng)為(wei)散(san)(san)(san)射中心,散(san)(san)(san)射中心與觀(guan)察點的(de)距(ju)離(li)為(wei)觀(guan)察距(ju)離(li)r。散(san)(san)(san)射光的(de)強度與散(san)(san)(san)射質(zhi)點發(fa)出(chu)的(de)散(san)(san)(san)射光是否相互干渉(she)有(you)關(guan)。
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