第1章高分子分子量

1、第1章高分子分子量Introduce Myself黑龙江人，喜欢游泳，打球，看美剧黑龙江人，喜欢游泳，打球，看美剧.公用邮箱：公用邮箱：用户名：用户名：密密 码：码：xinying4376Proposal按时预习、准时上课、及时复习按时预习、准时上课、及时复习手机等电子设备的音乐关掉手机等电子设备的音乐关掉高分子结构高分子结构 高分子材料与工程高分子材料与工程 高分子化学高分子化学高分子物理高分子物理材料科学与材料科学与工程基础工程基础高分子运动高分子运动 高分子性能高分子性能 高分子的结构高分子的结构决定着该高分子的性能。决定着该高分子的性能。微观微观 宏观宏观 专业基础课专业基础课绪论1

2、材料总类陶瓷材料陶瓷材料 Ceramic金属材料金属材料 Metal高分子材料高分子材料Polymer复合材料复合材料 Composites生物材料生物材料 Biomaterialsetc.Ceramic Ceramic 陶瓷陶瓷公元前公元前7000一前一前6000年，中国仰韶文化期已有陶窑年，中国仰韶文化期已有陶窑及手制、模制的陶器。及手制、模制的陶器。 Application in modern timesApplication in modern times陶瓷传感器陶瓷传感器Metal Metal 金属金属新石器时代晚期，中国为铜、石并用时代，铜器由天新石器时代晚期，中国为铜、石并用时

3、代，铜器由天然红铜锤锻而成。然红铜锤锻而成。 公元前约公元前约3000年，埃及人已用金银作饰物。年，埃及人已用金银作饰物。 Application in modern timesApplication in modern timesNatural Polymers Natural Polymers 天然高分子天然高分子 Protein蛋白质蛋白质Nail 指甲指甲Wool 羊毛羊毛Hair 头发头发 Amino Acid 氨基酸氨基酸高分子材料的重要性高分子材料的重要性直至二十世纪的后期，化学家们才开始研究木材、棉花、麻、蚕直至二十世纪的后期，化学家们才开始研究木材、棉花、麻、蚕丝、羊毛、纤维

4、素、淀粉等各种天然高分子材料的化学组成、结丝、羊毛、纤维素、淀粉等各种天然高分子材料的化学组成、结构和形态，并试图人工合成高分子材料。构和形态，并试图人工合成高分子材料。 高分子材料的三大主要产品高分子材料的三大主要产品塑料塑料Plastics、橡胶、橡胶Rubber、纤维纤维Fiber 已成为我们日常生活中不可缺之物及国防、航空航天等高已成为我们日常生活中不可缺之物及国防、航空航天等高科技的支柱，同时高分子也是复合材料的主力军以及最新生物材料科技的支柱，同时高分子也是复合材料的主力军以及最新生物材料的的载体。的的载体。绪论绪论2 什么是高分子？什么是高分子？高分子双眼皮尼龙线Polymer

5、definition Polymer definition 高分子的定义高分子的定义Polymers, also known as macromolecules, are built up of a large number of molecular units which are linked together by covalent bonds.由很多分子单元通过共价键相连的大分子。由很多分子单元通过共价键相连的大分子。绪论绪论3 3 高分子的特点高分子的特点高分子链是由数目很大（约高分子链是由数目很大（约10103 310105 5) )的结构单元所组成，每个的结构单元所组成，每个结构单

6、元相当于一个小分子。这些结构单元可以是一种（均聚物结构单元相当于一个小分子。这些结构单元可以是一种（均聚物），也可以是几种（共聚物）。它们通过共价键连成不同的结构），也可以是几种（共聚物）。它们通过共价键连成不同的结构，如线形、支化、交联、网状等。，如线形、支化、交联、网状等。通常高分子链中含有许多通常高分子链中含有许多 键，有一定的内旋转自由度，使高分键，有一定的内旋转自由度，使高分子长链具有柔性。子长链具有柔性。链间一旦发生交联作用，其物理性能会发生很大变化，主链间一旦发生交联作用，其物理性能会发生很大变化，主要是不熔不溶。要是不熔不溶。通过范德华力和氢键的作用，使高分子聚集在一起形成聚集

7、态结构通过范德华力和氢键的作用，使高分子聚集在一起形成聚集态结构，高分子的聚集态结构是决定材料使用性能的主要因素。，高分子的聚集态结构是决定材料使用性能的主要因素。绪论绪论4 三大高分子材料发展史三大高分子材料发展史Polymer MaterialsCelluloid 赛璐咯PlasticFirst oneRubber First oneFiberFirst oneNature Rubber天然橡胶天然橡胶Nitrocellulose硝化纤维Nature RubberNature Rubber19世纪中叶的一家欧洲橡胶制品厂世纪中叶的一家欧洲橡胶制品厂橡树园橡树园Charles Goodyea

8、r古德意尔古德意尔（1800-1860）In 1839, 硫化作用硫化作用 SulfurizationThe invention of plastics The invention of plastics Alexander Parkes1865年年, Brand name - Parkesine British Xylonite (赛璐咯)Celluloid 赛璐咯赛璐咯, , 18691869年年John Wesley Hyatt(1837 - 1920)Inventor of CelluloidCelluloid Manufacturing Company Rough billiard

9、balls being turned in lathes.Patent CertificationPatent CertificationPatent certification issued to John W. Hyatt, 1870, for “improved moulding composition to imitate ivory and other substances”.塑料 Plastic 的定义以合成树脂或天然树脂为基料，加入（或不加入以合成树脂或天然树脂为基料，加入（或不加入）各种助剂、增强材料和填料，在一定温度和压）各种助剂、增强材料和填料，在一定温度和压强下成型强下成

10、型, ,所得到的固体材料或制品。塑料与树所得到的固体材料或制品。塑料与树脂的区别在于，前者指加工成形后的合成材料或脂的区别在于，前者指加工成形后的合成材料或制品，后者是指未加工的原始聚合物。塑料和树制品，后者是指未加工的原始聚合物。塑料和树脂两个术语常常通用。脂两个术语常常通用。The origin of the word plastics comes from Greek plastikos. Its original Greek root means “mouldable”.NitrocelluloseNitrocellulose硝化纤维硝化纤维英国女工正在生产硝化纤维英国女工正在生产硝化

11、纤维C6H7O2(ONO2)3n火棉的故事火棉的故事第一种合成高分子树脂第一种合成高分子树脂-酚醛树脂（酚醛树脂（19071907）Belgium, Leo Baekeland (18631944)Trade name Bakelite 酚醛树脂,人造树胶，电木，胶木Old radio cabinet made of phenol formaldehyde (Bakelite) plastics合成高分子 Synthetic polymer人造毛人造毛有机玻璃有机玻璃涤纶涤纶合成橡胶合成橡胶绪论绪论5 The shortcomings of polymers5 The shortcomings

12、 of polymers但是，高分子材料也有不少弱点，如易燃但是，高分子材料也有不少弱点，如易燃、易老化，易老化，不经久。不经久。 大量使用高分子材料时，防火是一个重要问题，大量使用高分子材料时，防火是一个重要问题，必须使高分子不易燃烧，才能安全使用；用作建筑材料，要必须使高分子不易燃烧，才能安全使用；用作建筑材料，要求至少有几十年的寿命；用于其他方面，也须有耐久性。求至少有几十年的寿命；用于其他方面，也须有耐久性。White pollution 白色污染 大量使用高分子材料时，作为废物处理的高分子大量使用高分子材料时，作为废物处理的高分子垃圾，不被水溶解和风化，不受细菌腐蚀，如不处理垃圾，不

13、被水溶解和风化，不受细菌腐蚀，如不处理就会越积越多，成为常见的白色污染。所以高分子材就会越积越多，成为常见的白色污染。所以高分子材料自然降解成为高分子研究中的重要课题。料自然降解成为高分子研究中的重要课题。绪论绪论6 6 材料研究发展趋势材料研究发展趋势陶瓷：上万年的历史陶瓷：上万年的历史金属：约公元前金属：约公元前1200当今全世界每年生产的各种有当今全世界每年生产的各种有机合成材料超过了两亿吨，体机合成材料超过了两亿吨，体积是钢铁的两倍，这当中塑料积是钢铁的两倍，这当中塑料占了大约占了大约75。塑料：从二战开始塑料：从二战开始Sealwatch, US Navy材料技术的发展趋势增强耐磨性

14、和耐火性增强耐磨性和耐火性A. 从均质材料向复合材料发展从均质材料向复合材料发展在波音在波音777上的应用上的应用B.B.由结构材料向功能、多功能材料并重的方向发展由结构材料向功能、多功能材料并重的方向发展 Paint-on liquid crystal displays (LCDs)LCD paint lickedWalls and curtains could sport liquid-crystal digital displays.生物医学材料与人工器官生物医学材料是指能植入人体或能与生物组织或生物生物医学材料是指能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料；或者说是具有天然器官组织

15、的功流体相接触的材料；或者说是具有天然器官组织的功能或天然器官功能的材料能或天然器官功能的材料公元前公元前35003500年年, ,古埃古埃及人用棉花纤维、及人用棉花纤维、马鬃等缝合伤口马鬃等缝合伤口墨西哥印第安墨西哥印第安人用木片修补人用木片修补受伤的颅骨受伤的颅骨公元前公元前25002500年年中国的墓葬中中国的墓葬中发现有假牙、发现有假牙、假鼻、假耳假鼻、假耳19501950年有机年有机玻璃做人工玻璃做人工股骨头股骨头C. 材料结构的尺度向越来越小的方向发展材料结构的尺度向越来越小的方向发展 活性催化剂活性催化剂固体燃料中掺入铝的纳米微粒隐形飞机的涂隐形飞机的涂料料纳米级的碳基铁粉、镍粉

16、、铁氧体粉末改性的有机涂料磁性信用卡磁性信用卡高矫顽力纳米技术制造的防水布防水布料料 D. 由被动性材料向具有主动性的由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展智能材料方向发展智能材料就是指具有感知智能材料就是指具有感知环境（包括内环境和外环环境（包括内环境和外环境）刺激，对之进行分析境）刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的定的措施进行适度响应的智能特征的材料。智能特征的材料。 PVDFPVDF压电陶瓷压电陶瓷 形状记忆合金SMA三种类型三种类型E. 通过仿生途径来发展新材料通过仿生途径来发展新材料甲壳素甲壳素 Chitin蛋白质蛋白质 Prot

17、einNatural composite materials 天然天然复合材料复合材料高强度的原因：高分高强度的原因：高分子与陶瓷的结合子与陶瓷的结合高分子材料研究的新动向高分子材料研究的新动向E. 向生命科学靠拢向生命科学靠拢A. 从均质材料向复合材料发展从均质材料向复合材料发展B.由普通力学结构材料往电、光、热、化学反应由普通力学结构材料往电、光、热、化学反应等多功能材料并重的方向发展等多功能材料并重的方向发展 C. . 材料结构的尺度向细小精密化的方材料结构的尺度向细小精密化的方向发展向发展 D. 由被动性材料向具有主动性的智能材料方由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展向发展On

18、the way . .主要参考书何曼君，陈维孝何曼君，陈维孝，董西侠，董西侠，高高分子物理分子物理(修订修订版版)，上海：复旦，上海：复旦大 学 出 版 社 ，大 学 出 版 社 ，2000 马德柱，何平笙，马德柱，何平笙，徐种德，周漪琴，徐种德，周漪琴，高聚物结构与性高聚物结构与性能（第二版），能（第二版），北京：科学出版社北京：科学出版社， 2000焦剑，雷渭媛，焦剑，雷渭媛，高聚物结构、高聚物结构、性能与测试，性能与测试，北京：化学工业北京：化学工业出版社，出版社，2003考核方式考试方法考试方法-高分子物理期末考试为闭卷笔试，考试时间为高分子物理期末考试为闭卷笔试，考试时间为2小时小时

19、 考试题型考试题型-名词解释、填空题、选择题、简答名词解释、填空题、选择题、简答题题、论述、论述题题、计算题等、计算题等课程结束时间：课程结束时间：2. Nov. 2012论文结构论文结构-材料的发展历史材料的发展历史; 材料的基本结构（链结构与凝聚态结构）材料的基本结构（链结构与凝聚态结构）; 材料材料的基本性能的基本性能; 结构与性能的关系结构与性能的关系; 材料的一种主要应用材料的一种主要应用; 存在的问题及解决方存在的问题及解决方法（选做）法（选做）Reference-格式要统一：格式要统一：作者，作者，“文献题目文献题目”，发表杂志，卷数，起，发表杂志，卷数，起 - 止页，年份止页，

20、年份分值分布分值分布-出勤出勤10%；论文；论文 10%；期末；期末80%Some selected topicsSome selected topicsPAN and Carbon fibersThe properties of copolymerLiquid crystalAmorphous polymer and semicrystalline polymerMatrix polymer for composite materialsRigid chain polymer materials.The glass transition temperature of polymer.Rubb

21、er elasticity.The viscoelasticity of polymer.Conducting polymer主要内容：主要内容： 概论概论1高分子的链结构高分子的链结构2高分子的溶液性质高分子的溶液性质3高分子的多组分体系高分子的多组分体系4聚合物的非晶态聚合物的非晶态5聚合物的结晶态聚合物的结晶态6聚合物的屈服和断裂聚合物的屈服和断裂7聚合物的高弹性和粘弹性聚合物的高弹性和粘弹性8聚合物的其他性质聚合物的其他性质91.1 高分子科学发展简史高分子科学发展简史1.2 从小分子到大分子从小分子到大分子1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布 1.4 分子量分

22、布的测定方法分子量分布的测定方法1.5 高分子物质的类型高分子物质的类型1.6 聚合物的玻璃化转变聚合物的玻璃化转变1.1 1.1 高分子科学发展简史高分子科学发展简史高分子化合物： 单体经聚合反应由许多重复单元以共价键相连接单体经聚合反应由许多重复单元以共价键相连接，相对分子质量在，相对分子质量在10104 4以上的化合物。以上的化合物。 1.1 1.1 高分子科学发展简史高分子科学发展简史第一阶段：第一阶段：1919世纪世纪3030年代年代-20-20世纪世纪2020年代年代 高分子学说的萌高分子学说的萌芽时期芽时期（点）（点） 天然高分子材料的应用天然高分子材料的应用 天然高分子材料的改

23、性天然高分子材料的改性 胶体化学学说胶体化学学说小分子借助分子间力小分子借助分子间力”集合集合”成的成的胶体胶体1.1 1.1 高分子科学发展简史高分子科学发展简史 第二阶段：第二阶段：2020世纪世纪2020年代年代-20-20世纪世纪4040年代年代 高分子高分子学说兴起和建立时期（链）学说兴起和建立时期（链） 1920 1920年德国科学家年德国科学家StaudingerStaudinger阐述阐述“高分子化合物由高分子化合物由 以共价键连接的长链分子组成以共价键连接的长链分子组成”的观点；的观点； 19321932年，建立年，建立“高分子科学高分子科学”。 30-40 30-40年代，

24、美国化学家建立缩聚反应年代，美国化学家建立缩聚反应 理论；建立高分子链式自由基聚合反应理论。理论；建立高分子链式自由基聚合反应理论。 1953 Staudinger 荣获荣获Nobel奖奖1.1 1.1 高分子科学发展简史高分子科学发展简史 第三阶段：第三阶段：2020世纪世纪5050年代年代-20-20世纪世纪6060年代年代 高分子学说的高分子学说的发展时期（片）发展时期（片） 美国化学家美国化学家FloryFlory出版高分子化学原理出版高分子化学原理高分子溶液高分子溶液 德国化学家德国化学家ZieglerZiegler和意大利化学家和意大利化学家NattaNatta发明配位负离子发明配

25、位负离子 聚合催化剂聚合催化剂 M.Szwarc M.Szwarc研究正负离子聚合及活性高分子研究正负离子聚合及活性高分子 1963年年 ZieglerNatta荣获荣获Nobel奖奖 1974年年 Flory 荣获荣获Nobel奖奖1.1 1.1 高分子科学发展简史高分子科学发展简史 第四阶段：第四阶段： 20世纪世纪70年代年代-如今如今高分子学说三维立体发高分子学说三维立体发展时期展时期（体）（体） 三大合成材料的广泛应用三大合成材料的广泛应用 利用高分子设计的方法研究特殊功能高分子利用高分子设计的方法研究特殊功能高分子 高分子科学和生物科学的融合：高分子科学和生物科学的融合： 聚肽的合

26、成；聚肽的合成；19651965年我国人工结晶牛年我国人工结晶牛 胰岛素的合成胰岛素的合成 1984年年 荣获荣获Nobel奖奖 2000年美国艾伦年美国艾伦黑格尔、艾伦黑格尔、艾伦马克迪尔马克迪尔 米德和日本百川英树米德和日本百川英树荣获荣获Nobel奖奖1.2 1.2 从小分子到大分子从小分子到大分子 化合物的化学组成和分子结构相似，其物理性质却随着分子量的增加化合物的化学组成和分子结构相似，其物理性质却随着分子量的增加而发生连续的变化而发生连续的变化对聚合物来说，分子量是一个很重要的物理量对聚合物来说，分子量是一个很重要的物理量。气气 体体 液液 体体 固固 体体 燃气燃气 汽油汽油 石

27、蜡石蜡 小小 分分 子子大大 分分 子子烷烷 烃烃聚乙烯聚乙烯1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布 聚合物的分子量比低分子化合物大几个数量级；分子量具有多聚合物的分子量比低分子化合物大几个数量级；分子量具有多 分散性分散性不均一性。不均一性。 利用某种形式的分子量分布函数或分布曲线来描述多分散性。利用某种形式的分子量分布函数或分布曲线来描述多分散性。 通常，直接测定其平均分子量，但平均分子量有各种不同的统通常，直接测定其平均分子量，但平均分子量有各种不同的统 计权重，因而具有不同的数值。计权重，因而具有不同的数值。1 1、各种平均分子量的定义、各种平均分子量的定

28、义单体单体聚合聚合高分子高分子分子量分子量分子量分子量分子链分子链个数个数分布少分布少分布多分布多聚合物的分子量描述需给出分子量的聚合物的分子量描述需给出分子量的统计平均值和试样的分子量分布统计平均值和试样的分子量分布聚合物分聚合物分子量特点子量特点(i) 聚合物分子量比低分子大几聚合物分子量比低分子大几个数量极，一般在个数量极，一般在103107之间之间(ii) 除了有限的几种蛋白质高分子外除了有限的几种蛋白质高分子外，聚合物分子量是不均一的，具有，聚合物分子量是不均一的，具有多分散性。多分散性。1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布1 1、各种平均分子量的定义

29、、各种平均分子量的定义各专业人数各专业人数高分子专业：高分子专业：210210人；木工专业：人；木工专业：6060人；家具专业：人；家具专业：3030人人平均每个专业平均每个专业多少人？多少人？（数均）（数均）100( 111(3060210专业个数）总人数）（重均）（重均）210*306021021060*30602106030*306021030但反映不了哪个专业的人多，哪个专业的人但反映不了哪个专业的人多，哪个专业的人少少-所以要引入权重法所以要引入权重法1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布1 1、各种平均分子量的定义、各种平均分子量的定义不同长度的绳索不

30、同长度的绳索l1=20m, Total 10 piecesl2=40m, Total 20 piecesl1=60m, Total 15 piecespiececmcmcmcm/22.4215201015*6020*4010*20piececmcmcmcm/37.4760*1540*2020*1060*15*6040*20*4020*10*20nlwl1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布1 1、各种平均分子量的定义、各种平均分子量的定义1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布 假定某高分子试样中含有若干种分子量不相等的分子，该种分子假

31、定某高分子试样中含有若干种分子量不相等的分子，该种分子的总质量的总质量为为w，总摩尔数为，总摩尔数为n，种类序数用，种类序数用i表示，第表示，第i种分子的质量种分子的质量为为wi ，摩尔数为，摩尔数为ni，分子量为，分子量为Mi ，在整个试样中的质量分数为，在整个试样中的质量分数为Wi，摩尔分数为，摩尔分数为Ni。1 1、各种平均分子量的定义、各种平均分子量的定义iinn总摩尔数总摩尔数niiww总质量总质量wiiNnn第第i种分子链的摩种分子链的摩尔分数尔分数NiiiiiiinnnnnnN1总摩尔分数具有规一性总摩尔分数具有规一性iiiiiiwwwwwwW1总质量分数具有规一性总质量分数具有

32、规一性iiWww第第i种分子链的质种分子链的质量分数量分数Wi1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布1 1、各种平均分子量的定义、各种平均分子量的定义（1 1）数均：数均（数量的平均）就是以数量为统计权重，或者说平均数均：数均（数量的平均）就是以数量为统计权重，或者说平均每个高分子链的质量就是数均分子量。每个高分子链的质量就是数均分子量。iiiiiiiinMNnMnMiiinnmMiiiMnm 第第i种分子链的摩种分子链的摩尔分数尔分数NiiiiiNnnnn1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布1 1、各种平均分子量的定义、各种平均分

33、子量的定义（2 2）重均：重均（重量的平均）就是以重量重均：重均（重量的平均）就是以重量m为统计权重，或者说单为统计权重，或者说单位重量上平均到的分子量位重量上平均到的分子量iiiiiiiiwMWwMwM第第i种分子链的种分子链的重量分数重量分数WiiiiiWwwww例题（1）数均分子量数均分子量重数均分子量重数均分子量A and B 等质量等质量m混合，试样混合，试样A和和B的分子量分别为的分子量分别为4.02*105g/mol和和1.25*105g/molA的摩尔数的摩尔数=mg/(4.02*105g/mol)=m/(4.02*105)molB的摩尔数的摩尔数=mg/(1.25*105g/

34、mol)=m/(1.25*105)mol)10*25. 1/()10*02. 4/(55mmmmnmnMnMiiiiiiiiinmolgMn/10*91. 15mmmmwMwMiiiiiw5510*25. 1*10*02. 4*molgMw/10*64. 25例题（2）)/(10*86. 2)10*5/()10*2/(3555cmgmmmmnmnMnMiiiiiiiiin)/(10*5 . 310*5*10*2*3555cmgmmmmwMwMiiiiiw等质量等质量m混合混合等摩尔等摩尔n混合混合)/(10*5 . 310*5*10*2*3555cmgnnnnnmnMnMiiiiiiiiin)

35、/(10*14. 410*5*10*2*10*5*10*5*10*2*10*2*35555555cmgnnnnwMwMiiiiiw1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布1 1、各种平均分子量的定义、各种平均分子量的定义（3 3）粘均：稀溶液粘度法测得的平均分子量。粘均：稀溶液粘度法测得的平均分子量。aiiiMWM/1Where is from the Mark-Houwink equation kM描述分子量与粘度描述分子量与粘度的关系公式的关系公式 =0.51各种分子量的关系iiiiiiiiiiiiiiiinMWMwwMwwnMnM1 = -1naiiiMMWM

36、/1即数均分子量可以看作即数均分子量可以看作 = -1时粘均分子量的特例时粘均分子量的特例1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布1 1、各种平均分子量的定义、各种平均分子量的定义1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布1 1、各种平均分子量的定义、各种平均分子量的定义Continued = 1waiiiMMwM/1即重均分子量可以看作即重均分子量可以看作 = 1时粘均分子量的特例时粘均分子量的特例iiiiiiiiwMWmMmMaiiiMWM/1为（-1,1）的递增函数数均、重均和粘均分子量的关系数均、重均和粘均分子量的关系wnMMM =

37、 1 = -1 =0.51 = -1 = 1nMMwM =0.51粘均分子量更偏向于数粘均分子量更偏向于数均还是重均分子量？均还是重均分子量？Continued1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布1 1、各种平均分子量的定义、各种平均分子量的定义各平均分子量的关系图各平均分子量的关系图分子链个分子链个数数分子量分子量zwnMMMM数均数均粘均粘均重均重均Z均均1/nwMM如果如果分布问题分布问题分布宽分布宽分布窄分布窄1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布2 2、分子量分布的表示方法、分子量分布的表示方法以连续函数表以连续函数表示示

38、0)(ndMMnn(M)为聚合物分子量按数量的分布函数为聚合物分子量按数量的分布函数0)(mdMMmm(M)为聚合物分子量按质量的分布函数为聚合物分子量按质量的分布函数01)(dMMNN(M)为聚合物分子量按数量分数的分布函为聚合物分子量按数量分数的分布函数，或称归一化数量分布函数。数，或称归一化数量分布函数。01)(dMMWw(M)为聚合物分子量按质量分数的分布函为聚合物分子量按质量分数的分布函数，或称归一化质量分布函数。数，或称归一化质量分布函数。M1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布2 2、分子量分布的表示方法、分子量分布的表示方法分子量分布宽度是实验中各

39、个分子分子量分布宽度是实验中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平量与平均分子量之间差值的平方平均值，可简明地描述聚合物试样分均值，可简明地描述聚合物试样分子量的多分散性。子量的多分散性。nnnMM)(22wwwMM)(221) 分散宽度指数分散宽度指数分子链分子链个数个数分子量分子量1.3 1.3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布2 2、分子量分布的表示方法、分子量分布的表示方法22022nnnnMMdMMMMNwnnMMM21) 分散宽度指数分散宽度指数nniiiiiiiiiiiiiiiiwMMnMnnMnMnMnM/2221222nwnnwnnMMMMMM1.3 1.

40、3 高分子的分子量和分子量分布高分子的分子量和分子量分布2 2、分子量分布的表示方法、分子量分布的表示方法nwMMd (2) 多分散系数 d分子链分子链个数个数分子量分子量zwnMMMM多分散系数多分散系数 d 大则分子量分布已知试样已知试样A A和和B B的摩尔质量分别为的摩尔质量分别为6.46.410105 5g/molg/mol和和1.61.610105 5g/mol,g/mol,现将现将A A、B B两种试样分别以等质量和等摩尔的两种试样分别以等质量和等摩尔的比例混合，试计算两种混合物的多分散系数，并对比其分子比例混合，试计算两种混合物的多分散系数，并对比其分子量分布的宽窄。量分布的宽

41、窄。等质量等质量m混合混合)/(10*4 . 6)(5molggmnA)/(10*6 . 1)(5molggmnB两组分两组分A、B的的摩尔数摩尔数55510*56. 210*6 . 1/ 110*4 . 6/ 111BAnnnmmM55510*0 . 410*6 . 1*10*4 . 6*mmmmmmmMmMMBAw56. 1nwMMdiiinnmMiiiiiwmMmM等摩尔n混合)/(10*4 . 6*)(5molgmolnmA两组分两组分A、B的的质量质量)/(10*6 . 1*)(5molgmolnmBiiinnmMiiiiiwmMmM36. 1nwMMd55510*0 . 410*6

42、 . 1*10*4 . 6*nnnnnnmmMBAn555252510*44. 510*6 . 1*10*4 . 6*)10*6 . 1 (*)10*4 . 6(*nnnnmmMmMmMBABBAAw56. 1nwMMd1.4 1.4 分子量分布的测定方法分子量分布的测定方法端基分析端基分析假如已知聚合物的化学结构，并且高分子末端带有用化学定量假如已知聚合物的化学结构，并且高分子末端带有用化学定量分析可确定的基团，则测定末端基团的数目后就可确定已知质分析可确定的基团，则测定末端基团的数目后就可确定已知质量样品中的分子链的数目。得到的为数均分子量。量样品中的分子链的数目。得到的为数均分子量。Ny

43、lon6 尼龙尼龙6聚己内酰胺聚己内酰胺 Poly(-caprolactam) or caprone H2NCOCH25NHnCOOH氨基氨基-用酸滴定用酸滴定羧基羧基-用碱滴定用碱滴定1.4 1.4 分子量分布的测定方法分子量分布的测定方法端基分析端基分析问题：得到的是什么分子量？问题：得到的是什么分子量？nMwMMnmMn的基团数每个分子链所含被测定摩尔数试样所含的端基物质的n试样的质量试样的质量聚合物的分子链摩尔数聚合物的分子链摩尔数1.4 1.4 分子量分布的测定方法分子量分布的测定方法热力学方法热力学方法渗透压法、蒸汽压渗透法：渗透压法、蒸汽压渗透法：佛点升高，冰点降低，蒸汽压下降佛

44、点升高，冰点降低，蒸汽压下降其它方法其它方法粘度法粘度法 ，超速离心沉淀及扩散法，超速离心沉淀及扩散法动力学方法动力学方法 光学方法光学方法光散射法光散射法体积排除色谱法体积排除色谱法 SEC电离方法电离方法飞行时间质谱飞行时间质谱 1.4 1.4 分子量分布的测定方法分子量分布的测定方法1 1、渗透压法：、渗透压法：溶液池溶液池溶剂池溶剂池毛细管毛细管半透膜半透膜 渗透压渗透压 MCRTVnnRTVnnnRT11212121.4 1.4 分子量分布的测定方法分子量分布的测定方法1 1、渗透压法：、渗透压法：1011011lnppRT化学位化学位（Huggins溶液理论得到的。）溶液理论得到的

45、。）由于溶剂的浓度降低所导致的溶剂化学位降低值由于溶剂的浓度降低所导致的溶剂化学位降低值11V偏摩尔体积偏摩尔体积由于液体总压力增加而导致的溶剂化学位增加值由于液体总压力增加而导致的溶剂化学位增加值两者两者相等相等渗透渗透平衡平衡212011011nnnpxpp1.4 1.4 分子量分布的测定方法分子量分布的测定方法1 1、渗透压法：、渗透压法：11V)21(122121xRTA2 第二维里系数表示实际溶液第二维里系数表示实际溶液和理想溶液的偏差和理想溶液的偏差123.)1(32cAcAMRTc1.4 1.4 分子量分布的测定方法分子量分布的测定方法1 1、渗透压法：、渗透压法：Interce

46、pt=)1(2cAMRTcnnMRTIntercept 截距截距slopeMn 从截距可以得到数均分子量从截距可以得到数均分子量3MRTcc00cncRTM2112112212212MwMwAMwMwAnnAnnnAT1.4 1.4 分子量分布的测定方法分子量分布的测定方法2 2、蒸气压渗透法：、蒸气压渗透法：原理：原理：在恒温密闭容器中充有某挥发性溶剂的饱和蒸气，在此蒸气中置一滴不挥在恒温密闭容器中充有某挥发性溶剂的饱和蒸气，在此蒸气中置一滴不挥发性溶液和一滴纯溶剂，因为溶液面上溶剂的饱和蒸气压低于纯溶剂的饱和蒸气压发性溶液和一滴纯溶剂，因为溶液面上溶剂的饱和蒸气压低于纯溶剂的饱和蒸气压，于

47、是溶剂分子就会以气相凝聚在溶液滴的表面，并放出凝聚热，从而使溶液的温，于是溶剂分子就会以气相凝聚在溶液滴的表面，并放出凝聚热，从而使溶液的温度升高。而对于纯溶剂来说，挥发速度和凝聚速度相等，温度不发生变化，这两个度升高。而对于纯溶剂来说，挥发速度和凝聚速度相等，温度不发生变化，这两个液滴产生温差。溶液滴和溶剂滴之间的温差和溶液中溶质的摩尔分数成正比。液滴产生温差。溶液滴和溶剂滴之间的温差和溶液中溶质的摩尔分数成正比。测试方法：测试方法：A lot.A比例系数；比例系数；n1,n2 摩尔数；摩尔数；w1,w2 重量；重量；m1m2分子量。分子量。上述两种均是数均分子量，和分子数目，溶质的电离缔合有密切关系！上述两种均是数均分子量，和分子数目，溶质的电离缔