Молекулярна маса ВМС

 

Одним із найважливіших параметрів ВМС є молекулярна маса. Як правило, ВМС складаються із суміші макромолекул з різними молекулярними масами. Тому для її характеристики використовують середню молекулярну масу: це середньочисельна М_n і середньомасова М_m.

Середньочисельна молекулярна маса показує середню масу, що припадає на одну частинку:

M_n = Sn_i∙M_i/Sn_i (10.4)

де n_i - кількість макромолекул з молярною масою М.

Середньомасова молекулярна маса показує відношення маси даної фракції до загальної маси ВМС:

M_n = Sm_i∙M_i/Sm_i (10.5)

де m- маса молекул з молярною масою M.

Якщо ВМС має макромолекули одного розміру, то Мm = Мn.

В інших випадках Мm>Мn, а їх співвідношення називається коефіцієнтом дисперсності.

Методи визначення молекулярної маси ВМС поділяються на:

Хімічні – пов’язані з визначенням кількості функціональних груп.

Термодинамічні – зводяться до визначення мольної частки ВМС в розчині.

Молекулярно – кінетичні методи основані на явищах дифузії, ультрацентрифугування, та визначені в’язкості.

Оптичні – основані на визначенні інтенсивності розсіювання світла.

Одним з найбільш поширених є методів є віскозиметричний метод – метод вимірювання в’язкості.

В’язкість розчинів ВМС набагато вища, ніж розчинів низькомолекулярних сполук з такою самою об’ємною концентрацією. Експериментальні дані показали, що питома в’язкість зростає з ростом молекулярної маси при сталих концентраціях.

Штаудінгер запропонував залежність в’язкості розчину ВМС лінійної структури від молекулярної маси полімеру:

h_пит = К∙М∙с (10.6)

де h_пит - питома в’язкість;

К - стала гомологічного ряду полімерів.

h_пит = (h - h_о)/h_о (10.7)

де h, h_о - відповідно, в’язкості розчину та розчинника.

Питома в’язкість, віднесена до концентрації системи, називається зведеною в’язкістю

h_зв =h_пит/с =КМ (10.8)

Для розчинів ВМС зведена в’язкість h_зв зростає із збільшенням концентрації. Цей зростання зумовлене підсиленням взаємодії між макромолекулами. Екстраполюючи залежність в’язкості від концентрації (рис. 63) на вісь ординат, одержуємо характеристичну в’язкість:

[h] = lim (h_пит/c) (10.9)

Характеристична в’язкість не залежить від концентрації розчину та конформаційного стану макромолекул. Залежність характеристичної в’язкості від молекулярної маси описується рівнянням Марка-Куна - Хаувінка:

[h] = k∙М^a (10.10)

де k - стала для гомологічного ряду полімерів.

a - параметр, що характеризує форму макромолекули в розчині.

Його значення змінюється в межах 0,55-0,85 та характеризує пружність ланцюгів макромолекули в розчині.

Рис. 71. Визначення характеристичної в’язкості розчину ВМС.

 

Коефіцієнти k і a визначають експериментально. За даними характеристичної в’язкості можна розрахувати середню молекулярну масу ВМС.

(10.11)