21.4 : Полимеры: молекулярно-массовое распределение

Для любого данного полимера средневесовая молекулярная масса (M_w) выше, если не равна, среднечисловой молекулярной массе (M_n). Единственная ситуация, в которой средневесовая молекулярная масса и среднечисловая молекулярная масса равны, — это когда полимер состоит только из цепей с одинаковой молекулярной массой. Однако, в синтетическом полимере этого никогда не происходит, поскольку контролировать процесс полимеризации до молекулярного уровня со стопроцентной точностью сложно.

Поэтому отношение M_w к M_n, называемое индексом полидисперсности (PDI) или дисперсностью (ĐM), используется для классификации полимеров по распределению молекулярной массы.

Поскольку средневесовая молекулярная масса равна или превышает среднечисленную молекулярную массу, значение PDI всегда равно единице или выше. Когда PDI равен единице, полимер называется монодисперсным (однородным), поскольку все отдельные полимерные цепи имеют одинаковую молекулярную массу. Природные полимеры, такие как ДНК, являются примерами монодисперсных полимеров.

Все синтетические полимеры полидисперсны (неоднородны). Поскольку отдельные цепи синтетических полимеров имеют разную молекулярную массу, PDI всегда больше единицы. PDI увеличивается по мере увеличения распределения молекулярной массы в полимере. Значение ближе к единице указывает на узкое распределение молекулярных масс. Полимеризация в контролируемых условиях реакции необходима для получения полимера с узким массовым распределением. Неконтролируемая полимеризация приводит к образованию полимерных цепей с широко варьирующейся молекулярной массой и, как следствие, к PDI, намного превышающему единицу.