聚合物分子量的Mn,Mw,Mz,Mv和Mp有什么不同
我們?cè)谘芯烤酆衔锏逆滈L(zhǎng)和分子量分布時(shí)，常常遇到這樣的困惑，表征一個(gè)聚合物分子量往往涉及到下列參數(shù)：數(shù)均分子量Mn，重均分子量Mw，更高的平均分子量Mz以及粘均分子量 Mv。這些參數(shù)究竟有什么不同呢？不急，且聽我慢慢分解
聚合物是由重復(fù)單元（單體）通過化學(xué)鍵合形成的長(zhǎng)鏈。如需了解聚合物的物理性質(zhì)（如機(jī)械強(qiáng)度、溶解性和脆性），就需要首先了解聚合物鏈長(zhǎng)度方面的相關(guān)知識(shí)。鏈長(zhǎng)通常以聚合物鏈的分子量表示，與單體的相對(duì)分子量和鏈中單體的數(shù)目相關(guān)。然而，所有的合成聚合物都具有多分散性，包含有長(zhǎng)度不等的聚合鏈，所以聚合物的分子量不是一個(gè)單一值——而是一個(gè)聚合物鏈長(zhǎng)和分子量的分布范圍。因此聚合物的分子量必須通過計(jì)算樣品中所有聚合物鏈分子量的平均值來描述。
數(shù)均分子量Mn
數(shù)均分子量是樣品中所有聚合鏈分子量的統(tǒng)計(jì)平均值，其定義如下其中Mi代表單鏈分子量，Ni代表具有相應(yīng)分子量的鏈數(shù)目。Mn可以通過聚合機(jī)制來進(jìn)行預(yù)測(cè)，并通過測(cè)定給定質(zhì)量樣品中的分子數(shù)量來確定；例如端基分析等依數(shù)性方法。如果用Mn來表征分子量分布，則Mn兩側(cè)分布有同等數(shù)量的分子。
重均分子量Mw
重均分子量如下定義相對(duì)于Mn，Mw測(cè)定平均分子量時(shí)把單鏈分子量大小對(duì)Mw的貢獻(xiàn)也考慮進(jìn)去。鏈的質(zhì)量越大，對(duì)Mw的貢獻(xiàn)也越大。通過靈敏地測(cè)定分子大小，而不只是測(cè)定其數(shù)量的方法來確定Mw，如運(yùn)用光散射技術(shù)。如果用Mw表征分子量分布，則Mw兩側(cè)分布有同等重量的分子。
更高的平均分子量Mz, Mz+1
通常，一系列的平均分子量可以由下面的方程定義
當(dāng)n=1時(shí)，M=Mw
n=2時(shí)，M=Mz
n=3時(shí)，M=Mz+1
更高的平均分子量更多地依賴于高分子量的組分，因此也就更難以進(jìn)行精確測(cè)定。通常需要使用諸如擴(kuò)散和沉降等技術(shù)測(cè)量聚合物分子的行為來進(jìn)行測(cè)定。雖然Z均分子量不常用于表征聚合物，但還是有幾種重要的方法能夠通過測(cè)定鏈長(zhǎng)獲得Z均分子量。
針對(duì)所有合成的多分散性聚合物
Mn<Mw<Mz<Mz+1
多分散性指數(shù)
用于衡量聚合物分子量分布的廣度，其定義如下Mw/Mn多分散性指數(shù)越大，分子量分布越廣。所有鏈長(zhǎng)都相等的單分散聚合物（如蛋白質(zhì)），其Mw/Mn=1。經(jīng)過最佳控制合成的合成聚合物（用于校正的窄分子量分布聚合物），其Mw/Mn值應(yīng)在1.02到1.10。逐步聚合反應(yīng)生成高聚物的Mw/Mn值通常在2.0左右，而連鎖聚合反應(yīng)產(chǎn)物的Mw/Mn值在1.5到20之間。
粘均分子量 Mv
用粘度法測(cè)得的聚合物的分子量。在所有的聚合物分子量的測(cè)定方法中，粘度法盡管是一種相對(duì)的方法，但因它儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，操作便利，分子量適用范圍大，又有相當(dāng)好的實(shí)驗(yàn)精確度，所以成為人們常用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。
GPC/SEC測(cè)定的平均分子量和Mp
SEC是一種在測(cè)定聚合物整體分布時(shí)，能同時(shí)測(cè)定Mn、Mw、Mz和Mz+1的技術(shù)。SEC也可以對(duì)另一種平均分子量Mp進(jìn)行計(jì)算，峰分子量Mp定義如下
Mp=最高峰的分子量
因此，Mp也是分子量分布的一種表達(dá)方式。Mp用于表征分子量分布極窄的聚合物，如校準(zhǔn)聚合物標(biāo)準(zhǔn)品。