21.4: Polymères : répartition du poids moléculaire

Pour tout polymère donné, le poids moléculaire moyen en poids (M_w) est supérieur, sinon égal, au poids moléculaire moyen en nombre (M_n). La seule situation dans laquelle le poids moléculaire moyen en poids et le poids moléculaire moyen en nombre sont égaux est lorsqu'un polymère est constitué uniquement de chaînes de poids moléculaire égal. Cependant, cela ne se produit jamais dans un polymère synthétique, car il est difficile de contrôler le processus de polymérisation jusqu'au niveau moléculaire avec une précision de cent pour cent.

Par conséquent, le rapportM_w to M_n, appelé indice de polydispersité (PDI) ou dispersité (Đ_M), est utilisé pour classer les polymères en fonction de la distribution du poids moléculaire.

Comme le poids moléculaire moyen en poids est égal ou supérieur au poids moléculaire moyen en nombre, la valeur du PDI est toujours égale ou supérieure à un. Lorsque le PDI est égal à un, le polymère est appelé monodispersé (uniforme) car toutes les chaînes polymères individuelles ont le même poids moléculaire. Les polymères naturels tels que l'ADN sont des exemples de polymères monodispersés.

Tous les polymères synthétiques sont polydispersés (non uniformes). Comme les chaînes individuelles de polymères synthétiques ont des poids moléculaires différents, le PDI est toujours supérieur à un. Le PDI augmente à mesure que la distribution du poids moléculaire dans le polymère augmente. Une valeur plus proche de un indique une distribution étroite des poids moléculaires. Une polymérisation dans des conditions de réaction contrôlées est nécessaire pour obtenir un polymère ayant une distribution de poids étroite. Une polymérisation incontrôlée conduit à des chaînes polymères avec des poids moléculaires très variables et, par conséquent, un PDI bien supérieur à un.

Rappelez-vous que les polymères possèdent toujours un poids moléculaire moyen plus élevé que le poids moléculaire moyen en nombre, à moins que toutes les chaînes de polymères n’aient le même poids moléculaire.

Comme mesure de la distribution de la masse moléculaire dans les polymères, l’indice de polydispersité, ou PDI, est évalué.

L’indice de polydispersité est le rapport entre le poids moyen et le poids moléculaire moyen en nombre.

La valeur minimale de l’indice de polydispersité pour un polymère est de un. Cette valeur indique que toutes les chaînes du polymère ont le même poids moléculaire, ce qui en fait un polymère monodispersé.

Cela ne se produit jamais dans les polymères synthétiques, de sorte que tous les polymères synthétiques ont un indice de polydispersité supérieur à un et sont donc connus sous le nom de polymères polydispersés.

Un indice de polydispersité proche de un indique une distribution étroite des poids moléculaires entre les différentes chaînes polymères.

À leur tour, des valeurs plus élevées de l’indice de polydispersité suggèrent une large distribution des poids moléculaires.