21.4: 폴리머: 분자량 분포

임의의 특정 중합체에 대해 중량 평균 분자량(M_w)은 수 평균 분자량(M_n)보다 높거나 동일하지 않습니다. 중량 평균 분자량과 수 평균 분자량이 동일한 유일한 상황은 중합체가 동일한 분자량을 갖는 사슬로만 구성된 경우입니다. 그러나 합성 폴리머에서는 중합 과정을 분자 수준까지 100%의 정확도로 제어하는 것이 어렵기 때문에 이런 일이 절대 일어나지 않습니다.

따라서 다분산지수(PDI) 또는 분산도(Đ_M)라고 불리는 M_w 대 M_n의 비율은 고분자를 분자량 분포에 따라 분류하는 데 사용됩니다.

중량 평균 분자량이 수 평균 분자량보다 크거나 같으므로 PDI의 값은 항상 1 이상입니다. PDI가 1이면 모든 개별 고분자 사슬의 분자량이 동일하므로 고분자를 단분산(균일)이라고 합니다. DNA와 같은 천연 고분자는 단분산 고분자의 예입니다.

모든 합성 고분자는 다분산(불균일)합니다. 합성 고분자의 개별 사슬은 분자량이 다르기 때문에 PDI는 항상 1보다 큽니다. PDI는 폴리머의 분자량 분포가 증가할수록 증가합니다. 값이 1에 가까울수록 분자량 분포가 좁다는 것을 나타냅니다. 좁은 중량 분포를 갖는 중합체를 얻으려면 제어된 반응 조건에서의 중합이 필요합니다. 제어되지 않은 중합은 다양한 분자량을 갖는 폴리머 사슬로 이어지며, 결과적으로 PDI는 1보다 훨씬 높습니다.

모든 폴리머 사슬이 동일한 분자량을 갖지 않는 한 폴리머는 항상 수 평균 분자량보다 더 높은 중량 평균 분자량을 소유한다는 것을 기억하십시오.

폴리머의 분자량 분포를 측정하기 위해 다분산 지수(PDI)를 평가합니다.

다분산 지수는 숫자 평균 분자량에 대한 중량 평균의 비율입니다.

고분자의 최소 다분산 지수 값은 1입니다. 이 값은 중합체의 모든 사슬이 동일한 분자량을 가지므로 단분산 중합체가 됨을 나타냅니다.

이것은 합성 고분자에서는 절대 발생하지 않으므로 모든 합성 고분자는 1보다 큰 다분산 지수를 가지므로 다분산 중합체로 알려져 있습니다.

1에 가까운 다분산 지수는 다양한 고분자 사슬 간의 분자량 분포가 좁다는 것을 나타냅니다.

차례로, 다분산성 지수 값이 높을수록 분자량의 광범위한 분포를 시사합니다.