Grad av polymerisering

Den polymerisasjonsgrad (DP) definerer lengden av en polymerkjede . DP er antall monomerenheter (repeterende enheter) som utgjør denne kjeden. Graden av polymerisering er direkte proporsjonal med molmassen til polymeren.
Det er eksepsjonelt at en syntetisk polymer dannes fra kjeder med samme grad av polymerisering, snarere er det en fordeling av kjeder av forskjellige lengder; man snakker mer presist om antall gjennomsnittlig polymerisasjonsgrad , eller . Det er lik forholdet mellom antall gjennomsnittlig molær masse av polymer og molær masse av monomer enhet, nemlig: ${\ displaystyle {\ overline {DP}} _ {n}}$ ${\ displaystyle {\ overline {X}} _ {n}}$

{\ displaystyle {\ overline {DP}} _ {n} = {\ frac {{\ overline {M}} _ {n}} {M_ {0}}}}

Hvis polymerisasjonsgraden er mellom 2 og noen tiere, kalles kjedene oligomerer .

Innflytelse på fysiske egenskaper

De spesifikke egenskapene til den makromolekylære tilstanden (i motsetning til den enkle tilstanden) vises for høye polymeriseringsgrader. Generelt øker viskositeten , smeltepunktet , den mekaniske styrke og glassovergangstemperaturen til et polymert materiale med DP, opp til en grenseverdi.
Dermed er molmassene til de fleste av de lineære polymerer produsert industrielt i størrelsesorden titusenvis av gram per mol, noen overstiger en million.

Polymerisering i trinn

I tilfelle en reaksjons trinnvis polymerisering , hvis alle molekyler ( monomere eller polymere) er bi- funksjonelle og toverdige (XAY av type X og Y er antagonistiske funksjoner), er konverteringsfrekvensen , p, [også kjent som grad (eller hastighet) på fremgang] av reaksjonen på tidspunktet t er verdt:

{\ displaystyle p = {\ frac {2 (N_ {0} -N_ {t})} {2N_ {0}}}}

med:

N_ {0}

og antall molekyler (monomerer eller polymerer) som er tilstede i systemet på henholdsvis begynnelsestidspunktet og tidspunktet t.

N_ {t}

Gull er definert av: ${\ displaystyle {\ overline {X}} _ {n}}$

{\ displaystyle {\ overline {X}} _ {n} = {\ frac {N_ {0}} {N_ {t}}}}

er :

{\ displaystyle {\ overline {X}} _ {n} = {\ frac {1} {1-p}}}

som er Carothers-ligningen til støkiometri, relatert til konverteringsfrekvensen for reaksjonen på et gitt tidspunkt. Det kreves en høy konverteringsrate for å danne polymerer med høy polymerisasjonsgrad. I en trinnvis polymerisasjon, dersom reaksjonene blir balansert , er det nødvendig at de er nesten totalt, ofte ved å eliminere et sekundært produkt (flyktig eksempel H 2 O eller HCl, eller annet uoppløselig) i reaksjonen som det går på sin. formasjon. ${\ displaystyle {\ overline {X}} _ {n}}$

Radikal kjedepolymerisering

I tilfelle radikal kjedepolymerisering er Carothers 'ligning derimot ikke gyldig. På den annen side er lange kjeder dannet helt fra begynnelsen av reaksjonen. Lange reaksjonstider øker utbyttet av polymeren, men har liten effekt på produktets gjennomsnittlige molekylvekt. Graden av polymerisasjon er relatert til lengden på den kinetiske kjeden , det vil si til det gjennomsnittlige antall monomermolekyler tilsatt til hver initiert kjede. Det kan imidlertid avvike fra den kinetiske kjedelengden av flere grunner.

den avslutning av kjeden kan skje helt eller delvis ved rekombinasjon av to rester i kjeden, som dobler graden av polymerisering

den kjedeoverførings til monomeren startes en ny makromolekyl i løpet av den samme kjede av kinetiske trinn, noe som fører til en reduksjon i graden av polymerisering

kjedeoverføring til løsningsmidlet eller til en annen løsemiddel (kalt en regulator) reduserer også graden av polymerisasjon.

Se også