苏州大学：《高分子化学与物理》第一章 高分子化学基础（3/4）

1.5高分子化合物的分子量及分布 、高分子化合物分子量与物理性能 ●一开始,高分子的机械强度随分子量 增加而增加,达到一定强度后不再增 加; ●分子量过大,聚合物熔体粘度 过高,难以成型加工;故达到 定分子量,可保证使用强度 后,不必追求过高的分子量。 分子量

1.5 高分子化合物的分子量及分布 一、高分子化合物分子量与物理性能 ⚫ 一开始，高分子的机械强度随分子量 增加而增加，达到一定强度后不再增 加； ⚫ 分子量过大, 聚合物熔体粘度 过高, 难以成型加工；故达到 一定分子量，可保证使用强度 后，不必追求过高的分子量

高分子量 低分子量 性质 (机械强度、抗化学能力、粘度、加工温度)

高分子 量 低分子 量 性 质 （ 机械 强 度 、抗化学 能 力、粘度 、加 工温度 ）

常见聚合物的分子量(万) 塑料分子量纤维分子量橡胶分子量 聚乙烯6~30涤纶18~23天然橡胶20~40 聚氯乙烯5~15尼龙661.2~1.8丁苯橡胶15~20 聚苯乙烯10~30维呢纶6~75顺丁烯胶25~30

常见聚合物的分子量（万） 塑料 分子量 纤维 分子量 橡胶 分子量 聚乙烯 6～30 涤纶 1.8～2.3 天然橡胶 20～40 聚氯乙烯 5～15 尼龙-66 1.2～1.8 丁苯橡胶 15～20 聚苯乙烯 10～30 维呢纶 6～7.5 顺丁烯胶 25～30

高聚物 性质 关系 聚(11羟基-十一酸):纤维和膜的强度、溶解度随Mn增加强度增加、溶解度 聚酯 降低 w羟基-十一酸)聚酯纤维的韧度 随Mn增加而增加 尼龙-66 纤维的韧度 随Mn增加而增加 丁苯橡胶 塑膜膨胀 随分子分布宽度增加而增加 PMMA 绝缘性 随Mn增加而增加、随分子分 布宽度变窄而增加 聚烷基丙烯酸 溶液粘度 随Mw降低而降低 乙酸纤维素 膜的比重(d)和收缩(s)d随分子分布宽度增加而增加 s随分子分布宽度增加而降低

高聚物 性 质 关 系 聚（11-羟基-十一酸）： 聚酯 纤维和膜的强度、溶解度 随Mn增加强度增加、溶解度 降低 w-羟基-十一酸）聚酯 纤维的韧度 随Mn增加而增加 尼龙-66 纤维的韧度 随Mn增加而增加 丁苯橡胶 塑膜膨胀 随分子分布宽度增加而增加 PMMA 绝缘性 随Mn增加而增加、随分子分 布宽度变窄而增加 聚烷基丙烯酸 溶液粘度 随Mw降低而降低 三乙酸纤维素 膜的比重（d）和收缩（s）d随分子分布宽度增加而增加 s随分子分布宽度增加而降低

、高分子化合物平均分子量的含义 高分子化合物的分子为统计平均值: 数均分子量 重均分子量 粘均分子量 z均分子量

二、高分子化合物平均分子量的含义 高分子化合物的分子为统计平均值 ： 数均分子量 重均分子量 粘均分子量 Z均分子量

●数均分子量 按聚合物中含有的分子数目统计平均得到的分子量 高分子样品中所有分子的总重量除以其分子摩尔总数 Mn W∑W∑M ∑M∑(W/M)∑ 式中,W,N,M分别为体的重量、分孑数、分子量 i=1-00

⚫ 数均分子量      = = = i i i i i i i n N N M W M W N W M ( ) 按聚合物中含有的分子数目统计平均得到的分子量—— 高分子样品中所有分子的总重量除以其分子(摩尔)总数 式中，Wi，Ni，Mi分别为i聚体的重量、分子数、分子量 i = 1－∞

●重均分子量 是按照聚合物的重量进行统计的平均分子量 聚合物的分子量乘以其重量分数的加和 ∑WM_∑MM NiMi

   =  = i i i i i i i w N M NM W WM M 2 是按照聚合物的重量进行统计的平均分子量 i-聚合物的分子量乘以其重量分数的加和 ⚫ 重均分子量

Z均分子量 按照高分子的体积的大小(Z值)统计的平均分子量 Z= WMM M ∑ZM∑WM2∑MM ∑2∑WM∑MM 测定方法:超离心法 M=∑MM9=7M 三种分子量可用通式表示: 2 M ∑NM g=3 Mz

Z均分子量 按照高分子的体积的大小（Z值）统计的平均分子量 Zi WiMi      =  = = 2 2 3 i i i i i i i i i i i N M N M WM WM Z Z M Mz   q −1 q i i i i NM NM M＝ q 3 q 2 q 1 = = = Z w n M M M 测定方法：超离心法 三种分子量可用通式表示：

Mark- Houwink方程 粘均分子量 K,a方程 对于一定的聚合物一溶剂体系,其特性粘度 和分子量的关系如下: n/=KM“ K,是与聚合物、溶剂有关的常数 Mn= ∑WM(∑M ∑W ∑ NiMi 当q=1时,7=M 当α=1时,Mn=Mv 般,a值在0.5~09之间,故Mm<M≤M

对于一定的聚合物－溶剂体系，其特性粘度[η] 和分子量的关系如下： 一般， α值在0.5～0.9之间，故   [ ] = KM Mark-Houwink方程 K, α方程 K, α是与聚合物、溶剂有关的常数     1 1 1         =         =     + i i i i i i i N M N M W WM Mη 粘均分子量 当α=-1时， 当α=1时， M = Mn M = Mw Mn  M  Mw

总结: 2M2>M>M>Mn,M略低于M Mn靠近聚合物中低分子量的部分,即低分子量 部分对M影响较大 PM靠近聚合物中高分子量的部分,即高分子量 部分对M影响较大 一般用M来表征聚合物比M更恰当,因为聚 合物的性能如强度、熔体粘度更多地依赖于样 品中较大的分子

 Mz > Mw > Mη > Mn，Mη略低于Mw  Mn靠近聚合物中低分子量的部分，即低分子量 部分对Mn影响较大  Mw靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量 部分对Mw影响较大  一般用Mw来表征聚合物比Mn更恰当，因为聚 合物的性能如强度、熔体粘度更多地依赖于样 品中较大的分子 总结：