درجه پلیمریزاسیون

درجه پلیمریزاسیون

درجه پلیمریزاسیون ( DP ) طول یک زنجیره پلیمری را مشخص می کند . DP تعداد واحدهای مونومر (واحدهای تکرار شونده) است که این زنجیره را تشکیل می دهند. درجه پلیمریزاسیون پلیمر نسبت مستقیم دارد با جرم مولی .
این استثنایی است که یک پلیمر مصنوعی از زنجیره هایی با همان درجه پلیمریزاسیون تشکیل شود، بلکه توزیع زنجیره هایی با طول های مختلف وجود دارد. ما به طور دقیق تر از میانگین عددی درجه پلیمریزاسیون صحبت می کنیم ، D پ ¯ n {\displaystyle {\overline {DP}}_{n}}یا ایکس ¯ n {\displaystyle {\overline {X}}_{n}}. برابر است با نسبت جرم مولی عددی متوسط ​​پلیمر به جرم مولی واحد مونومر، یعنی:

D پ ¯ n = م ¯ n م 0 {\displaystyle {\overline {DP}}_{n} ={\frac {{\overline {M}}_{n}}{M_{0}}}}.

اگر درجه پلیمریزاسیون بین 2 تا چند ده باشد، زنجیره ها را الیگومر می نامند .

تأثیر بر خواص فیزیکی

خواص ویژه حالت ماکرومولکولی (در مقابل حالت ساده) برای درجات بالای پلیمریزاسیون ظاهر می شود. به طور کلی، ویسکوزیته ، دمای ذوب ، استحکام مکانیکی و دمای انتقال شیشه ای یک ماده پلیمری با DP تا یک مقدار محدود افزایش می یابد.
بنابراین، جرم مولی بیشتر پلیمرهای خطی تولید شده به صورت صنعتی در حد ده ها هزار گرم در مول است که برخی از آنها بیش از یک میلیون است.
پلیمریزاسیون گام به گام

در مورد واکنش پلیمریزاسیون گام به گام ، اگر همه مولکول ها ( مونومرها یا پلیمرها) دو عملکردی تبدیل و دو ظرفیتی باشند (از نوع XAY، X و Y که توابع متضاد هستند)، نرخ ، p [به آن درجه (یا سرعت) پیشرفت نیز می گویند. ]، از واکنش در زمان t است:

پ = ن 0 – ن تی ن 0 {\displaystyle p={\frac {N_{0}-N_{t}}{N_{0}} }}

با :

ن 0 N_{0}et ن تی N_{t}تعداد مولکولها (مونومرها یا پلیمرها) موجود در سیستم به ترتیب در زمان اولیه و زمان t .

یا ایکس ¯ n {\displaystyle {\overline {X}}_{n}}تعریف می شود:

ایکس ¯ n = ن 0 ن تی {\displaystyle {\overline {X}}_{n}={\frac {N_{0} }{ N_{t}}}}

به این معنا که :

ایکس ¯ n = 1 1 – پ {\displaystyle {\overline {X}}_{n}={\frac {1}{1-p}}}

که معادله کاروترز به استوکیومتری است، مربوط ایکس ¯ n {\displaystyle {\overline {X}}_{n }}با سرعت تبدیل واکنش در یک لحظه معین.
نرخ تبدیل بالا برای تشکیل پلیمرهایی با درجه پلیمریزاسیون بالا مورد نیاز است. در پلیمریزاسیون گام به گام، اگر واکنش ها متعادل باشند، باید تقریباً کامل شوند، اغلب با حذف یک محصول ثانویه (فرار مانند H 2 O یا HCl یا نامحلول) از واکنش با پیشرفت واکنش. تشکیل آن.

پلیمریزاسیون زنجیره ای رادیکال آزاد

در مورد پلیمریزاسیون زنجیره ای رادیکال ، معادله کاروترز معتبر نیست. از طرفی زنجیره های بلند از همان ابتدای واکنش تشکیل می شوند. زمان های طولانی واکنش باعث افزایش بازده پلیمر می شود، اما تاثیر کمی بر میانگین وزن مولکولی محصول دارد. درجه پلیمریزاسیون به طول زنجیره جنبشی مربوط می شود ، یعنی میانگین تعداد مولکول های مونومر اضافه شده به هر زنجیره آغاز شده.

با این حال به دلایل مختلفی می تواند از طول زنجیره جنبشی منحرف شود:

خاتمه زنجیره می تواند به طور کامل یا جزئی با ترکیب مجدد دو رادیکال زنجیره ای انجام شود که درجه پلیمریزاسیون را دو برابر می کند.
انتقال زنجیره به مونومر یک ماکرومولکول جدید را در طول یک زنجیره از مراحل جنبشی شروع می کند که منجر به کاهش درجه پلیمریزاسیون می شود.
انتقال زنجیر به حلال یا به املاح دیگری (به نام تنظیم کننده) نیز درجه پلیمریزاسیون را کاهش می دهد.