Dyspersyjność (polimery)

Dyspersyjność[1], stopień dyspersyjności[2], wskaźnik dyspersyjności, współczynnik dyspersyjności[a] – statystyczny rozrzut masy cząsteczek polimeru.

W odróżnieniu od związków niskocząsteczkowych – mających jedną, ściśle określoną masę cząsteczkową – polimery są zazwyczaj populacjami cząsteczek o różnej masie. Wynika to ze stochastycznego charakteru reakcji polimeryzacji. Reakcje te przebiegają różnie, zależnie od ich warunków i mechanizmu, co powoduje, że populacje polimerów posiadają losowy rozrzut mas cząsteczkowych. Dyspersyjność ma generalnie negatywny wpływ na własności użytkowe polimerów i dlatego dąży się do jej ograniczania.

Dyspersyjność masy molowej

Dyspersyjność masy molowej (ĐM) jest zdefiniowana jako stosunek średniej wagowo masy cząsteczkowej (Mw) do średniej liczbowo masy cząsteczkowej (Mn)[1][3] danego polimeru:

ĐM = Mw/Mn

Im większe ĐM, tym większy rozrzut mas. Gdy ĐM = 1, to masa cząsteczkowa wszystkich cząsteczek polimeru jest jednakowa – co jednak w przypadku polimerów syntetycznych nie ma nigdy miejsca. Najmniejsze ĐM (rzędu 1,05) udaje się osiągać w polimeryzacji żyjącej. Dla ogromnej większości polimerów syntetycznych wytwarzanych przemysłowo wskaźnik ten zawiera się w zakresie od 1,5 do 2. Takie wartości wskazują, że reakcja polimeryzacji przebiegała w typowy dla niej sposób. Gdy wskaźnik jest powyżej 2, wskazuje to na nietypowe lub nadmierne zakłócenia polimeryzacji, które należy wyeliminować.

Dyspersyjność stopnia polimeryzacji

W chemii polimerów poza dyspersyjnością masy molowej polimeru stosuje się też pojęcie dyspersyjności stopnia polimeryzacji, czyli stosunku średniego masowo stopnia polimeryzacji Xw do średniego liczbowo stopnia polimeryzacji Xn[3]:

ĐX = Xw/Xn

Dyspersyjność

Ogólne pojęcie „dyspersyjność” (Đ) stosuje się, gdy ĐM = ĐX = Đ. Ma to miejsce dla homopolimerów i kopolimerów naprzemiennych na tyle dużych, że można zaniedbać różnice w budowie grup końcowych[3].

Uwagi

  1. ↑ Spotykane również nazwy „stopień polidyspersyjności”, „wskaźnik polidyspersyjności”, „współczynnik polidyspersyjności” oraz inne nazwy zawierające słowo polidyspersyjność są silnie odradzane przez IUPAC[3].

Przypisy

  1. ↑ a b Anna Mielańczyk, Dorota Neugebauer, Metody analizy związków chemicznych, Politechnika Śląska, Wydział Chemiczny, Katedra Fizykochemii i Technologii Polimerów [zarchiwizowane z adresu 2016-08-26].
  2. ↑ Katarzyna Jaszcz, Recenzja pracy doktorskiej mgr inż. Karola Kożucha pt. „Synteza i badanie wybranych związków wielkocząsteczkowych o potencjalnych właściwościach wybuchowych”, Politechnika Śląska, Wydział Chemiczny, Katedra Fizykochemii i Technologii Polimerów [dostęp 2016-08-24].
  3. ↑ a b c d Robert F.T. Stepto, Dispersity in polymer science (IUPAC Recommendations 2009), „Pure and Applied Chemistry”, 81 (2), 2009, s. 351–353, DOI: 10.1351/PAC-REC-08-05-02 [dostęp 2021-02-23] (ang.).