Polydispersitätsindex

Der Polydispersitätsindex (PDI) ist eine Kennzahl zur Beschreibung der Breite der Molekülgewichtsverteilung eines Polymers. Er ist dimensionslos und gibt Aufschluss darüber, wie gleichmäßig die Moleküle in einer Probe verteilt sind.

Der PDI wird üblicherweise als Mw/Mn definiert, wobei Mn das n-Mittelgewicht und Mw das gewichtete Molengewicht ist. Mn = Σ Ni Mi / Σ Ni, Mw = Σ Ni Mi^2 / Σ Ni Mi, wobei Ni die Anzahl der Moleküle mit dem Molekulargewicht Mi bezeichnet. In vielen Fällen werden statt Ni die Gewichtsfractions wi verwendet, wobei Mw = Σ wi Mi^2 / Σ wi Mi. Der PDI kann daher Werte größer als 1 annehmen.

Ein PDI von 1 bedeutet theoretisch eine monodisperse Verteilung; in der Praxis sind reale Polymere polydisperse, und PDI-Werte liegen häufig zwischen 1,1 und 2,5. Höhere PDI deuten auf eine breitere Verteilung der Molekülgewichte hin und können auf Synthese- oder Trennprozesse zurückzuführen sein.

Bestimmungsmethoden: In der Polymeranalytik wird der PDI typischerweise aus der Verteilung der Molekülgewichte gewonnen, zum Beispiel mit Gelpermeationschromatographie (GPC/SEC) verbunden mit Detektoren wie Refraktivindex (RI), UV oder Lichtstreuung (MALS) zur Bestimmung von Mn und Mw. Für kolloidale Systeme wird der PDI auch aus der Größenverteilung der Partikel in dynamischer Lichtstreuung (DLS) abgeleitet; hier beschreibt der PDI die Breite der hydrodynamischen Größenverteilung, kann aber andere Bedeutungen haben.

Anwendung und Bedeutung: Der PDI dient als Indikator für Reproduzierbarkeit, Verarbeitbarkeit und Eigenschaften von Polymeren; er sollte zusammen mit Mn und Mw die Charakterisierung ergänzen.

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