Polymeerijakauma

Polymeerijakauma kuvaa näytteessä esiintyvien polymeroitujen molekyylien molekyylipainojen tai pituuksien vaihtelua. Se kertoo, kuinka suuri osa molekyyleistä kuuluu kullekin pituiselle tai massaiselle luokalle. Yleisimmin tarkastellaan moolimassajakaumaa, jonka avainluvut ovat Mn (number-average molecular weight) ja Mw (weight-average molecular weight). Mn vastaa arvoa, jossa kukin molekyyli painaa yhtä suuresti, ja Mw korostaa suurempien molekyylien vaikutusta. Polydispersity index PDI, jonka Mw/Mn, kuvaa jakauman laajuutta. Arvot lähellä 1.0 tarkoittavat kapeaa jakaumaa; suuremmat arvot kertovat laajemmasta jakaumasta.

Jakauman muoto voidaan mallintaa useilla teoreettisilla malleilla, kuten Schulz-Zimm- tai lognormal-jakaumilla, ja todellinen muoto riippuu polymeroinnin mekanismista ja reaktio-olosuhteista.

Mittaukset: Yleisimmin moolimassajakaumaa mitataan gel-permeation chromatographya (GPC/SEC) käyttäen. Lisäksi käytetään valon hajontaan tai massaspektrometriaan perustuvia menetelmiä sekä viskositeettianalyysiä jakauman rakenteen arvioimiseksi. Näytteestä voidaan saada sekä Mn että Mw sekä jakauman laajuus.

Syntetian vaikutus: Living polymerization -tekniikat voivat tuottaa kapeita jakaumia, jolloin PDI on noin 1.1–1.2. Perinteiset radikaalipolymeroinnit tuottavat yleensä laajempia jakaumia.

Merkitys: Polymeerijakauma vaikuttaa materiaalin viskositeettiin, käsiteltävyyteen, mekaanisiin ominaisuuksiin ja prosessointiin. Siksi jakauman hallinta on keskeistä polymeerisuunnittelussa ja laatu- kontrollissa.