Молекулярно-массовое распределение полимеров
Молекуля́рно-ма́ссовое распределе́ние полиме́ров (ММР; полидисперсность полимеров), соотношение количеств макромолекул различной молекулярной массы в данном образце полимера (линейного или разветвлённого). ММР характерно для синтетических полимеров и обусловлено случайным (статистическим) характером реакций их образования, деструкции и модифицирования. Молекулы биополимера имеют, как правило, одинаковую молекулярную массу.
ММР обычно характеризуют числовой или массовой долей макромолекул, молекулярные массы () которых лежат в интервале от до . Зависимости и от называют соответственно числовой и массовой непрерывными дифференциальными функциями ММР. Здесь и – соответственно число и масса макромолекул в интервале ; – общее число макромолекул в образце массой (где – среднечисловая молекулярная масса).
Графически функция распределения молекул по их молекулярным массам изображается кривыми ММР: по оси абсцисс откладывают молекулярные массы, по оси ординат – доли полимерных фракций с соответствующими молекулярными массами. Для количественного сравнения ММР различных полимеров пользуются средними значениями их молекулярных масс и соотношениями последних.
Для определения ММР применяют различные экспериментальные методы: метод скоростной седиментации (основан на зависимости скорости оседания макромолекул в центробежном поле от их молекулярной массы); метод фракционирования (используется зависимость растворимости макромолекул при данных условиях – температура, природа растворителя и др. – от молекулярной массы); хроматографические методы, в частности гель-проникающую хроматографию (раствор полимера пропускают через колонку с набухшим в растворителе сшитым полимером, при этом скорость движения макромолекул в колонке зависит от их молекулярной массы).
Изучение ММР позволяет получить дополнительную информацию о механизмах образования и превращения макромолекул. В результате полимеризации, подчиняющейся простым статистическим законам, обычно образуются полимеры с ММР, имеющим один максимум (унимодальное ММР), и отношением средневесовой (среднемассовой) молекулярной массы к среднечисловой молекулярной массе , близким к 2. В ряде других случаев, например, если полимеризация происходит одновременно по нескольким механизмам, ММР образующегося полимера может иметь два максимума и более (би- и мультимодальное ММР). Унимодальное ММР не может служить однозначным свидетельством того, что полимер образуется по простому механизму.
ММР оказывает существенное влияние на макроскопические, в частности реологические, свойства полимеров. Так, если ММР полимера становится очень широким (), то его физико-механические свойства, как правило, ухудшаются.