وزن مولکولی پلیمر یک متغیر بسیار مهم می باشد، زیرا بطور مستقیم با خواص فیزیکی پلیمر ارتباط دارد. بطور کلی هر چه وزن مولکولی بزرگتر باشد، پلیمر سخت تر است.
همچنین پلیمر ها با وزن مولکولی خیلی بزرگ موجب مشکلاتی در فرآیندها می شوند.
چیزی که تحت عنوان وزن مولکولی مطلوب تعریف می شود، به ساختار شیمیایی پلیمر و کاربرد مورد نظر بستگی دارد.
بطور کلی، وزن مولکولی پلیمرها در طیفی حداقل هزار تا یک میلیون می باشد. پلیمرهای وینیلی از هر نوع واردات تجارتی، معمولا دارای وزن مولکولی در گستره 105 تا 106 می باشد. پلیمر هایی که گروه عاملی خیلی قطبی مانند پلی آمیدها دارند، ممکن است دارای وزن مولکولی کمی با گستره 15000 تا 20000 باشند.
برای تعیین وزن مولکولی ترکیب های غیر پلیمری ، از تکنیک هایی مانند طیف سنجی جرمی، کاهش نقطه انجماد و افزایش نقطه جوش استفاده می شود و هر جا که گروه عاملی وجود داشته باشد ف تیتراسیون مناسب است.
تعیین وزن مولکولی پلیمر ها به دو علت پیچیده است:
1-اول اینکه در فرایند پلیمری شدن رشد یکنواخت زنجیر ها غیر ممکن است پس باید میانگین وزن مولکولی را در نظر گرفت.
2-دوم اینکه تکنیک های کاهش نقطه انجماد ، افزایش نقطه جوش و تیتراسیون برای پلیمرهای سبک کاربرد دارد و باید روشهای پیشرفته تری برای پلیمرهای با وزن مولکولی بزرگتر از 40000 استفاده شود.
تکنیک هایی که برای تعیین وزن مولکولی پلیمر استفاده میشود شامل اسمومتری، پخش نور، فراسانتریفوژ میباشند. که دو روش پخش نور و فراسانتریفوژ براساس جرم یا قطبیت پذیری نمونه عمل می کنند.
راحت ترین روش شامل اندازه گیری ویسکوزیته محلول می باشد. اما این روش قطعی نیست و باید همراه با یکی از روش های اندازه گیری مولکولی مطلق بکار گرفته شود.
تعیین وزن مولکولی:
با تعیین وزن مولکولی مواد پلیمری، همواره میانگینی از وزن مولکولی بدست می آید. نوع میانگین بدست آمده به روش اندازه گیری بستگی دارد.دومیانگین مرسوم وزن مولکولی ، میانگین عددی Mn و میانگین وزنی Mw هستند. این اوزان مولکولی به صورت زیر تعریف می شوند:
Mw=∑NM2 /∑NM
Mn=∑NM /∑N
N تعدلد مولکولهای با وزن مولکولی M است. همان طور که گفته شد نوع میانگین به دست آمده تحت تاپیر روش تعیین آن قرار می گیرد. از اسمومتری میانگین عددی بدست می آید در حالی که از پخش نور و فرا سا نتریفوژ میانگین وزنی حاصل می شود. دو روش اخیر نیاز به استفاده از تجهیزات گران وبسیار ویژه دارند. در اندازه گیری های خواص تجمعی، هر مولکول به طور مساوی بدون توجه به وزن آن مشارکت می کند، حال آن که در روش پخش نور، مولکول های بزرگتر بیشتر دخالت می کنند، زیرا نور را موپرتر و بیشتر پخش می کنند. به این دلیل است که میانگین وزنی وزن مولکولی همیشه بزرگتر از میانگین عددی وزنهای مولکولی می باشد، البته بجز وقتی که همه مولکولها دارای وزن برابر باشند. Mw=Mn است. ویسکومتری: انواع بیان ویسکوزیته:
اندازه گیری ویسکوزیته محلولهای رقیق از ساده ترین روش برای تعین وزن های مولکولی است که به میزان وسیع مورد استفاده واقع شده است.
وسکوزیته ها در غلظتها حدود0/5 گرم در 100 میلی لیتر حلال اندازه گیری می شود که به وسیله ویسکوزیمتر با تعیین زمان جاری شدن حجم معین از محلول از میان لوله باریک با طول ثابت صورت می گیرد.
دو نوع ویسکوزیمتر درشکل زیر نشان داده شده است;
نوع ubbelonde در مواردی راحت تر است چراکه درآن لازن نیست حجم های دقیق از محلول را داشته و حتی می توان مقداری حلال اضافی اضافه شود.
لازم است محلول های پلیمر داخل ویسکومتر صاف شود. چون ذرات غبار در زمان جاری شدن اثر می گذارند، صاف کردن به وسیله واحد های میکروفیلتر انجام می گیرد.
ویسکوزیته نسبی(rel?)" نسبت ویسکوزیته محلول به ویسکوزیته حلال می باشد.
ویسکوزیته ذاتی از رابطه زیر تعیین می شود:
ویسکوزیته ذاتی از رسم نمودار اعداد ویسکوزیته ویژه در مقابل غلظت و برون یابی آنها تا غلظت صفر،بدست می آید. به عدد ویسکوزیته که در غلظت صفر بدست می آید ، ویسکوزیته ذاتی اطلاق می شود.
ویسکوزیته ذاتی از مفید ترین شاخص های ویسکوزیته می باشد، زیرا می تواند به وسیله معادله مارک-هوینک-اشتاودینگر با وزن مولکولی رابطه دلشته باشد.
KMa=[?] در این رابطه M وزن مولکولی ، K وa ثابت هایی برای سیستم حلال-پلیمر می باشد. K وa به ترتیب با استفاده از عرض ازمبدا و شیب ، برای نمودار[ ?]log در مقابل log وزن مولکولی نمونه هایی از پلیمر که از نظر مولکولی تفکیک جزبه جز شده اند، در گستره وسیعی از مقادیر وزن مولکولی تعیین می شود. اگر پلیمر جزبه جز نشده به کار رود، توزیع وزن مولکولی برای نمونه هایی که بیرون از گستره وزن مولکولی قرار دارند، یکسان خواهد بود. فاکتور هایی که ممکن است کاربرد معادله مارک را پیچیده کند عبارتند از:
برای پلیمرهای حلقوی مقادیرa بین 0.5-0.8 است وبرای پلیمرهای با رشته طولی که حجم هیدرودینامیکی نسبتا زیاد دارندa مقادیر بزرگی در حدود یک دارد. آنگاه Mw=Mnخواهد بود.
مقادیر K معمولا بین 3-10و0.5 تغییر می کند.
مشبک شدن یا شاخه ای شدن زنجیر، توزیع بیش از حد وزن مولکولی در نمونه هایی که برای تعیین K وa مورد استفاده واقع شده اند، حلالیت مولکول های پلیمری، وجود یک در میان یا ترتیب بلوک ها در اسکلت پلیمر ، آشفتگی رشته در چنین محلولهای بسیار رقیق مشکلی ایجاد نمی کند، مگر اینکه وزن های مولکولی به شدت بزرگ باشند.