درجه پلیمریزاسیون یا DP تعداد واحدهای مونومر در یک ماکرومولکول یا مولکول پلیمر یا الیگومر است .
برای یک هموپلیمر، تنها یک نوع واحد مونومر وجود دارد و میانگین عددی درجه پلیمریزاسیون توسط D پ n ≡ ایکس n = م n م 0 ، که در آن M n وزن مولکولی متوسط عددی و M 0 وزن مولکولی واحد مونومر است. برای اکثر اهداف صنعتی، درجات پلیمریزاسیون در هزار یا ده هزار مورد نظر است. این عدد تغییر در اندازه مولکول پلیمر را که معمولاً رخ می‌دهد منعکس نمی‌کند، بلکه فقط میانگین تعداد واحدهای مونومر را نشان می‌دهد.
با این حال، برخی از نویسندگان، DP را به عنوان تعداد واحدهای تکراری تعریف می‌کنند ، جایی که برای کوپلیمرها واحد تکرار ممکن است با واحد مونومر یکسان نباشد. [4] [5] به عنوان مثال، در نایلون-6،6 ، واحد تکرار شامل دو واحد مونومر -NH(CH 2 ) 6 NH — و —OC(CH 2 ) 4 CO— است، به طوری که یک زنجیره 1000 واحدهای مونومر مربوط به 500 واحد تکرار است. سپس درجه پلیمریزاسیون یا طول زنجیره با تعریف اول (IUPAC) 1000، اما در تعریف دوم 500 است.
پلیمریزاسیون مرحله ای و رشد زنجیره ای
در پلیمریزاسیون پله‌ای رشد ، برای دستیابی به درجه بالایی از پلیمریزاسیون (و در نتیجه وزن مولکولی)، Xn ، مورد نیاز است ، یک تبدیل مونومر کسری بالا، p ، طبق معادله کاروترز [6] [7] ایکس ¯ n = 1 1 – پ به عنوان مثال، تبدیل مونومر p = 100 مورد نیاز است = 99٪ برای دستیابی به X n .
با این حال، برای پلیمریزاسیون رادیکال آزاد با رشد زنجیره ای ، معادله کاروترز اعمال نمی شود. در عوض زنجیره های طولانی از ابتدای واکنش تشکیل می شوند. زمان های طولانی واکنش باعث افزایش بازده پلیمر می شود، اما تاثیر کمی بر وزن مولکولی متوسط دارد. [8] درجه پلیمریزاسیون به طول زنجیره جنبشی مربوط می شود ، که میانگین تعداد مولکول های مونومر پلیمریزه شده در هر زنجیره آغاز شده است. [9] با این حال اغلب به دلایل مختلفی با طول زنجیره جنبشی متفاوت است:
خاتمه زنجیره ممکن است به طور کامل یا جزئی با ترکیب مجدد دو رادیکال زنجیره رخ دهد که درجه پلیمریزاسیون را دو برابر می کند [10]
انتقال زنجیر به مونومر یک ماکرومولکول جدید را برای همان زنجیره جنبشی (از مراحل واکنش) شروع می‌کند که مربوط به کاهش درجه پلیمریزاسیون است.
انتقال زنجیر به حلال یا املاح دیگر (یک اصلاح کننده یا تنظیم کننده نیز درجه پلیمریزاسیون را کاهش می دهد [11] [12]
همبستگی با خواص فیزیکی درجه پلیمریزاسیون
رابطه بین درجه پلیمریزاسیون و دمای ذوب پلی اتیلن داده های فلوری و وریج (1963).
پلیمرهای با ترکیب یکسان اما وزن مولکولی متفاوت ممکن است خواص فیزیکی متفاوتی از خود نشان دهند. به طور کلی، افزایش درجه پلیمریزاسیون با دمای ذوب بالاتر [13] و مقاومت مکانیکی بالاتر ارتباط دارد.
عدد-متوسط و وزن-میانگین درجه پلیمریزاسیون
مقاله اصلی: توزیع جرم مولی
پلیمرهای مصنوعی همواره از مخلوطی از گونه‌های ماکرومولکولی با درجات مختلف پلیمریزاسیون و در نتیجه وزن‌های مولکولی متفاوت تشکیل شده‌اند. وزن مولکولی متوسط پلیمر انواع مختلفی دارد که در آزمایشات مختلف قابل اندازه گیری است. دو مورد مهم عبارتند از میانگین عددی (X n ) و میانگین وزنی (X w ). [4]
میانگین عددی درجه پلیمریزاسیون است میانگین وزنی درجات پلیمریزاسیون گونه های پلیمری که با کسرهای مولی (یا تعداد مولکول ها) گونه وزن می شود. تعیین می شود معمولاً با اندازه گیری فشار اسمزی پلیمر .
میانگین میانگین وزنی درجه پلیمریزاسیون وزنی درجات پلیمریزاسیون است که با کسرهای وزنی (یا وزن کلی مولکول ها) گونه وزن می شود. تعیین می شود معمولاً با اندازه گیری پراکندگی نور ریلی توسط پلیمر .
درجه پلیمریزاسیون ، یا DP، تعداد واحدهای تکرار در یک زنجیره پلیمری متوسط در زمان t در یک پلیمریزاسیون واکنش است [1] . طول بر حسب واحد مونومر است . درجه پلیمریزاسیون معیاری برای اندازه گیری وزن مولکولی است . برای بیشتر مقاصد صنعتی، طول در هزار یا ده هزار مورد نظر است.
اثرات بارهای الکترواستاتیکی را روی تعادل درجه پلیمریزاسیون بشناسید و تشخیص دهید
برای یک هموپلیمر، درجه پلیمریزاسیون ممکن است مطابق شکل زیر محاسبه شود
DP = کل مگاوات پلیمر/MW واحد تکرار شونده
M n = X n M o
در پلی تراکم ، برای دستیابی به درجه بالایی از پلیمریزاسیون (و در نتیجه وزن مولکولی)، ، ، مورد نیاز است تبدیل مونومر کسری بالا، p ، مطابق با معادله کاروترز : Xn Xn = 1/(1− p ). تبدیل مونومر 99% p = 100 مورد نیاز است = برای دستیابی به X n .
همبستگی با خواص فیزیکی درجه پلیمریزاسیون
پلیمرهایی با ترکیب یکسان اما وزن مولکولی کل متفاوت ممکن است خواص فیزیکی متفاوتی از خود نشان دهند. به طور کلی، افزایش درجه پلیمریزاسیون با دمای ذوب بالاتر و مقاومت مکانیکی بالاتر ارتباط دارد.
، که در آن M n وزن مولکولی متوسط عددی و M 0 وزن مولکولی واحد مونومر است. برای اکثر اهداف صنعتی، درجات پلیمریزاسیون در هزار یا ده هزار مورد نظر است. این عدد تغییر در اندازه مولکول پلیمر را که معمولاً رخ می‌دهد منعکس نمی‌کند، بلکه فقط میانگین تعداد واحدهای مونومر را نشان می‌دهد.
به عنوان مثال، تبدیل مونومر p = 100 مورد نیاز است = 99٪ برای دستیابی به X n .
