详解高分子材料分子量的测定方法
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- 2025-05-04 12:39:41
高分子化合物是由大量原子组成的巨大分子，如蛋白质、碳水化合物等。尽管聚合物和高分子在概念上存在交集，但严格意义上并不完全等同。聚合物仅指含有重复单元的分子，如聚乙烯、聚苯乙烯。高分子与聚合物在范畴上有重叠，但界限不甚清晰。聚合物的性能优越性往往依赖于分子链的相互缠结，而分子链的缠结要求分子量足够大。高分子的分子量范围从几千到几百万，性能与分子量大小密切相关。以聚酰亚胺为例，其稳定性能得益于分子结构中特有的亚胺结构。
高分子在现代生活中无处不在，从纤维、轮胎到密封条等都是高分子制品。这些制品因为性能优异且易于加工，与人们的生活紧密相连。在选择材料时，分子量及其分布对制品性能有重大影响。例如，聚丙烯腈为原料的腈纶纤维，分子量及其分布直接影响其机械性能；聚氯乙烯的分子量大小决定其拉伸强度与断裂伸长率；共轭高分子的分子量大小则会影响其导电方式，从而影响电导率。
高分子的分子量表达方式多样，包括数均分子质量、重均分子质量、粘均分子质量和Z均分子质量等。数均分子质量基于数量分数衡量分子量大小，重均分子质量基于质量分数衡量，粘均分子质量通过特性粘度计算得出，Z均分子质量则更侧重于大分子量部分的权重。这些分子量统计值的使用取决于研究侧重点。
凝胶渗透色谱法（GPC）是目前最主流的分子量测量方法，通过分离不同体积的高分子以获得数均、重均和粘均分子质量。静态光散射法适用于准确测量分子的重均分子质量，原理基于光散射与分子量的关系。质谱法则直接测定样品的绝对分子量，通过统计学方法计算数均、重均和Z均分子质量。此外，还有膜渗透压法、端基分析法、气相渗透法、沸点升高法和冰点降低法等其他测试方法。
高分子材料的分子量对其性能影响显著。研究人员应根据研究需求选择合适的分子量表征方法，以获得精确的分子量数据，进而分析和优化材料性能。
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