Das Polymermolekulargewicht (MW) ist die Molekülmasse einer Polymerkette. Während kleine Moleküle gleicher Elementzusammensetzung alle das gleiche Molekulargewicht aufweisen, weisen Polymerketten unterschiedliche Eigenschaften auf. Diese Ketten werden aus mehreren kleinen Molekülen zusammengesetzt, die das mechanische Verhalten des Polymers verändern und sein Molekulargewicht verzerren können. Dies macht die Bestimmung eines konsistenten Molekulargewichts für synthetische Polymerketten nahezu unmöglich. Als solches wird eine Glockenkurvenverteilung verwendet, um Polymermolekulargewichte zu bestimmen und einen Durchschnittswert für synthetische Polymerketten zu finden.

Drei verschiedene Molekulargewichtsmittel werden verwendet, um einen numerischen Wert für die Molekulargewichtsverteilung von Polymerketten zuzuschreiben:

• Das zahlenmittlere Molekulargewicht (Mn), das den niedrigsten Teil des Molekulargewichts der Probe beschreibt;
• Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw), das den Durchschnitt beschreibt, der dem Zentrum der Glockenkurve am nächsten liegt;
• Das Z-mittlere Molekulargewicht (Mz), das den höchsten Molekulargewichtsanteil der Probe beschreibt.

Die Bedeutung des Polymermolekulargewichts

Die physiochemischen Eigenschaften eines Polymers hängen vollständig vom Molekulargewicht und seiner Verteilung in der Polymerkette ab. Konsistenz ist für zahlreiche Hersteller in so unterschiedlichen Branchen wie der Pharma-, Biotech-, Pharma- und Erdölindustrie von entscheidender Bedeutung. Die Eigenschaften kommerzieller Polymere hängen auch vom Molekulargewicht der zu ihrem Aufbau verwendeten Ketten ab. Produkte wie Autoteile und Lebensmittelverpackungen sind auf duktile Materialien angewiesen, die eine gute plastische Verformung aufweisen, um dem rauen täglichen Gebrauch standzuhalten.

Polymere Materialien sind grundsätzlich vielfältig. Solche, die aus einer geringen Anzahl wiederholter Einheiten, also niedrigem Molekulargewicht, bestehen, neigen dazu, weiche oder sogar fluidische Eigenschaften mit geringer mechanischer Festigkeit zu zeigen. Umgekehrt zeigen größere Ketten mit erhöhtem Molekulargewicht feste Eigenschaften mit erheblich verbesserter physikalischer Integrität gegenüber ihren kürzeren Kettengegenstücken.

Diese Eigenschaften können die Erweichungs- und Schmelzpunkte eines polymeren Produkts, seine Lösungs- und Schmelzviskosität sowie seine Elastizität bestimmen.

Bestimmung des Polymermolekulargewichts

Das Molekulargewicht wird bestimmt, indem die Masse jeder nachfolgenden Wiederholungseinheit in der Polymerkette multipliziert wird, bevor die Masse einer der Endgruppen addiert wird. Dieses liefert eine Strecke der Werte, die verwendet werden, um die Molekulargewichtsverteilung des Materials herzustellen. Das durchschnittliche Molekulargewicht ist der allgemeinste Wert des Verdienstes für Hersteller, aber die Molekulargewichte des niedrigen und hohen Anteils sind auch für das Verstehen der gesamten Verteilungskurve und die Festlegung der breiteren Eigenschaften des Polymers wichtig.

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Die Verarbeitungseigenschaften polymerer Materialien werden weitgehend durch ihre Molekulargewichtsverteilung bestimmt, wobei engere Verteilungskurven typischerweise auf verbesserte mechanische und Verarbeitungseigenschaften im Vergleich zu breiteren Verteilungen hindeuten. Dies liegt an den plastifizierenden Effekten des niedrigen Molekulargewichtsanteils, der das Material erweicht, während der hohe Anteil überproportional zur Schmelzviskosität beiträgt.

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