Le poids moléculaire du polymère (MW) est la masse moléculaire d’une chaîne polymère. Alors que les petites molécules de même composition élémentaire présentent toutes le même poids moléculaire, les chaînes polymères présentent des caractéristiques différentes. Ces chaînes sont composées de multiples petites molécules qui peuvent modifier le comportement mécanique du polymère et fausser son poids moléculaire. Cela rend presque impossible la détermination d’un poids moléculaire cohérent pour les chaînes de polymères synthétiques. En tant que tel, une distribution de courbe en cloche est utilisée pour déterminer les poids moléculaires des polymères et trouver une valeur moyenne pour les chaînes de polymères synthétiques.
Trois moyennes de poids moléculaire distinctes sont utilisées pour attribuer une valeur numérique à la distribution de poids moléculaire des chaînes polymères:
- Le poids moléculaire moyen en nombre (Mn), qui décrit la partie la plus faible du poids moléculaire de l’échantillon;
- Le poids moléculaire moyen en poids (Mw), qui décrit la moyenne la plus proche du centre de la courbe en cloche;
- Le poids moléculaire moyen Z (Mz), qui décrit la partie la plus élevée du poids moléculaire de l’échantillon.
L’importance du poids moléculaire du polymère
Les propriétés physiochimiques d’un polymère dépendent entièrement du poids moléculaire et de sa distribution dans toute la chaîne du polymère. La cohérence est essentielle pour de nombreux fabricants dans des secteurs aussi variés que l’industrie pharmaceutique, la biotechnologie, le contentieux et l’industrie pétrolière. Les propriétés des polymères commerciaux dépendent également du poids moléculaire des chaînes utilisées dans leur construction. Les produits tels que les pièces automobiles et les emballages alimentaires dépendent de matériaux ductiles qui présentent une bonne déformation plastique pour résister à une utilisation quotidienne robuste.
Les matériaux polymères sont fondamentalement variés. Ceux constitués d’un faible nombre d’unités répétées, donc de faible poids moléculaire, ont tendance à présenter des propriétés molles voire fluidiques avec peu de résistance mécanique. Inversement, les chaînes plus grandes avec un poids moléculaire accru présentent des propriétés solides avec une intégrité physique considérablement améliorée par rapport à leurs homologues à chaînes plus courtes.
Ces propriétés peuvent déterminer les points de ramollissement et de fusion d’un produit polymère, sa viscosité en solution et à l’état fondu et son élasticité.
La détermination du poids moléculaire du polymère
Le poids moléculaire est déterminé en multipliant la masse de chaque unité répétitive suivante dans la chaîne polymère, avant d’ajouter la masse de l’un ou l’autre groupe d’extrémité. Cela fournit une gamme de valeurs qui sont utilisées pour établir la distribution du poids moléculaire du matériau. Le poids moléculaire moyen est la valeur de mérite la plus courante pour les fabricants, mais les poids moléculaires des parties faibles et élevées sont également importants pour comprendre l’ensemble de la courbe de distribution et établir les caractéristiques plus larges du polymère.
En savoir plus: Poids moléculaires typiques des polymères courants
Les propriétés de traitement des matériaux polymères sont largement déterminées par leur distribution de poids moléculaire, les courbes de distribution plus étroites suggérant généralement des propriétés mécaniques et de traitement améliorées par rapport à des distributions plus larges. Cela est dû aux effets plastifiants de la faible masse moléculaire de la partie qui ramollit le matériau, tandis que la partie élevée contribue de manière disproportionnée à la viscosité à l’état fondu.
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