[發明專利]利用量熱分析測算結晶性聚合物分子量及其分布的方法

有效

• 申請號: 201710013820.8
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN107044994B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 陳雙俊
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G01N25/04
• 分類號: G01N25/04;G01N25/14
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 郭百濤

本發明公開了一種利用量熱分析測算結晶性聚合物分子量及其分布的方法，該方法可簡單易行的測算結晶性聚合物分子量及其分布。該方法包括以下步驟：1)利用通用差示掃描量熱儀對結晶性聚合物進行量熱分析，得到結晶性聚合物的結晶動力學和熔融熱力學數據；2)對降溫曲線進行數學處理和數據分析，得到成核階段末期明確對應的相對結晶度X_tN；3)對升溫曲線進行數學處理，將結晶性聚合物的熔融曲線變成數均分子量M_i的質量分數曲線，再得到數均分子量4)將多分散聚合物按照摩爾數分成多等份，根據X_tN平均值和起始值，得到不同分子量級分所對應的算出不同級分的數均分子量，再計算平均值得到重均分子量，再計算得到分子量分布多分散系數PDI。

技術領域

本發明涉及一種測算聚合物分子量及其分布的方法，更具體地說涉及一種利用量熱分析測算結晶性聚合物分子量及其分布的方法。

背景技術

聚合物的分子量及其分布對其物理性質或加工性能等多方面具有影響，是聚合物應用于科學研究、工業生產中最為重要的結構參數。目前通用測試分子量的方法基本上都是采用溶劑將聚合物進行溶解后形成稀溶液，通過測定端基數量、冰點、沸點、蒸汽壓、滲透壓等性質進行數均分子量的測定，或采用小角X射線或激光散射測定重均分子量，或測定粘度來確定粘均分子量，還包括基質輔助激光解吸/離子化飛行時間質譜(中國專利200410100203)等一些其他的表征手段。測量聚合物分子量分布的方法主要是通過沉淀、溶解或溶液體積排除分級后測定多個級分的分子量，算出多種不同類型平均分子量后，算多分散系數PDI。對于低溫下難以溶解或不容易找到合適溶劑的高分子體系，可以用高溫凝膠滲透色譜(HTGPC)系統來進行分子量及其分布的測定。這些需要溶解后測定分子量及其分布的方法可以統稱為溶液法。無需溶解能夠測定聚合物分子量的方法，或稱為熔體法，現階段主要是零切粘度(η₀)方法，在臨界纏結分子量以下，η₀與聚合物分子量是1-1.6指數關系；而在臨界纏結分子量以上，η₀與聚合物分子量是3-3.4指數關系，據此可給出聚合物分子量及其分布。但引入支鏈、星型結構或共聚基團或添加劑體系將影響整體流變性能，進而影響熔體的零切粘度，因此該方法進行分子量的測定，其實驗結果的可重復性和準確性存在較大的疑問，并不是聚合物分子量及其分布的通用定量測定方法。

差示掃描量熱儀(DSC)是一種用來表征各種材料熱行為的常見儀器，在聚合物領域可以測定高分子玻璃化轉變溫度、結晶和熔融溫度、結晶度和氧化誘導期等，可以進行交聯/固化、結晶動力學等研究。聚合物內部大部分大分子能夠通過規則分子排列形成的具有一定結晶度和熔點的聚合物定義為結晶性聚合物。基于平均場理論，結晶性聚合物的兩端基可看成是線性主鏈的稀釋劑，其熔點與聚合度存在如下關系：

其中參數分別為T_m,分別是聚合物的熔點和平衡熔點。氣體常數R，每摩爾重復單元的熔融熱ΔH_u均為常數，P_n是聚合物的數均聚合度。該公式雖然能夠說明熔點與聚合度的理論對應關系，卻難以用于實際測量，主要是由于熔體中的鏈構象、熱力學行為與平均場模型有偏差，造成計算結果與實際數據差別較大，目前尚未有任何文獻和專利報道使用通用量熱分析儀來測算聚合物的分子量及其分布。對于市場上大量使用的大部分結晶性聚合物而言，由于結晶后的聚合物晶格能束縛能量較高，特別是非極性或弱極性結晶性聚合物難以在室溫下溶解，一般采用高溫凝膠滲透色譜進行分子量測定，測試成本高昂，儀器的維護難度較大，出現故障的概率非常高，配件消耗大。因此需要研發一種新的方法以解決現有技術中存在問題與不足。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在問題與不足，提供一種利用量熱分析測算結晶性聚合物分子量及其分布的方法，該方法可簡單易行的測算結晶性聚合物分子量及其分布。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明的利用量熱分析測算結晶性聚合物分子量及其分布的方法，其包括以下步驟：