bài giảng điện tử phần 1 b 1 KT gia công khối lượng phân tử polymer

Bài giảng điện tử
CÔNG NGHỆ GIA CÔNG POLYMER
Phần 1.b.1: Khối lượng phân tử

PGS. TS. HUỲNH ĐẠI PHÚ

KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU.
TRUNG TÂM CNVL POLYMER
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA- ĐẠI HỌC QUỐC GIA HỒ CHÍ MINH


NỘI DUNG

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Learning outcome
Các yêu cầu đối với SV.
Giới thiệu về khối lượng phân tử polymer
Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer
Ảnh hưởng của khối lượng phân tử đến tính chất polymer.
Câu hỏi và bài tập.

2


Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer

3


Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer

4


Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer
End-group Analysis

Nguyên lý tính tốn:



Dựa vào phương pháp phân tích cộng hưởng từ hạt nhân NMR để xác định hàm lượng nhóm cuối mạch
và mắt xích cơ sở để tính tốn.

Đặc điểm:






Thiết bị có độ chính xác cực kỳ cao.
Phương pháp tính tốn có độ chính xác cao.
Polymer tan trong dung mơi.
Khả năng đo: Mn 100 - 30.000

5


Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer
End-group Analysis

6


Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer
End-group Analysis

7


Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer
End-group Analysis - Ví dụ

C. CH

A. CH3

B. CH3

 Số lượng H của nhóm cuối mạch A là 3*1.
 Số lượng H của nhóm cuối mạch B là 3*1.
 Số lượng H nhóm C có trong phân tử polymer PS là n*1
 Lưu ý là nhóm A và B do cấu trúc giống nhau nên thường có cùng vị trí peak trên kết quả phân tích
NMR

8


Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer
End-group Analysis - Ví dụ
Vị trí và diện tích peak trong kết quả phân tích H-NMR

 Vị trí xuất hiện peak đặc trưng cho liên kết C-H trong phân tử hóa học.
 Diện tích peak thể hiện hàm lượng tương đối của nguyên tử H tại liên kết C-H đặc trưng này so với liên
kết C-H khác

9


Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer
End-group Analysis - Ví dụ
Vị trí và Cường độ peak trong kết quả phân tích H-NMR
Vị trí peak đặc trưng

7.56

2.13

4.54

Diện tích peak của hàm lượng H đặc trưng
10

4.03

1


Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer
End-group Analysis - Ví dụ
Theo lý thuyết của cơng thức cấu tạo thì

 Số lượng H của nhóm cuối mạch A là 3*1.
 Số lượng H của nhóm cuối mạch B là 3*1.
 Số lượng H nhóm C có trong phân tử polymer PS là n*1
 Lưu ý là nhóm A và B do cấu trúc giống nhau nên thường có cùng vị trí peak trên kết quả phân tích
NMR

Kết quả đo thực tế:




Diện tích peak tại vị trí đặc trưng liên kết A, B là: a = 6
Diện tích peak tại vị trí đặc trưng liên kết C là: c = 26

Tính tốn: Căn cứ vào cơng thức cấu tạo và kết quả thực tế ta có thể thiết lập được tỷ lệ

 

 

n
11

Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer
End-group Analysis - Ví dụ
Theo dữ liệu thực tế đả đo thì, a = 6; c = 26. Vậy ta có
 

n = 26

Khối lượng cuối mạch bên trái polymer là:

Mạch chính polymer

1*N + 1*C + 1*C + 2*CH3 = 14+12+12+2*15 = 68
Khối lượng cuối mạch bên phải polymer là:
1*CH2 + 1*CH2 + 1*C6H5 = 14 + 14 + 77 = 105
Khối lượng mạch chính polymer là:
n*(1*CH2 + 1*CH + 1*C6H5) =
= 26*( 14 + 13 + 77) = 2.704

Khối lượng phân tử polymer là:
Cuối mạch bên trái polymer
Mn = 68 + 105 + 2.704 = 2.877

12
Cuối mạch bên phải
polymer


Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer

Light scattering
Nguyên lý tính tốn:



sử dụng mối quan hệ giữa cường độ ánh sáng bị phân tán bởi một phân tử và trọng lượng và kích thước phân tử của
nó, như được mô tả bởi lý thuyết Rayleigh.



cường độ của ánh sáng tán xạ tỷ lệ thuận với trọng lượng phân tử của phân tử

Đặc điểm:





Thiết bị có độ chính xác cực kỳ cao.
Polymer tan trong dung môi.
4
7
Khả năng đo: Mw 10 - 10

13


Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer

14

Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer

15


Các phương pháp đo khối lượng phân tử Polymer
Ultracentrifugation
Nguyên lý tính tốn:



Sự cân bằng khuếch tán của các phân tử polymer trong dung dịch polymer dưới tác dụng của lực ly tâm phụ thuộc:
khối lượng phân tử polymer.



Nồng độ hoặc gradient nồng độ được đo ở một số vị trí trong cột dung dịch để cân bằng ở các tốc độ rơto khác nhau.

Đặc điểm:





Thiết bị có độ chính xác cực kỳ cao.
Polymer tan trong dung môi.
4
7

Khả năng đo: Mw 2.10 - 10

16


Bài tập

41.54

1.53

Cho phổ đo NMR của PS, và công thức như hình trên. Tính Mn, DP?

17


Chuẩn bị

Đọc các phần tiếp theo của tài liệu trước cho bài giảng tiếp theo
Nộp bài tập vào mail:

18