高分子
聚合度(degree of polymerization)
如果一條高分子鏈是一串相同珠子的項鍊,那麼聚合度就是繩上有幾顆珠子。它是以重複單元計數的鏈長——就是 (mer)n 公式裡的 n。聚合度低的短鏈是一條矮胖的小項鍊;聚合度高的長鏈則一路延伸下去。這個單一數字,是你掌握塑膠行為最重要的把手之一。
計算方法是把整條鏈的分子量除以一個重複單元的分子量。以平均分子量 280,000 g/mol 的聚乙烯為例;一個重複單元(-CH2-CH2-)重 28 g/mol,所以聚合度是 280,000 / 28 = 10,000 個重複單元。有一個地方使它成為平均值而非固定數:在任何真實批次中,鏈的長度並非全都相同,所以我們引用的是由平均分子量算出的平均聚合度。常見有兩種平均——數目平均(每條鏈同等計數)與重量平均(讓較重的鏈說話較大聲)——而重量平均永遠是兩者中較大的那個。
它之所以重要,是因為鏈長悄悄地掌控著強度、剛性、黏度與熔化行為。較長的鏈糾纏並抓住鄰居的力道更強,所以聚合度升高時,材料變得更強更韌,熔體也變得更稠、更難倒出。低於某個門檻長度,高分子只是又弱又蠟狀的固體——化學相同,卻短到無法糾纏。有一點要誠實說明:因為鏈的長度分布是一整段範圍,單一個聚合度數字掩蓋了整個分布,而那個分布的寬度(多分散性,Mw/Mn)本身就是工程師在意的性質。
分子量 210,000 g/mol、重複單元質量 42 g/mol 的聚丙烯,聚合度為 210,000 / 42 = 5,000——一條鏈裡有五千個丙烯單元。
聚合度 = 鏈分子量 / 重複單元分子量——這是一個平均值,因為各鏈長度不一。
它是平均值而非單一數值,因為真實的鏈涵蓋一段長度範圍。較長的鏈(較高聚合度)代表更高的強度與黏度;數目平均與重量平均不同,兩者之比(多分散性)本身也很重要。
又稱
另見