材料学中的聚合物分析


 通过NMR进行聚合物分析

聚合物科学家面临的挑战之一是分子量的(平均链长)测定。虽然通常使用膜渗透压测定法、凝胶渗透色谱法、粘度分析和质谱法来测定分子量,但这些技术可能很耗时,对于所涉及的分子量范围不准确或需要专门的仪器。NMR端基分析提供了一种简单的替代方法,使用了许多分析实验室中常见的仪器。此外,NMR分析还可用于精确测定各种共聚物分子的单体比例。

Sigma-Aldrich公司的科学家通过1H NMR端基分析,对Mn值在3000以下的聚合物进行常规测定数均分子量(Mn)。仪器的灵敏度和随后检测端质子的能力将决定可测量上限。该方法依赖于几个简单的需求。

  • NMR可将可识别的端基质子与重复单体基团质子区分开来
  • 端基质子和单体质子的精确整合
  • 单体配方重量 知识

一旦确定了端基上的质子与聚合物链上的质子的比值,利用NMR,可以应用简单的数学公式生成Mn值。

下面的例子说明了这种方法:

 通过NMR进行聚合物分析

 通过NMR进行聚合物分析

1) 计算,每个质子的积分:

定位端基质子的信号(ca.5.86.2和6.4 ppm)

 

i每质子积分  = 
乙烯质子积分之和

两个基端乙烯的质子数量
   
   =  10.00 + 9.66 + 10.17
6
   
   =  4.97每质子

 

2)计算,重复单体单元数,n:

定位OCH2CH2质子信号(ca. 3.6, 3.7 & 4.3 ppm)   

 

n  = 
(亚甲基质子积分之和)/甲基质子的数量

{以前计算的每个质子值的积分}
   
   =  (20.79 + 151.87) / 4
4.97
   
   =  8.69重复单体单元,n

 
3) 计算,Mn:

Mn  = 

(FW端基)+(FW重复单元)(n)

   
   =  (55.06 + 71.60) + (44.05)(8.69)
   
   =  509

 



 通过NMR分析共聚物

1H NMR也是计算共聚物中单体比例的有用工具。如下面的例子所示,这种方法即使在重复单位质子信号重叠的情况下也可以使用,只要存在一个来自重复单位的清晰可辨信号即可。

通过NMR分析共聚物

通过NMR分析共聚物

 

1) 计算,丙二醇的相对摩尔数(PG):

定位代表甲基(CH3)质子的信号。

 

聚丙烯的相对摩尔数  = 
甲基质子积分

甲基团质子的数量
   
   =  30.00
3
   
   =  10.00相对摩尔PG

 

 

2)计算,乙二醇(EG)的相对摩尔数:

注:在3.0-4.0ppm区域中,有3个PG质子信号(代表丙二醇CH&CH2基团),与同一区域中的乙二醇亚甲基(CH2)质子重叠。这3个PG质子的积分将等于代表3个先前确定的丙二醇甲基(CH3)质子的积分。为了确定EG单位的摩尔比,必须从3.0-4.0 ppm区域总积分中减去PG积分。 

定位亚甲基质子的信号(在3.2和3.7 ppm之间)

EG的相对摩尔数  = 
CH总和2质子积分-CH3质子积分

EG质子的数量
   
   =  (31.50 + 18.76 + 13.10) – 30.00
4
   
   =  8.34相对摩尔数

 

3)计算,乙二醇摩尔百分比:

 

EG摩尔百分比  = 
相对EG摩尔数x 100%

相对EG摩尔数+相对PG摩尔数
   
   =  8.34 x 100%
8.34 + 10.00
   
   =  45.5摩尔百分比的乙二醇l

 



 产品信息

 

产品名称 产品编号
聚(乙二醇)二丙烯酸酯 437441
聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)平均Mn~5,800) 435465