
【機】 average molecular weight
平均分子量(Average Molecular Weight)是高分子化學中描述聚合物分子量分布特征的核心參數,指混合物内不同分子量分子的統計平均值。根據統計方法不同,主要分為數均分子量($M_n$)和重均分子量($M_w$)兩類,其計算公式分别為:
$$ M_n = frac{sum N_i M_i}{sum N_i} $$
$$ M_w = frac{sum N_i M_i}{sum N_i M_i} $$
其中$N_i$表示第i種分子的數量,$M_i$為對應分子量。這種差異導緻$M_w$值總大于$M_n$,兩者的比值(多分散指數PDI)可反映分子量分布的寬窄。
在工業應用中,平均分子量直接影響材料性能。例如橡膠的彈性模量主要受$M_n$控制,而熔體強度則與$M_w$相關。美國化學會(ACS)發布的聚合物表征指南明确指出,凝膠滲透色譜法(GPC)是目前測量分子量分布的金标準方法。
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)建議,學術論文中必須明确标注使用的平均分子量類型。英國皇家化學會(RSC)的術語數據庫特别強調,對嵌段共聚物等複雜體系需結合多種平均方法進行聯合分析。
平均分子量是高分子化合物的重要參數,用于描述由不同鍊長分子組成的混合物的分子量統計平均值。由于高分子材料中分子鍊長度不均一,需通過不同的平均方法表征其整體特性,主要類型包括:
數均分子量(( M_n ))
所有分子分子量的算術平均值,計算公式為:
$$ M_n = frac{sum N_i M_i}{sum N_i} $$
其中( N_i )為分子數為( i )的分子數目,( M_i )為其分子量。它對低分子量部分更敏感,常用于計算聚合度。
重均分子量(( M_w ))
按分子質量加權的平均值,公式為:
$$ M_w = frac{sum N_i M_i}{sum N_i M_i} $$
大分子量分子對結果影響更大,與材料力學性能(如粘度、強度)相關性更強。
粘均分子量(( M_v ))
通過特性粘度測量得到,公式為:
$$ M_v = left( frac{sum N_i M_i^{1+alpha}}{sum N_i M_i} right)^{1/alpha} $$
其中( alpha )為Mark-Houwink方程參數,常用于關聯溶液黏度與分子量。
Z均分子量(( M_z ))
更高階的加權平均,公式為:
$$ M_z = frac{sum N_i M_i}{sum N_i M_i} $$
對極高分子量組分敏感,用于研究分子量分布的寬尾部分。
應用意義:
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