光散射法测相对分子质量

1、光散射法测质均光散射法测质均 相对分子质量相对分子质量Molecular Weight Molecular Weight Distribution1、 光散射法光散射法利用光的散射性质测定利用光的散射性质测定重均分子量重均分子量第二维利系数第二维利系数A2分子尺寸（均方末端距）分子尺寸（均方末端距）光散射现象光散射现象散射散射光强的光强的影响因素？影响因素？散射光的相干性散射光的相干性o小粒子溶液小粒子溶液: 粒子尺寸比介质中光波的波长小粒子尺寸比介质中光波的波长小很多很多(小于光波长的小于光波长的1/20)n浓度很小时浓度很小时, 粒子间的散射光不相干粒子间的散射光不相干, 散射光强等散射光

2、强等于各粒子的散射光强之和于各粒子的散射光强之和o大粒子溶液大粒子溶液: 散射粒子的尺寸与介质中光波的散射粒子的尺寸与介质中光波的波长在同一数量级波长在同一数量级n浓度很小时浓度很小时, 同一粒子内部可有多个散射中心同一粒子内部可有多个散射中心, 它它们产生的散射光会发生干涉们产生的散射光会发生干涉, 称为内干涉称为内干涉n当分子量大于当分子量大于105时时, 应考虑内干涉应考虑内干涉1、小、小粒子溶液粒子溶液1）入射光是振动方向垂直于测量平面的偏振光时：）入射光是振动方向垂直于测量平面的偏振光时： 小粒子所产生的散射光强度与测量角无关。小粒子所产生的散射光强度与测量角无关。偏偏 振振 光光非

3、 偏 振 光单位单位体积溶液中溶质的散射光强为体积溶液中溶质的散射光强为:2A2A211 = cRT+ A c = cN kT+ A cMM1= N kT+ 2A ccM222042kTcI4nI r, =n rcc222042A2I4nc=n1N cr+ 2A cM高分子高分子-溶剂体系溶剂体系, 温度温度, 入射光波长都不变时：入射光波长都不变时：为定值为定值, 记为记为K2KcR1+ 2A cM2224A4nKnN c定义散射介质的瑞利比定义散射介质的瑞利比：20I r,RrI得到：得到：22Kc1+cos R12+ 2A cM在散射角为在散射角为90o时时, 散射光受杂散光的干扰最小散

4、射光受杂散光的干扰最小:290Kc1+ 2A c2RM2）入射光为自然光入射光为自然光(非偏振光非偏振光),时：时： 散射光强将随着散射角的变化而变化散射光强将随着散射角的变化而变化290Kc1+ 2A c2RM90iic0KcKR=M =c M22分子量的种类分子量的种类?c90Kc2R1M2slope = 2Aiiim MKc=2miiic MK=c2ciiimMKcV=m2VwKc=M22、大、大粒子溶液粒子溶液= BD = AB - AC= AB 1-cos光程差光程差D D为为:ABCDq qq qoomaxmin = 0 , = 0;,I r, = 180 , = , I r, =

5、 I前后向散射光强前后向散射光强不对称不对称, 可用散射可用散射因子因子P(q q )来表示来表示 222216P = 1-s sin+ = /n23 221+cos Kc11+ 2A c2RM P 21= 1+ x+ x +1- x级数展开关系级数展开关系: 2222221+cos Kc1161+s sin+ 2A c2RM23 对于高分子无规线团对于高分子无规线团:22s = h6实验测量过程中实验测量过程中, 由于散射角的改变由于散射角的改变, 散射体积也随之改变散射体积也随之改变, 因此实验测得的瑞利因子乘以因此实验测得的瑞利因子乘以sinq q 进行校正进行校正. 2222221+c

6、os Kc18h1+sin+ 2A c2sinRM92Zimm作图法作图法Y021Y=+ 2A cM 1222c0218hY=sinM9221+cos KcY2sinR实验测定一系列不同浓度溶液在不同散射角时的实验测定一系列不同浓度溶液在不同散射角时的瑞利系数瑞利系数Rq q数据处理：数据处理：o作作Y对对C的图，每一个的图，每一个值得到一条曲线，外值得到一条曲线，外推至推至C0处，得到一系列处，得到一系列(Y)C0的值；的值；o将将(Y)C0对对sin2 /2作图，得到一条直线，直作图，得到一条直线，直线的截距为线的截距为1/M，斜率为，斜率为 ；o作作Y对对sin2 /2 的图，每一个的图

7、，每一个C值得到一条曲值得到一条曲线，外推至线，外推至0处，得到一系列处，得到一系列(Y) 0的值的值;o将将(Y) 0对对C作图，得到一条直线，直线的作图，得到一条直线，直线的截距为截距为1/M，斜率为，斜率为2A2。22289hM 212YA CMq 222218sin.92ChYMMq数据记录表数据记录表数据处理表数据处理表2、测试、测试浓度示差折光指数仪示意图1）浓度示差折光指数仪 光 源 系 统 准 直 系 统 散 射 池 测 量 系 统可测：样品的折光指数；不同浓度的待测样在不同散射角下的散射光强的电信号。2、测试、测试2）小角激光光散射仪(low angle laser ligh

8、t scattering ,LASLS)测试：溶液的Relay因子。优势：小角度(2-7) 时可以省去角度外推。3)实验步骤 配制4-5个不同浓度的聚合物稀溶液； 使用LALLS测定纯溶剂和每个溶液的R值； 使用折光指数仪测定不同浓度溶液的 n， 以 n /c对c作图，外推至c0，得到dn/dc值； 以dn/dc计算出k值； 以kc/R对c作图，得到一直线： 截距为1/Mw,斜率为2A2。2224A4nKnN c021Y=+ 2A cM3 3、影响因素、影响因素 溶液中的灰尘会产生强烈的光散射，严重干扰聚合物溶液光散射的测量。溶液除尘是光散射的关键。4 4、光散射法的应用、光散射法的应用 4.

9、1测定相对分子质量、第二维利系数、均方末端距 4.2 与GPC联机使用 把GPC仪与光散射仪连用，由光散射仪连续测定聚合物样品中各个级别的相对分子质量，由GPC仪中的浓度示差检测各个级别的浓度，就可以得到聚合物的各种平均相对分子质量。LASSA-GPC联机测定聚合物的相对分子质量4.3 粘度方程中、的测定光散射法标定聚合物的K, 值 = KM lg= lgK + lgM4.4 测定聚合物的组成不同组成比的嵌段共聚物的折光指数是不同组分折光指数部分的加和。(dn/dc)0=XA(dn/dc)A+XB(dn/dc)B A+BAB共聚物共混物如何如何鉴别鉴别4.5 研究结晶性聚合物的结构形态（LASLS）PBS试样LASLS散射图样PBA试样LASLS散射图样拉伸前PP薄膜拉伸后拉伸后PP薄膜薄膜类 型方 法适用范围分子量意义类型化学法端基分析法3104以下绝对热力学法冰点降低法5103以下相对沸点升高法3104以下相对气相渗透法3104以下相对膜渗透法21041106