21.16 : Poids moléculaire des polymères à croissance échelonnée

La polymérisation par croissance par étapes implique des monomères bi ou multifonctionnels. Les monomères bifonctionnels réagissent pour former des polymères à croissance par étapes linéaires, tandis que les monomères multifonctionnels réagissent pour former des polymères non linéaires ou ramifiés.

Comme la polymérisation par croissance progressive implique une condensation progressive des monomères, le poids moléculaire finit également par s'accumuler. Par conséquent, des polymères de haut poids moléculaire sont obtenus aux dernières étapes de la polymérisation, où 99 % des monomères ont été consommés.

L'étendue de la réaction peut être obtenue à partir de l'équation de Carothers.

Ici, X^n décrit la longueur moyenne de la chaîne, P décrit l'étendue de la réaction, N^0 est le nombre de molécules au début de la polymérisation et N est le nombre de molécules restant dans la réaction après un certain temps.

L'équation ci-dessus montre que dans la polymérisation par croissance progressive, une conversion élevée des monomères est nécessaire pour atteindre un degré élevé de polymérisation.

L'indice de polydispersité (PDI) est une mesure de l'étendue de la distribution du poids moléculaire dans un échantillon de polymère donné. Le PDI d'un polymère est le rapport entre le poids et la moyenne numérique du poids moléculaire du polymère. Le PDI est égal à l'unité si toutes les molécules de polymère sont de même taille.

Dans le cas des polymères à croissance échelonnée, le PDI est de 2, indiquant une large distribution du poids moléculaire.