21.16 : Peso molecolare dei polimeri a crescita graduale

La polimerizzazione a crescita graduale coinvolge monomeri bifunzionali o multifunzionali. I monomeri bifunzionali reagiscono per formare polimeri a crescita graduale lineare, mentre i monomeri multifunzionali reagiscono per formare polimeri non lineari o ramificati.

Poiché la polimerizzazione a crescita graduale comporta la condensazione graduale dei monomeri, alla fine anche il peso molecolare aumenta. Di conseguenza, si ottengono polimeri ad alto peso molecolare nelle fasi finali della polimerizzazione, dove è stato consumato il 99% dei monomeri.

Il grado della reazione può essere ottenuta dall'equazione di Carothers.

Qui, X_n rappresenta la lunghezza media della catena, P indica il grado della reazione, N_0 è il numero di molecole all'inizio della polimerizzazione e N è il numero di molecole rimaste nella reazione dopo un certo tempo.

L'equazione sopra mostra che nella polimerizzazione a crescita graduale è necessaria un'elevata conversione del monomero per ottenere un elevato grado di polimerizzazione.

L'indice di polidispersità (PDI) è una misura dell'ampiezza della distribuzione del peso molecolare in un dato campione di polimero. Il PDI di un polimero è il rapporto tra il peso e la media numerica del peso molecolare del polimero. Il PDI è unitario se tutte le molecole del polimero hanno la stessa dimensione.

Nel caso dei polimeri a crescita graduale, il PDI è 2, indicando un'ampia distribuzione del peso molecolare.