利用时域核磁共振（TD-NMR）测定聚合物分子量分布

了解聚合物的分子量及其分布对于理解聚合物的性质与性能（如聚合物尺寸和链构象）至关重要。色谱法是一种众所周知的适用于测定分子量分布的方法。然而，该方法需要特殊的样品制备、大量的溶剂，并且耗时较长。

采用脉冲场梯度（PFG）的时间域核磁共振（TD-NMR）已被证明是一种强大的、非破坏性的方法，可通过扩散系数获取分子量及其分布信息。该方法易于常规实施，因为其样品制备简单，溶剂选择灵活，且操作温度范围广泛。

使用配备脉冲场梯度的MQC-R仪器，在重水（D₂O）中测得的稀释单分散聚乙二醇（PEG）标准品（分子量范围为1,970至21,300 mg.mol⁻¹）的扩散系数数据如图所示。单分散PEG的对数信号强度随梯度强度（g）增加而衰减，遵循单指数趋势，如图（a）中的最小均方拟合虚线所示。因此，每个单分散PEG样品均表现为单一的扩散系数，与预期一致。

对于多分散聚合物，将获得多指数衰减，表明存在多个扩散系数。在这种情况下，使用基于逆拉普拉斯变换（ILT）的数值方法来确定扩散系数分布曲线。此外，在稀释条件下，扩散系数（D）与分子量（Mw）之间的关系遵循方程 D=kMw⁻α。

图（b）显示了单分散PEG样品的log-D与log-M_w之间的线性相关性。通过在稀释条件下对一组单分散聚合物标准品建立D与M_w之间的校准曲线，可以确定与聚合物类型相关的比例参数（k和α）。一旦确定了参数k和α，便可以从未知多分散聚合物的扩散系数分布中推导出其分子量分布。此外，基于弛豫的其他方法也可用于MQC-R仪器，以测量聚合物的其他性质，如非晶/结晶含量、交联密度以及氟聚合物中的氟含量。

点击文末“阅读原文”查看更多内容