光散射法测相对分子质量

1 Yθ0 = M+2A2c
Yc 0=M 118π 92λh22sin2θ 2
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Rq
Y


1+ cos2θ 2sinθ

Kc Rθ
数据处理：Yq
1 M2A2C
Y C
M 198 M2 h22sin2
浓度很小时, 粒子间的散射光不相干, 散射光强等 于各粒子的散射光强之和
大粒子溶液: 散射粒子的尺寸与介质中光波的 波长在同一数量级
浓度很小时, 同一粒子内部可有多个散射中心, 它 们产生的散射光会发生干涉, 称为内干涉
当分子量大于105时, 应考虑内干涉
1、小粒子溶液
1）入射光是振动方向垂直于测量平面的偏振光时：
光散射法标定聚合物的K, α值
4.4 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+B
AB
共聚物 共混物
如何 鉴别
4.5 研究结晶性聚合物的结构形态（LASLS）
为定值, 记为K
=
4π2 NAλ4
n2
n2 c
I0 r2

c M 1 +2A2c
定义散射介质的瑞利比： Rθ

r2
I
r,θ
I0
得到：
Kc
Rθ

1 M
+ 2A2c
K

4π2 NAλ4
n2

n2 c
2）入射光为自然光(非偏振光),时：
散射光强将随着散射角的变化而变化
光散射法测质均 相对分子质量
Molecular Weight Molecular Weight Distribution
1、 光散射法
利用光的散射性质测定 光散射现象
重均分子量 第二维利系数A2
散射光强的 影响因素？
分子尺寸（均方末端距）
散射光的相干性
小粒子溶液: 粒子尺寸比介质中光波的波长小 很多(小于光波长的1/20)
小粒子所产生的散射光强度与测量角无关。
非偏振光
偏振光
单位体积溶液中溶质的散射光强为:
Π=cRTM 1 +A2c=cNAkTM 1 +A2c Πc =NAkTM 1 +2A2c
Ir,θ=λ44πr22
n2nc2
kTcI0 Π
c
高分子-溶剂体系, 温度, 入射光波长都不变时：
对于高分子无规线团: s 2 = h2 6
实验测量过程中, 由于散射角的改变, 散射体积也随之改变,
因此实验测得的瑞利因子乘以sinq 进行校正.
Zimm作图法
Y
1 + 2 s c io n s θ 2 θ K R θ cM 1 1 + 8 9 π 2λ h 2 2sin 2θ 2 + 2 A 2 c
Kc 1+cos2θ
Rθ

M1 +2A2c

2

在散射角为90o时, 散射光受杂散光的干扰最小:
Kc 2R90

1 M
+
2A2c
Kc 1
Kc
2R90 M + 2A2c
2 R 90
分子量的种类?
1
slope=2A2
M
c
R 90c 0=K 2cM=K 2
ciM i =
K 2
不对称, 可用散射
因子P(q )来表示
Pθ=1-316λπ 22s2sin2θ 2+ λ=λ/n
1+c2os2θK Rθ cM 1P1θ+2A2c
级数展开关系: 1 =1+x+x2+ 1-x
1 + c 2 o s2 θ K R θ cM 1 1 +3 1 6 λ π 2 2s2sin 2θ 2 + 2 A 2 c
q... 2
①作Y对C的图，每一个θ值得到一条曲线，外
推至C＝0处，得到一系列(Y)C→0的值；
②将(Y)C→0对sin2 θ/2作图，得到一条直线，直
线的截距为1/M，斜率为
82 9M
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h2
2
；
③作Y对sin2 θ/2 的图，每一个C值得到一条曲
线，外推至θ＝0处，得到一系列(Y) θ→0的值;
测试：溶液的Relay因子。 优势：小角度(2º-7º) 时可以省去角度外推。 。
3)实验步骤
① 配制4-5个不同浓度的聚合物稀溶液；
② 使用LALLS测定纯溶剂和每个溶液的Rθ值； ③ 使用折光指数仪测定不同浓度溶液的△ n，
④ 以△ n /c对c作图，外推至c→0，得到dn/dc值；
⑤ 以dn/dc计算出k值；
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α、κ的测定
[η] = KM α lgη=lgK+α lgM
c
ci Mi ci
= K c
mi V
Mi
= Kc
2

mi V
2
mi Mi = K c M w
mi
2
2、大粒子溶液
A
DB
q
q
C
光程差D为:
Δ= BD= AB- AC
= AB1-cosθ
θ=0o,Δ=0; θ,Δ,Ir,θ前后向散射光强
θ=180o,Δ=Δmax,I r,θ=Imin
④将(Y) θ →0对C作图，得到一条直线，直线的 截距为1/M，斜率为2A2。
数据处理表
数据记录表
2、测试
1）浓度示差折光指数仪
浓度示差折光指数仪示意图
①光源系统 ②准直系统 ③散射池 ④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
2）小角激光光散射仪(low angle laser light scattering ,LASLS)
⑥ 以kc/Rθ对c作图，得到一直线：
截距为1/Mw,斜率为2A2。
1 Yθ0 = M+2A2c
K

4π2 NAλ4
n2

n2 c
3、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、光散射法的应用
4.1测定相对分子质量、第二维利系数、均方末端距