E1 Structure de la chaîne : poids moléculaire et distribution

Topique

Dans ce polymère, contrairement à un matériau dont l'unité structurale pertinente est l'atome individuel, l'unité pertinente est la chaîne moléculaire entière. De plus, cette chaîne moléculaire ne possède pas une longueur fixe unique ; au contraire, les différentes chaînes moléculaires de ce polymère présentent une distribution de longueurs : certaines chaînes sont plus longues et d'autres plus courtes au sein de cette même distribution. Cette distribution des longueurs de chaîne est résumée, afin de caractériser ce polymère, par deux moyennes de masse moléculaire distinctes : la masse moléculaire moyenne en nombre, qui attribue le même poids à chaque chaîne moléculaire indépendamment de sa longueur, et la masse moléculaire moyenne en poids, qui attribue le même poids à chaque chaîne moléculaire en fonction de sa propre masse, de sorte que les chaînes moléculaires les plus longues ont un poids plus important dans la seconde moyenne que dans la première.

Le rapport entre la masse moléculaire moyenne en poids et la masse moléculaire moyenne en nombre définit l'indice de polydispersité de ce polymère : plus la distribution des longueurs de chaîne est large, plus ce rapport s'éloigne de l'unité, car les chaînes moléculaires les plus longues, dans cette large distribution, augmentent la masse moléculaire moyenne en poids beaucoup plus qu'elles n'augmentent la masse moléculaire moyenne en nombre. Une distribution plus étroite des longueurs de chaîne, où toutes les chaînes moléculaires de ce polymère présentent des longueurs plus similaires, rapproche cet indice de polydispersité de l'unité.

Par conséquent, ce modèle, avec sa distribution des longueurs de chaîne et les deux moyennes de masse moléculaire initiales, utilise également la masse moléculaire moyenne en nombre pour déterminer le degré de polymérisation de ce polymère – le nombre moyen d'unités répétitives constituant chaque chaîne moléculaire dans cette distribution : plus la masse moléculaire moyenne en nombre est élevée, plus chaque chaîne moléculaire contient d'unités répétitives en moyenne, et par conséquent, plus le degré de polymérisation est élevé. Cette même masse moléculaire moyenne et ce même indice de polydispersité sont ceux que la méthode expérimentale décrivant un autre modèle de cet ensemble mesure directement à partir de la taille hydrodynamique de ces chaînes moléculaires, et sont également, inversement, ceux que réduit le clivage aléatoire des chaînes qui décrit un autre modèle d'application de cet ensemble, en coupant chacune de ces chaînes moléculaires en chaînes moléculaires plus courtes au sein de cette même distribution.

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