測定原理
許多聚合反應使產物分子鏈的一端(如自由基聚合歧化終止反應)或兩端(如開環聚合)具有特殊的基團,如羥基、羧基、氨基等。如果這些基團與分子鏈其餘部分化學結構不相同、而具有可化學分析性質,或者具有放射性時,可用滴定或其他分析方法定量分析其數目。這樣,通過測定這些具有確定化學結構的聚合物試樣末端基團的數量就可得到分子鏈數目,從而計算分子量。
測定方法
假如已知聚合物的化學結構,並且高分子鏈末端帶有用化學定量分析可確定的基團,則確定末端基團的數目就可確定已知質量的樣品中的分子鏈的數目。所以用端基分析法測定的是數均分子量。
例如聚己內醯胺(尼龍6),線性分子鏈的一端為氨基,另一端為羧基,所以用酸鹼滴定法來確定氨基或羧基,就可知道試樣中高分子鏈的數目,從而計算出聚合物的分子量M。
M = m/n
式中 m——試樣的質量;n——聚合物物質的量。
顯然,試樣的分子量越大,單位質量聚合物所含端基數就越少,測定準確度就越差。當分子量達到2~3萬時,一般容量法的實驗誤差已達到20%左右,所以端基分析法只適用於測定分子量在3萬(3*10^4)以下聚合物的數均分子量。
假如高分子有交化或交聯,或在實驗過程中導致端基數目與分子鏈數目不確定時,就不能得到真正的分子量。
對於多分散聚合物試樣,用端基分析法測定的分子量是該聚合物試樣的數均分子量。
套用
端基分析法因其直接性,廣泛套用於分子量的測定,尤其是和其他方法聯合時可用於研究聚合物的結構。例如,胡繼文等通過原子轉移自由基聚合製備了結構確定且分子量分布窄的光學活性PMALM-b-PSF-b-PMALM三嵌段共聚物,分別採用端基分析、核磁共振、尺寸排除色譜等方法表征其分子量。其中端基分析是端羥基滴定,具體是用一定量的乙酐/吡啶乙醯化試劑將聚碸端羥基醯化,再將剩餘的乙酐水解,在酚酞指示下用NaOH的甲醇標準液滴定乙酸,由此測定、計算聚合物的數均分子量,與通過其他方法得到的結果相當。