Dispersità: indice di polidispersione e peso molecolare

La dispersità Đ in passato indicata come indice di polidispersione (PDI) è utilizzata come misura dell’uniformità di distribuzione dei pesi molecolari in un determinato polimero.

Anche gli omopolimeri più semplici, infatti, hanno un diverso numero di unità ripetitive. Pertanto, a differenza dei composti a basso peso molecolare, i polimeri non presentano una massa molare definita.

Il peso molecolare del polimero è definito quindi come una distribuzione piuttosto che un numero specifico perché la polimerizzazione avviene in modo tale da produrre diverse lunghezze di catena.

Il peso molecolare medio ponderale e il peso molecolare medio numerico sono due modi in cui si può caratterizzare il peso molecolare del polimero.

La determinazione può essere fatta utilizzando tecniche come la cromatografia a permeazione di gel, misurazioni della diffusione della luce e misurazioni della viscosità.

 Peso molecolare e dispersità

La prima grandezza da introdurre è quello il peso molecolare medio numerale o numerico Mn definito come la media dei pesi delle catene polimeriche:

Mn = Σ(i) NiMi/ Σ(i)Ni

Dove Mi è il peso molecolare e Ni il numero di catene.

Il peso molecolare medio ponderale  Mw  è definito come:

Mw = Σ(i) NiMi2/ Σ(i)NiMi

La dispersità è definita come:

Đ = Mw / Mn

ed è quindi un numero adimensionale. La dispersità è un fattore importante per determinare le proprietà dei polimeri come le prestazioni complessive, la lavorabilità, l’autoassemblaggio e il comportamento reologico.

Essa  varia in base al meccanismo di polimerizzazione ed è  influenzata dalle condizioni di reazione.

Ottenimento di polimeri a dispersità prestabilita

L’ ottenimento di polimeri a dispersità prestabilita ha portato allo sviluppo di vari metodi chimici e ingegneristici per mirare a valori di dispersione prestabiliti.

La miscelazione di polimeri è l’approccio più utilizzato che utilizza polimeri con diversi pesi molecolari da miscelare in rapporti prestabiliti. I polimeri sono tutti ad alta dispersione se sintetizzati mediante polimerizzazione radicalica e a bassa dispersione quando sono impiegate strategie di polimerizzazione controllata.

Lo  svantaggio principale di questa metodologia è che si devono sintetizzare un gran numero di polimeri  che devono essere purificati prima della miscelazione, rendendo così il processo lungo e dispendioso. Per mirare a distribuzioni più continue con intervalli di dispersione molto più ampi, sono recentemente emerse strategie alternative come la regolazione della velocità di aggiunta dell’iniziatore nei metodi di polimerizzazione controllata

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