聚合物是一類重要的化學物質(zhì)，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括醫(yī)學、材料科學、電子工程、涂料等。
然而，不同聚合物分子的分子量分布會影響其性質(zhì)和應(yīng)用效果，因此聚合物分散性指數(shù)（pdi）成為了描述聚合物分子量分布的重要參數(shù)。
聚合物分子量分布通常用分子量分布曲線表示，即以聚合物分子量為橫坐標，以其出現(xiàn)頻率為縱坐標畫出的曲線。
在理想情況下，各個分子量的聚合物數(shù)量應(yīng)該質(zhì)量平均分布，即沒有聚合物數(shù)量過少或過多的情況，此時聚合物分子量分布曲線呈現(xiàn)出單峰分布形態(tài)（如下圖所示）。
然而，在實際環(huán)境下，聚合物分子量分布往往呈現(xiàn)出多峰分布或者廣泛的分布，這種差異性稱為聚合物的分散性。其中，聚合物分散性最常用的參數(shù)就是聚合物分散性指數(shù)（pdi）。
聚合物分散性指數(shù)（pdi）的計算
聚合物分散性指數(shù)（pdi）是描述聚合物分子量分布寬度的參數(shù)，其定義為聚合物分子量分布曲線的重量平均分子量（Mw）與數(shù)平均分子量（Mn）之比：
pdi = Mw/Mn
其中，Mw是各分子量下分子量與對應(yīng)聚合物數(shù)量的乘積之和，而Mn則是各分子量的聚合物數(shù)量與分子量之比的和。pdi的值通常大于1。
單峰分布的聚合物具有較小的pdi，因為其Mw和Mn值非常接近，而多峰分布或者廣泛分布的聚合物pdi則較大，因為Mw和Mn之間的差異越大，表明其分子量分布越廣泛。
聚合物分散性指數(shù)（pdi）的影響
聚合物分散性指數(shù)（pdi）對聚合物的性質(zhì)和應(yīng)用效果有著重要的影響，具體來說，其影響包括以下幾個方面。
材料性能
聚合物分散性指數(shù)的大小影響著聚合物的物理性質(zhì)、力學性質(zhì)和熱穩(wěn)定性等方面的性能。
通常來說，聚合物分散性指數(shù)越小的聚合物具有純凈性高、熱穩(wěn)定性好、分子鏈長度均勻，因此有更好的力學強度和生物活性。
典型的例子如聚脲酰亞胺（PI）等高分子材料。
應(yīng)用效果
聚合物分散性指數(shù)不僅影響材料性能，也會對聚合物的應(yīng)用效果產(chǎn)生影響。
例如，聚合物的分散性不良會導(dǎo)致聚合物微球在磁性分離、分子印跡和化學傳感等領(lǐng)域中的應(yīng)用效果受到嚴重影響。
制備方法
在實際工業(yè)化生產(chǎn)中，生產(chǎn)設(shè)備和制備工藝條件的不同也會影響聚合物分散性指數(shù)的大小。
例如，用定量化學向下處理（CQDD）法制備的聚酰亞胺材料具有更小的pdi值，因為該方法采用了場致聚合法及熱脫氣處理等工藝。
如何控制聚合物分散性指數(shù)（pdi）？
為了控制聚合物分散性指數(shù)（pdi），化學家們采用了許多方法和技術(shù)。
選擇合適的引發(fā)劑
引發(fā)劑是對聚合物分子量、分子量分布和分散性有著很大影響的關(guān)鍵因素之一。使用不同質(zhì)量的引發(fā)劑或不同的起始劑量可以改變聚合物的分子量和分子量分布。
通常來說，使用較少的引發(fā)劑會導(dǎo)致聚合物分散度較好。例如，在黃原酸聚合物中添加剎車劑可以減少聚合物的Mw值，從而實現(xiàn)更低的pdi值。
控制溫度和反應(yīng)時間
溫度是聚合物反應(yīng)過程中另一個重要的控制參數(shù)?？刂茰囟葘酆衔锏腗n和Mw值的選擇，進而控制pdi值和分子量分布都有重要影響。
此外，反應(yīng)時間也會對聚合物的性質(zhì)產(chǎn)生影響，因此需要進行適當調(diào)整。
優(yōu)化聚合物反應(yīng)條件
通過優(yōu)化聚合物反應(yīng)條件，比如改變起始劑濃度和添加聚鏈轉(zhuǎn)移劑等措施，可以得到更好的反應(yīng)結(jié)果和更低的pdi值。
例如，通過控制施加的轉(zhuǎn)移態(tài)自由基濃度可以獲得更均勻的聚合物分子量分布。
結(jié)語
聚合物分散性指數(shù)（pdi）是一種重要的化學參數(shù)，用于描述聚合物分子量分布情況。
聚合物的pdi值大小可以影響其物理性質(zhì)、力學性質(zhì)和應(yīng)用效果等方面，因此，控制和優(yōu)化聚合物反應(yīng)條件是獲得理想pdi值低的重要手段。
在日常生產(chǎn)使用文中，pdi也經(jīng)常為我們衡量和比較聚合物的不同工藝夾角、生產(chǎn)設(shè)備等提供參考。
