オリゴマーとは?ポリマーとオリゴマーの違いは?数平均分子量と重量平均分子量の求め方【演習問題】

オリゴマーとは?ポリマーとオリゴマーの違いは?数平均分子量と重量平均分子量の求め方【演習問題】

 

リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池の構成材料である、バインダーのPVdFであったりゲル電解質などの物性を考える際に、よくポリマーやオリゴマーといった高分子関連の用語が出てくるケースがあります

 

似ている用語であるポリマーやオリゴマーですが、どのような違いがあるか知っていますか?

 

ここでは、ポリマー、オリゴマーに関する以下のテーマで解説していきます。

 

 

・ポリマー・オリゴマーとは?ポリマーとオリゴマーの違いは?

 

・ポリマー・オリゴマーの分子量を計算してみよう 数平均分子量の求め方【演習問題】

 

・ポリマー・オリゴマーの分子量を計算してみよう 重量平均分子量の求め方【演習問題】

 

 

というテーマで解説しています。

 

 

ポリマー・オリゴマーとは?ポリマーとオリゴマーの違いは?

 

ポリマーもオリゴマーもモノマー(単量体)が重合したもののことを指します。

 

この中でも、オリゴマーは重合数がおよそ100個以下程度と分子量は比較的小さいもののことを指します。比較的と記載したのは、明確に何個までがオリゴマーかどうかという定義がないからです。

 

これに対して、ポリマーでは重合数がおよそ100個以上と分子量が比較的大きいもののことを指します。

 

つまり、重合体において重合度や分子量が低めのものがオリゴマー、重合度や分子量が高めのものがポリマーといえます

 

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ポリマー・オリゴマーの分子量を計算してみよう 数平均分子量Mnの求め方【演習問題】

 

ポリマーやオリゴマーなどの高分子の物性を考える際、最も基礎となるパラメータが平均分子量です。

 

リチウムイオン電池の製造工程において、バインダー(ポリマー・オリゴマー)分子量が高いほど電極材の混練時スラリーの粘度が上がる傾向があり、設計時の目安とすることができます)。

 

平均分子量は数平均分子量と数量平均分子量に大きく分けることができ、以下の演習問題で求め方を確認していきましょう。

 

演習問題

 

分子量が1000である物質Aが3つ、分子量が2000である物質Aが2つ、分子量が5000である物質Aが5つから構成されるポリマー(オリゴマー)の数平均分子量Mnを求めましょう。

 

回答

 

数平均分子量Mnは単純に分子1本あたりの算術平均値を考えていきます。数平均分子量Mnの計算式は以下の通りです。

 

数平均分子量Mn=(1000×3 + 2000×2 + 5000×5 ) / (3 + 2 + 5) = 3200となります。

 

エクセルを使用するのであれば、以下のよう分子量と数を入力し、SUMPRODUCT関数を使用し、分子量×数の積和を一括で計算すると楽です。

 

その後、数の合計をSUM関数を使用し求め、積和を数の合計で割ることによって、数平均分子量が算出されます。これが数平均分子量の求め方です。数平均分子量の定義をきちんと確認しておきましょう。

 

 

 

 

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ポリマー・オリゴマーの分子量を計算してみよう 重量平均分子量Mwの求め方【演習問題】

 

次に重量平均分子量に大きく分けることができ、以下の演習問題で求め方を確認していきましょう。

 

演習問題

 

分子量が1000である物質Aが3つ、分子量が2000である物質Aが2つ、分子量が5000である物質Aが5つから構成されるポリマー(オリゴマー)の重量平均分子量Mwを求めましょう。

 

回答

 

重量平均分子量Mwは、「分子量の2乗×数量の和」を「分子量×数量の和」でわったものです。

 

重量平均分子量Mwの計算式は以下の通りです。

 

重量平均分子量Mw=(1000×1000×3 + 2000×2000×2 + 5000×5000×5 ) / (1000×3 + 2000×2 + 5000×5) = 4250となります。

 

エクセルを使用するのであれば、以下のよう分子量と計算用に分子量を再度記入した項、数を入力し、SUMPRODUCT関数を使用し、一括で計算すると楽です。

 

これが重量平均分子量Mwの求め方です。重量平均分子量Mwの定義をきちんと確認しておきましょう。

 

 

 

 

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