중합도

중합도(, DP)는 고분자, 중합체, 또는 올리고머 분자에 있는 단량체 단위의 수이다.IUPAC Definition in 화학 용어 소사전 (IUPAC Gold Book)Cowie J.M.G. Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials (2nd ed. Blackie 1991), p.10  Allcock H.R., Lampe F.W. and Mark J.P. Contemporary Polymer Chemistry (3rd ed. Pearson Prentice-Hall 2003), p.316  

동종 중합체의 경우, 단일 단량체 단위 유형만 존재하며 수평균 중합도는 으로 주어진다. 여기서 은 수평균 분자량이고 은 단량체 단위의 분자량이다. 오버라인은 산술 평균 값을 나타낸다. 대부분의 산업 목적을 위해 수천 또는 수만 단위의 중합도가 요구된다. 이 숫자는 일반적으로 발생하는 중합체의 분자 크기 변화를 반영하지 않으며, 단지 단량체 단위의 평균 수만을 나타낸다.

그러나 일부 저자들은 DP를 반복 단위의 수로 정의하는데, 이 경우 공중합체의 반복 단위는 단량체 단위와 동일하지 않을 수 있다.Fried J.R. "Polymer Science and Technology" (Pearson Prentice-Hall, 2nd edn 2003), p.27 Rudin, Alfred "Elements of Polymer Science and Engineering" (Academic Press 1982), p.7  예를 들어, 나일론-6,6에서 반복 단위는 두 개의 단량체 단위인 —NH(CH2)6NH—와 —OC(CH2)4CO—를 포함하므로, 1000개의 단량체 단위로 이루어진 사슬은 500개의 반복 단위에 해당한다. 이 경우 중합도 또는 사슬 길이는 첫 번째(IUPAC) 정의에 따르면 1000이지만, 두 번째 정의에 따르면 500이다.

 단계 성장 중합 및 사슬 성장 중합 
단계 성장 중합에서 높은 중합도(따라서 분자량) 을 얻기 위해서는 캐러더스 방정식Rudin, p.171Cowie p.29 에 따라 높은 분율의 단량체 전환율 p가 필요하다. 예를 들어, 을 달성하기 위해서는 p = 99%의 단량체 전환율이 필요하다.

그러나 사슬 성장 자유 라디칼 중합에는 캐러더스 방정식이 적용되지 않는다. 대신 긴 사슬은 반응 시작부터 형성된다. 긴 반응 시간은 중합체 수율을 증가시키지만 평균 분자량에는 거의 영향을 미치지 않는다.Cowie, p.81 중합도는 동역학적 사슬 길이와 관련이 있는데, 이는 개시된 사슬당 중합된 단량체 분자의 평균 수이다.Allcock,  Lampe and Mark, p.345 그러나 여러 가지 이유로 인해 동역학적 사슬 길이와 종종 다르다.
 사슬 종결은 두 사슬 라디칼의 재조합으로 전체 또는 부분적으로 발생할 수 있으며, 이는 중합도를 두 배로 증가시킨다.Allcock, Lampe and Mark, p.346
 단량체로의 사슬 이동은 동일한 동역학적 사슬(반응 단계)에 대해 새로운 고분자를 시작하여 중합도의 감소에 해당한다.
 용매 또는 다른 용질(변형제 또는 조절제)로의 사슬 이동도 중합도를 감소시킨다.Allcock, Lampe and Mark, p.352-7Cowie p.63-64

 물리적 특성과의 상관 관계 
섬네일|right|350px|폴리에틸렌의 중합도와 녹는점 사이의 관계. 데이터 출처: Flory and Vrij (1963).

동일한 조성을 가지지만 분자량이 다른 중합체는 다른 물리적 특성을 나타낼 수 있다. 일반적으로 중합도가 증가하면 녹는점Flory, P.J. and Vrij, A. J. Am. Chem. Soc.; 1963; 85(22) pp3548-3553 Melting Points of Linear-Chain Homologs. The Normal Paraffin Hydrocarbons.|doi=10.1021/ja00905a004|url=http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja00905a004과 기계적 강도가 증가하는 경향이 있다.

 수평균 및 중량평균 

합성 중합체는 예외 없이 서로 다른 중합도와 따라서 서로 다른 분자량을 가진 고분자 종의 혼합물로 구성된다. 서로 다른 실험에서 측정할 수 있는 다양한 유형의 평균 중합체 분자량이 있다. 가장 중요한 두 가지는 수평균 과 중량평균 이다.

수평균 중합도는 중합체 종의 몰 분율(또는 분자 수)로 가중된 중합도들의 가중 평균이다. 이는 일반적으로 중합체의 삼투압 측정으로 결정된다.

중량평균 중합도는 중합도들의 가중 평균으로, 종들의 중량 분율(또는 분자들의 전체 중량)로 가중된다. 이는 일반적으로 중합체에 의한 레일리 산란 측정으로 결정된다.

 같이 보기 
 안하이드로글루코스 단위

 각주 

분류:고분자화학