La dispersità Đ, in passato indicata come indice di polidispersione (PDI), termine deprecato dalla I.U.P.A.C., è utilizzata come misura dell’uniformità di distribuzione dei pesi molecolari in un determinato polimero. La dispersità è una misura dell’eterogeneità di un campione in base alle dimensioni. La polidispersità può verificarsi a causa della distribuzione delle dimensioni in un campione o dell’agglomerazione o aggregazione del campione durante l’isolamento o l’analisi.
I valori di dispersità vanno da 0 a 1; quando il valore è molto vicino o uguale a 1, si verifica una distribuzione dimensionale estremamente ampia, ovvero un sistema polidisperso, ma se è più vicino a zero, significa che è presente solo una dimensione di particella, il che denota un sistema monodisperso
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
