Калькулятор химии полимеров
Полимерная химия: от мономера к материалу
Полимеры — это макромолекулы, состоящие из повторяющихся мономерных единиц. Их уникальные свойства определяются молекулярной архитектурой: длиной цепи (DP), распределением масс (PDI), гибкостью цепи и межмолекулярными взаимодействиями. Для расчётов реологии, механических и термических свойств используйте калькулятор полимерной инженерии.
Контроль молекулярно-массового распределения — ключ к воспроизводимым механическим, тепловым и реологическим свойствам полимерного материала.
Степень полимеризации (DP)
DP показывает, сколько мономерных звеньев в среднем содержит полимерная цепь. Именно этот параметр определяет, будет ли вещество хрупким воском или прочным конструкционным материалом.
- ✓DP < 100: олигомеры, воски, смолы
- ✓DP 100–1000: технические полимеры
- ✓DP > 1000: высокомолекулярные полимеры
Молекулярно-массовое распределение (ММР)
Среднечисловая масса
Mn = Σ(Ni·Mi) / ΣNi. Чувствительна к низкомолекулярным фракциям. Определяется осмометрией или ЯМР.
Средневесовая масса
Mw = Σ(Ni·Mi²) / Σ(Ni·Mi). Чувствительна к высокомолекулярным фракциям. Определяется светорассеянием или ГПХ.
Полидисперсность
PDI = Mw/Mn ≥ 1 всегда. PDI→1: монодисперсный полимер (анионная полимеризация). PDI≈2: свободнорадикальная.
Интерпретация показателя a
Уравнение Марка-Хаувинка
Связывает характеристическую вязкость [η] с молекулярной массой через эмпирические константы K и a, специфичные для системы полимер–растворитель–температура.
Метод вискозиметрии — один из наиболее доступных и точных способов определения молярной массы полимеров в растворе. Для анализа спектральных характеристик используют спектроскопические методы.
Температура стеклования Tg
Физический смысл Tg
При температуре ниже Tg полимерные цепи «заморожены» и материал ведёт себя как стекло: хрупкий, твёрдый. Выше Tg — сегменты цепей получают свободу движения, и материал переходит в высокоэластическое или вязкотекучее состояние.
Уравнение Фокса (сополимеры)
Позволяет предсказать Tg случайного сополимера из Tg гомополимеров и массовых долей.
Уравнение Флори-Фокса (влияние Mn)
Концевые группы повышают свободный объём и снижают Tg. При Mn > 50 000 г/моль эффект мал.
Статистический сополимер
r₁·r₂ ≈ 0–1. Оба мономера предпочитают присоединять чужой тип, состав близок к чередующемуся.
Блок-сополимер
r₁ > 1 и r₂ > 1. Мономеры склонны образовывать длинные блоки одного типа. Два чётких Tg.
Чередующийся
r₁ → 0 и r₂ → 0. Строгое чередование мономеров. Один чётко выраженный Tg, уравнение Фокса неприменимо.
Анализ концевых групп
Метод определения Mn для полимеров с функциональными концевыми группами (COOH, OH, NH₂). Высокочувствителен при Mn < 20 000 г/моль.
Что умеет этот калькулятор
Семь специализированных модулей для полного цикла полимерно-химических расчётов — от синтеза до контроля качества.
Степень полимеризации
Рассчитайте DP по Mn и M₀. Быстрый выбор полимера из базы данных. Оценка длины вытянутой цепи.
Молекулярная масса Mn / Mw / PDI
Из введённых Mn и Mw или из таблицы распределения Mi–Ni. Классификация полидисперсности.
Марк-Хаувинк
Рассчитайте [η] из M или M из [η] по уравнению [η] = K·Mᵃ. Константы K, a для 12 полимеров.
Температура стеклования Tg
Уравнение Фокса для многокомпонентных сополимеров и уравнение Флори-Фокса для эффекта Mn.
Концевые группы
Расчёт Mn из концентрации концевых групп (ЯМР, титрование). Учёт числа EG на цепь.
Сополимеризация (Майо-Льюис)
Мгновенный состав сополимера, азеотропный состав, тип сополимеризации по r₁·r₂. Пресеты для SBR, SAN и др.
Как пользоваться калькулятором
Выберите нужный модуль
В шапке калькулятора перейдите на соответствующую вкладку: DP, Mn/Mw, Марк-Хаувинк, Tg, Концевые группы, Сополимер или База полимеров.
Введите исходные данные
Используйте быстрый выбор полимера из базы данных для автозаполнения констант (K, a, M₀) или введите значения вручную.
Нажмите «Рассчитать»
Калькулятор мгновенно покажет результат с физическим смыслом: тип распределения, классификацию PDI, тип сополимеризации.
Интерпретируйте результат
Числовые результаты сопровождаются качественной интерпретацией: тип полидисперсности, тип сополимеризации, тип растворителя по показателю a.
Практические советы
Для PDI < 1.1 используйте методы контролируемой полимеризации: анионную, RAFT, ATRP.
При смешении двух полимеров с близкими Tg получается совместимая смесь с одним Tg (правило Фокса).
Метод концевых групп наиболее точен при Mn < 20 000 г/моль — при больших значениях доля EG становится незначительной.
Вискозиметрия (Марк-Хаувинк) даёт Mv ≈ Mw. Для точного ММР используйте ГПХ с калибровкой.
Азеотропный состав сополимера (f₁ = fAz) не меняется в процессе полимеризации — полезно для контроля состава.
Показатель Хаувинка a = 0.5 соответствует θ-условиям (полимер–растворитель–температура), a > 0.5 — хорошему растворителю.
Часто задаваемые вопросы
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.
Похожие инструменты
Калькулятор веб-производительности: бюджет страницы, изображения, JS-бандл, CWV
Комплексный калькулятор веб-производительности: бюджет веса страницы (3G/4G/Broadband), оптимизация изображений (WebP/AVIF, responsive), анализ JS-бандла (parse/compile, code-splitting, tree-shaking), критический путь рендеринга (TTFB, FCP), стратегия кэширования (CDN, TTL) и трекер Core Web Vitals (LCP, FID, CLS, TTI, TBT, Lighthouse score).
Генератор мем-фактов
Смешной вирусный заголовок или мем-факт за секунду. Для соцсетей, розыгрышей и поднятия настроения.
Калькулятор управления автопарком
Расчёты автопарка: TCO, расход топлива, размер парка, ТО, водители, лизинг vs покупка
Калькулятор экологической химии
Индекс качества воды и воздуха, ПДК по российским нормам, расчёт рассеивания загрязнителей, конвертер экологических единиц.
Калькулятор инвестиционных стратегий
Оцените различные инвестиционные стратегии: усреднение стоимости (DCA), ребалансировка портфеля, сложный процент. Сравнение доходности и рисков.
Калькулятор бетона (объём и состав)
Объём бетона для фундамента, стяжки. Цемент, песок, щебень. Пропорции для марок М100-М400.
Калькулятор электрика и электроники
Онлайн калькулятор для расчетов закона Ома, цветовой маркировки резисторов, делителя напряжения, тока светодиода и соединения резисторов.
Калькулятор акустики помещения (RT60)
Время реверберации RT60 по формуле Сабина. Подбор акустической обработки для студии и кинотеатра.
Рост и вес ребёнка по перцентилям ВОЗ
Оценка физического развития ребёнка по стандартам ВОЗ. Перцентили роста, веса, ИМТ и окружности головы от 0 до 19 лет.
Ветеринарный калькулятор: дозировка, кормление, BCS и инфузия
Ветеринарные расчёты онлайн: дозировка лекарств, суточная норма кормления (RER/MER), упитанность BCS, инфузионная терапия, анестезия.
Калькулятор метеорологии
Индекс жары, ветровой холод, относительная влажность, атмосферное давление, высота облаков, шкала Бофорта, УФ-индекс.
Калькулятор аквакультуры и рыбоводства
Расчёт посадочной плотности рыбы, норм кормления, водообмена УЗВ. Форель, карп, осётр. По нормам ВНИИПРХ и ФЗ №148 об аквакультуре.
Калькулятор цепочки поставок
Расчёты цепочки поставок: EOQ, точка заказа, ABC-анализ, Bullwhip-эффект, транспорт, KPI
Калькулятор эмбриологии
Оценка эмбрионов по Гарднеру, гестационный возраст, прогноз ЭКО, рост фолликулов, морфология сперматозоидов, криоконсервация.
Калькулятор площади поражения кожи (PASI, SCORAD)
Расчёт PASI (псориаз), SCORAD (атопический дерматит), площади поражения кожи BSA. Оценка тяжести кожных заболеваний.