瑞利散射光譜研究溫敏性共聚物水溶液的可逆聚集.pdf

1、共振光散射技術(shù)(RLS)是基于普通熒光分光光度計所開發(fā)出來表征超分子組裝化學(xué)及其分析應(yīng)用研究的新技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)已建立了高靈敏的測定核酸、蛋白質(zhì)、痕量金屬離子、表面活性劑的分析方法,表征了分子聚集的光譜特征和核酸的超螺旋結(jié)構(gòu)。與共振光散射具有相同的操作程序,而當(dāng)出現(xiàn)的散射峰在吸收波谷時所得的為瑞利散射(RS)。同時,瑞利散射也有共振光散射高靈敏度、操作簡便,快速,便于推廣等優(yōu)點。本文以不同N-乙烯基吡咯烷酮含量的聚(N-異丙基丙烯酰胺-

2、co-N-乙烯基吡咯烷酮)[P(NIPAM-co-NVP)]為研究體系,利用瑞利散射研究聚合物水溶液的分子鏈可逆聚集行為。
　　 主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑,用溶液聚合方法合成了不同NVP含量的線性P(NIPAM-co-NVP)聚合物,經(jīng)甲醇沉淀提純后,通過FT-IR、GPC及1H-NMR進行表征,分析得出了聚合物分子量及NVP鏈段在聚合物中的具體含量。
　　 研究了P(NIPAM-c

3、o-NVP)聚合物水溶液在整個升降溫過程中的瑞利光譜,并測試了熒光光譜和動態(tài)光散射。結(jié)果表明:對于瑞利散射,升溫時,RS強度增加,分子鏈聚集；降溫時,RS強度降低,聚集的分子鏈解離,并且存在一個滯后現(xiàn)象。熒光光譜也表明在升溫時發(fā)生了疏水締結(jié)相互作用而使得分子鏈聚集熒光強度增加,降溫時熒光強度變化相反則分子鏈解離。動態(tài)光散射測得升溫時聚合物半徑在最低臨界溶液溫度(LCST)時急劇增大,而后半徑減小,降溫過程也與升溫相反。此外,熒光強度和聚

4、合物半徑變化在降溫時也存在滯后現(xiàn)象。于是,熒光光譜和激光光散射都證實了瑞利散射測得的共聚物分子鏈的聚集行為。此外,瑞利散射還輕易地得出P(NIPAM-co-NVP)共聚物因含有的親水行NVP而使其LCST比PNIPAM均聚物的要高,且NVP含量越多,LCST就越高。這是因為NVP減弱了疏水相互作用,聚合物鏈更容易聚集造成的。
　　 通過Avrami和Arrhenius方程,研究了不同NVP含量的P(NIPAM-co-NVP)聚合

5、物水溶液可逆聚集的動力學(xué)過程。實驗得出了分子鏈聚集和解離所需的活化能,并且活化能的絕對值都隨著NVP含量的增加而增加,但聚集所需活化能小于解離時,這是因為冷卻時存在的滯后現(xiàn)象引起的。因此,實現(xiàn)了對分子鏈聚集變化的定量分析。
　　 在上面分析的基礎(chǔ)上,提出了P(NIPAM-co-NVP)水溶液在升降溫時分子鏈聚集和解離的模型。升溫時,共聚物從無規(guī)線團變成塌縮小球,隨后分子鏈聚集。相反在冷卻時,聚集的分子鏈開始收縮,隨后發(fā)生解離,最