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(jì)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(shí)所得的為瑞利散射(RS)。同時(shí),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(diǎn)。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(jìn)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(gè)升降溫過程中的瑞利光譜,并測試了熒光光譜和動(dòng)態(tài)光散射。結(jié)果表明:對(duì)于瑞利散射,升溫時(shí),RS強(qiáng)度增加,分子鏈聚集；降溫時(shí),RS強(qiáng)度降低,聚集的分子鏈解離,并且存在一個(gè)滯后現(xiàn)象。熒光光譜也表明在升溫時(shí)發(fā)生了疏水締結(jié)相互作用而使得分子鏈聚集熒光強(qiáng)度增加,降溫時(shí)熒光強(qiáng)度變化相反則分子鏈解離。動(dòng)態(tài)光散射測得升溫時(shí)聚合物半徑在最低臨界溶液溫度(LCST)時(shí)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(qiáng)度和聚

4、合物半徑變化在降溫時(shí)也存在滯后現(xiàn)象。于是,熒光光譜和激光光散射都證實(shí)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?yàn)镹VP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(dòng)力學(xué)過程。實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí),這是因?yàn)槔鋮s時(shí)存在的滯后現(xiàn)象引起的。因此,實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)分子鏈聚集和解離的模型。升溫時(shí),共聚物從無規(guī)線團(tuán)變成塌縮小球,隨后分子鏈聚集。相反在冷卻時(shí),聚集的分子鏈開始收縮,隨后發(fā)生解離,最