温敏双亲水性共聚物PNIPAM-b-POEGA在空气/水界面聚集行为的研究

发布时间：2021-09-25 20:42

　　在空气/水界面,两亲性嵌段共聚物通常形成由疏水嵌段核和亲水嵌段壳组成的表面胶束。然而,双亲水性嵌段共聚物（DHBC）不包含疏水嵌段,其形成的表面胶束结构还有待探索。本文主要利用膜天平技术和原子力显微镜对DHBC型聚N-异丙基丙烯酰胺-b-聚丙烯酸寡聚乙二醇酯（PNIPAM-b-POEGA）在空气/水界面的聚集行为及其Langmuir-Blodgett（LB）膜的表面形貌进行了相应的研究和表征。系统地研究了亚相pH值、温度、离子强度、离子的种类及浓度等因素对PNIPAM-b-POEGA单层的表面压-平均分子面积（π-A）等温线、滞后曲线及其LB膜表面形貌的影响,揭示了双亲水性聚合物在不同亚相条件下的界面聚集行为。结果表明,随着亚相pH值的增加,等温线向平均分子面积（mma）增大的方向移动,这是由POEGA嵌段的伸展程度逐渐增加所引起的。在不同pH条件下,当温度低于PNIPAM-b-POEGA的最低临界溶解温度（LCST）时,共聚物等温线均向mma高的方向移动;但是当温度高于其LCST时,共聚物等温线向mma减小的方向移动。我们认为,PNIPAM-b-POEGA在空气/水界面形成以PNIP... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

PNIPAM-b-POEGA样品的化学结构

哈尔滨理工大学理学硕士学位论文-13-PNIPAM的剩余部分先后浸入水中的过程[37]。在PNIPAM-b-POEGA体系中，酸性条件下平台的缺失，说明了POEGA瓣状部分弱化了酰胺基壳层的质子化程度。此外，在酸性和中性条件下表面压力为18mN/m处存在略微的转折（见图3-1插图），这与上述PLA-b-PNIPAM体系在中性和碱性条件下的转变相似，可归因于PNIPAM嵌段中异丙基的构象变化[37]。在酸性、中性和碱性条件下，将等温线中818mN/m的线性范围外推到0mN/m可以得到压缩等温线的极限分子面积A0p分别为43、48和51nm2。图3-120℃不同亚相pH值下PNIPAM-b-POEGA单层的πA等温线，不同颜色的箭头代表沉积位置Fig.3-1πAisothermsofthePNIPAM-b-POEGAmonolayersatdifferentsubphasepHand20oC.ThearrowsindifferentcolorsrepresenttheLBfilmsdepositedatdifferentpositionsorsurfacepressures.根据之前对该共聚物等温线的分析并结合下文的AFM图像我们给出了在20℃和不同亚相pH下PNIPAM-b-POEGA胶束结构的示意图3-2。我们认为，圆形胶束是由PNIPAM骨架为核、酰胺基为壳和亲水性POEGA链为瓣组成的核-壳-瓣结构。该结构与两亲性嵌段共聚物体系中由疏水嵌段核和亲水嵌段壳组成的典型核-壳胶束结构不同[7-10]。在单层被压缩之前，POEGA链自发的铺展在界面上而没有溶于亚相。在酸性条件下，POEGA链在空气/水界面蜷缩导致胶

哈尔滨理工大学理学硕士学位论文-14-束间距离较小；而在碱性条件下，POEGA链在空气/水界面伸展导致胶束间距离较大。图3-2在20℃不同亚相pH下PNIPAM-b-POEGA葵花状胶束结构的示意图Fig.3-2SchematicdiagramofPNIPAM-b-POEGAmonolayersatdifferentsubphasepHand20oC为了进一步研究PNIPAM-b-POEGA单层的可压缩性，利用公式E=Adπ/dA[50]，根据不同亚相条件下的等温线计算得到其不同表面压下的压缩模量。图3-3给出了在20℃不同亚相pH条件下的压缩模量表面压（Eπ）曲线。从图3-3中可以看到，在不同亚相pH条件下的压缩模量E均随着PNIPAM-b-POEGA单层的压缩而逐渐升高，这是因为POEGA嵌段之间存在空间排斥作用。此外，在酸性和中性条件下，在π=~18mN/m处存在极小值，对应于图3-2中πA等温线存在的略微转折。在上述三种pH值条件下，E的最大值分别为27、30和31mN/m，它们都小于两亲性共聚物PS-b-PNIPAM体系（E值约为90mN/m）[36]。这意味着双亲水性共聚物单层具有较好的压缩性。单层进一步压缩，E值下降，在=~29mN/m时达到极小值，与πA等温线中的转折平台相对应。

【参考文献】：
期刊论文
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[4]LB膜技术的应用研究进展[J]. 毕亚东,韩恩山,张西慧.  化工进展. 2002(12)



本文编号：3410409