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若干温敏高分子的单分子力谱研究

王科峰  
【摘要】:聚合物种类繁多,其中有些部分是具有刺激响应性质的,响应因素有pH、光、温度、电磁场等等。其中,温敏聚合物的研究显得格外突出。温敏聚合物会随温度变化而发生聚合物分子内、分子间以及聚合物分子与溶剂分子间作用力的改变,导致材料宏观性质的改变。 温敏聚合物有一个主要的特性—最低临界溶解温度(Lower Critical Solution Temperature)。当温度高于该温敏聚合物的LCST时,溶解于水中的聚合物将析出,出现沉淀现象。溶于水中的温敏聚合物将与水分子形成氢键。由于受到分子链构象的限制,分子链在完全伸展的情况下每重复单元上的结合水分子的数量将比在自由卷曲状态下少很多。因此当我们利用原子力显微镜(AFM)来拉伸温敏聚合物分子时,聚合物链上的结合水将逐渐的减少,链周围的水分子结构将被迫进行重新排列,而这个水分子重排过程需要消耗一定的能量。因此在水中拉伸链时消耗的能量包括了克服分子链固有弹性的能量消耗以及水分子重排的能量消耗。通过实验,我们得到了以下几点结论: 1.利用AFM拉伸温敏聚合物分子可以表明在水中拉伸聚合物时将会有水分子重排现象产生,并可以通过计算获得水分子重排所消耗的能量; 2.温敏聚合物的LCST会随着侧链疏水性的增加而变小; 3.温敏聚合物的LCST与水分子重排所消耗的能量大小之间没有明显关联; 4.发现了在有机溶剂中,以C-C为主链的各种聚合物分子表现出其本征弹性,而侧链结构对其弹性基本不产生影响。


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