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本论文的主要研究工作是设计和合成具有特定功能的高分子体系,并研究其溶液性质,希望解决高分子物理中存在的一些基本问题。
一、超高分子量的温敏性聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)的合成及溶液性质的研究
N,N-二乙基丙烯酰胺在室温下本体聚合可生成超高分子量的温敏性聚(N,N二乙基丙烯酰胺)聚合物,经过三次溶解沉淀分级后,得到了Mw=1.7×107g/mol和Mw/Mn=1.06的聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)。我们不但利用LLS研究了温敏性聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)在极稀水溶液中的单链无规线团-塌缩球转变过程,还结合FT-IR研究了它的聚集/解聚、脱水/结合水的过程。我们的研究发现,在极稀水溶液中,聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)能够形成稳定但结构相对松散的单链塌缩球,而且无规线团到塌缩球再回到无规线团的变化过程是完全可逆的。这些结果回答了高分子链内自身氢键在这个过程中究竟起着什么作用这一基本问题,即稳定的单链塌缩球形成与高分子链内自身氢键无关。另一面,没有高分子链内自身氢键,它的单链转变过程是可逆的,而且形成稳定单链塌缩球的结构相对松散。我们还发现,聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)的聚集/解聚过程和脱水/结合水的过程也都是可逆的。
二、脒基高分子的设计、合成及溶液性质的研究
利用高效、温和、无金属参与的Staudinger偶联反应可以成功地将脒基官能团接到聚苯乙烯的链上。我们用激光光散射系统地研究了该聚合物在含有少量水的N,N-二甲基甲酰胺溶剂中的溶液动力学性质。我们的研究发现,当含脒基聚合物与二氧化碳形成碳酸氢铵盐之后,原来只有一个平动扩散运动,裂成了一快一慢的两个扩散运动;外加50mM LiBr之后,不管是在形成碳酸氢铵盐之前或之后,都只存在一个平动扩散运动。实验结果证实了,是聚电解质溶液本身产生了“慢运动”,排除聚合物溶解不充分或高分子链瞬时聚集体导致“慢运动”的可能性。根据实验结果,我们认为“快运动”是来源于由所有带电粒子偶合涨落引起高分子链的扭动;而“慢运动”是来源于带电高分子链重心的协同扩散运动。