多价抗衡离子诱导聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)刷构象转变的UCST行为

作者：赵新军^*; 马超

来源：原子与分子物理学报, 2021, 38(04): 26-34.

DOI：10.19855/j.1000-0364.2021.041004

• 多价抗衡离子
• 聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)刷
• UCST构象转变

本文应用分子场理论,研究pH、[Fe(CN)6]3-诱导聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)刷的上临界溶解温度(UCST)构象转变与结构特性.理论模型考虑p H和[Fe(CN)6]3-对PDMAEMA刷体系的静电调控作用.研究发现,在不同[Fe(CN)6]3-浓度、不同p H条件下,PDMAEMA刷呈现了UCST构象转变行为.由于p H调节PDMAEMA单体质子化,[Fe(CN)6]3-通过与PDMAEMA带正电荷的单体结合,形成了在PDMAEMA链内以[Fe(CN)6]3-为中介的带电单体间的静电吸引结合.随着温度升高,[Fe(CN)6]3-与PDMAEMA带正电荷的单体结合被破坏,[Fe(CN)6]3-在链内凝聚导致的静电屏蔽效应减弱,PDMAEMA链内带电单体间的静电排斥增强,PDMAEMA刷的构象呈现了从塌缩到溶胀的UCST转变行为,并且在较高[Fe(CN)6]3-浓度条件下,PDMAEMA刷构象转变的UCST增高.在较低p H值条件下,较多的PDMAEMA单体被质子化,[Fe(CN)6]3-与PDMAEMA带正电单体的结合增强,PDMAEMA刷构象转变的UCST增大.基于pH和[Fe(CN)6]3-对PDMAEMA刷体系中的静电调控效应,可以预言,在较小p H和较大[Fe(CN)6]3-浓度条件下,PDMAEMA链在垂直培基表面沿着链方向形成结节状结构.这是由于以[Fe(CN)6]3-为中介的链内带电单体间的静电吸引作用增强,导致临近单体间汇聚结节.我们的理论结果符合实验观测,由此表明,pH调节PDMAEMA单体的带电状态,以及[Fe(CN)6]3-在PDMAEMA链内凝聚导致的静电屏蔽效应,决定着PDMAEMA刷的UCST构象转变和结构特性.

• 单位
  伊犁师范大学