超速離心分析研究高分子在溶液中的動(dòng)力學(xué)行為.pdf

1、在本文中，我們利用超速離心分析(AUC）研究了中性高分子和聚電解質(zhì)在溶液中的沉降與擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)行為。我們的結(jié)果證明，AUC對(duì)于高分子特別是聚電解質(zhì)的動(dòng)力學(xué)行為研究非常有效。我們的主要結(jié)果如下：
　　 1．我們用AUC 研究了很大分子量范圍的聚乙二醇(PEG)在水溶液中的動(dòng)力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)AUC 對(duì)于分子量和分子量分布分析非常敏感且有效。對(duì)于分子量范圍在5.0×102 g/mol到2.0×105 g/mol的PEG，s0和D0 與Mw

2、 存在標(biāo)度關(guān)系，即s0=KsMwα，其中Ks=6.14×10-3 S，α=0.469±0.008；D0=KDMw-β，其中KD=1.43×10-8 m2/s，β=0.576±0.007。
　　 2．通過系統(tǒng)地研究不同分子量的聚電解質(zhì)(PSSNa)在不同鹽濃度、不同溶質(zhì)濃度下的沉降行為，我們證明通過沉降速度實(shí)驗(yàn)，可以有效的獲得聚電解質(zhì)分子在溶液中的沉降系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)、絕對(duì)分子量、交疊濃度和纏結(jié)濃度。當(dāng)溶液鹽濃度增加時(shí)，由于靜電相互

3、作用被屏蔽，沉降系數(shù)增加，擴(kuò)散系數(shù)先減小后增加有一個(gè)極小值。對(duì)低鹽濃度的稀溶液，當(dāng)溶質(zhì)濃度增加時(shí)，沉降系數(shù)單調(diào)減小而擴(kuò)散系數(shù)先減小后增加有一極小值。對(duì)高鹽濃度的稀溶液，沉降系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)與溶質(zhì)濃度呈線性關(guān)系，將溶質(zhì)濃度外推到零，可以得到無限稀釋溶液的沉降系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)。沉降系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)對(duì)溶質(zhì)分子量在不同鹽濃度下的標(biāo)度關(guān)系表明，隨著鹽濃度增加，PSSNa 鏈從比較伸直的半剛性鏈?zhǔn)湛s為無規(guī)線團(tuán)。當(dāng)溶質(zhì)濃度增加，溶液從稀溶液轉(zhuǎn)變?yōu)闈馊芤海?/p>

4、降系數(shù)單調(diào)減小，有兩個(gè)轉(zhuǎn)變濃度存在，對(duì)應(yīng)交疊濃度和纏結(jié)濃度。增加溶液的鹽濃度使靜電相互作用被屏蔽，PSSNa鏈?zhǔn)湛s，交疊濃度和纏結(jié)濃度向高溶質(zhì)濃度移動(dòng)。當(dāng)溶液中的鹽濃度足夠高，鏈間靜電排斥作用被完全屏蔽時(shí)，可以得到亞濃溶液區(qū)間沉降系數(shù)對(duì)聚電解質(zhì)濃度的標(biāo)度關(guān)系。這一標(biāo)度指數(shù)與聚電解質(zhì)分子量無關(guān)而與鏈的剛性程度有關(guān)。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)上證明，聚電解質(zhì)鏈在溶液中的動(dòng)力學(xué)行為是由靜電相互作用、流體力學(xué)作用和本征排斥體積效應(yīng)共同作用的結(jié)果。