二元混合溶剂中聚异丙基丙烯酰胺与溶剂分子的相互作用

对热敏高分子聚异丙基丙烯酰胺（PNIPAAM）相变微观机理和相变动力学的研究具有非常重要的科学价值和广泛的应用前景。本研究项目利用多种NMR方法表征二元混合溶剂中PNIPAAM的结构、分子运动，PNIPAAM-溶剂分子，溶剂-溶剂分子间的择优相互作用。完善和发展表征微观分子间相互作用和链动力学的NMR方法。探索溶剂分子在大分子上择优吸附的规律，进而研究分子间亲水和疏水相互作用与相变的关系。通过变温和变溶剂成分NMR测量，获得溶剂分子协同水合和相变中间态等方面的信息，研究相变动力学。为研究相变的机理提供新的微观信息，为从微观分子相互作用层面揭示高分子结构及其变化提供新依据。本课题属于软凝聚态物理，是凝聚态物理、高分子科学和NMR的交叉学科。

利用多种NMR方法研究了一元、二元以及三元混合溶剂中温敏高分子PNIPAAM的结构、分子运动，PNIPAAM-溶剂分子间的择优相互作用。建立了表征高分子与溶剂分子间择优相互作用的简单NMR方法。 在此基础上系统研究了溶剂分子的亲水和疏水相互作用与溶剂分子择优吸附的关系及其对相变的影响。实验发现，疏水性愈强的溶剂在大分子上的择优吸附也愈强, 对相变温度的影响愈大。DMSO 和acetone 水溶液是两种重要的生物和工业溶剂. 我们研究了聚合物PNIPAM在上述两种二元混合溶剂（water/DMSO, water/acetone）中相变行为的异同，并发现PNIPAM-water/acetone和 PNIPAM-water/DMSO样品呈现出不同的相变行为和微观分子相互作用。研究了末端群亲水和疏水性质对相变和链运动性的影响, 发现亲水末端群修饰的PNIPAAM不仅增加链段末端也增加内部链段的运动性， 经疏水和亲水修饰后PNIPAAM的相变温度LCST呈现出完全相反的分子量依赖关系。利用原子转移自由基聚合（ATRP）和点击化学（Click）方法合成了温度, pH值以及离子浓度多重环境因素敏感的嵌段共聚物PNIPAM-b-PDMAEMA，研究了多种环境因素调控下相变的规律,特点和动力学。本课题为表征分子间的微观相互作用和运动提供了新实验方法，为从微观分子相互作用层面揭示高分子结构及其变化提供新依据。