QCM和AFM研究温敏性五嵌段共聚物在液-固界面的吸附行为

本项目根据溶液中聚合物在液-固界面的吸附行为研究的现状和发展趋势提出了采用石英晶体微天平仪（QCM）和原子力显微镜（AFM）研究温敏性五嵌段共聚物PNIPAm-PEO-PPO-PEO-PNIPAm在水溶液和有机良溶剂中于固体表面的吸附行为和吸附层结构与吸附条件间的关系（包括不同温度、不同聚N-异丙基丙烯酰胺链段长度、不同PEO链段长度、聚合物溶液浓度和具有不同化学性质的固体表面等），从而阐明水溶液和有机溶剂中五嵌段共聚物链构象、链段长度对其吸附量、吸附动力学过程和吸附层结构的影响。本项目从实验的角度对多嵌段共聚物在液-固界面的吸附行为进行研究，与现有理论和计算机模拟研究结果进行比较和有效结合，将有助于更深入地阐明多嵌段共聚物在固体表面的吸附行为规律及其影响因素。

项目主要合成和研究了系列双重温敏性五嵌段共聚物PNIPAmx-PEO19-PPO69-PEO19-PNIPAmx和PNIPAmx-PEO100-PPO65-PEO100-PNIPAmx。采用micro-DSC研究了五嵌段共聚物水溶液的温敏行为，观察到了两个低临界溶液温度LCSTs，且与PNIPAm、PEO和PPO链段长度相关。采用动、静态激光光散射法研究比较五嵌段共聚物在水溶液中的分子链构象，结果表明水溶液中五嵌段共聚物分子链构象与溶液温度密切相关，五嵌段共聚物分子链在LCST一下的低温形成松散缔合结构，而在LCST以上的高温则形成以疏水PNIPAm和PPO链段为核、亲水PEO链段为壳的稳定核-壳胶束，而且PNIPAm、PEO和PPO链段长度对五嵌段共聚物分子链构象有重要影响。采用同步辐射小角X-射线散射研究五嵌段共聚物的浓溶液（水凝胶）的微观结构，结果表明PNIPAm链段的引入使得五嵌段共聚物水凝胶的界面曲率降低，对于PNIPAmx-PEO19-PPO69-PEO19-PNIPAmx水凝胶，随着PNIPAm链段的增加，其微观结构从FCC+BCC堆积向六方柱状相堆积和无序结构转变，而且界面曲率降低也随着环境温度的升高而降低，水凝胶的微观结构也随着温度的升高后FCC+BCC堆积向六方柱状相堆积和无序结构转变。采用石英晶体微天平仪研究了不同温度下温敏性五嵌段共聚物在水溶液-石英晶体金电极表面上的吸附行为、吸附动力学，发现其由温度变化而引起的构象变化对其吸附过程产生了显著影响，特别是在临界相转变温度处发生的超大量吸附现象，并探索了这样现象与金表面化学性质间的关系。同时，我们对项目研究内容进行了衍生，开展了一些相关的研究。项目共发表和接收相关SCI论文10篇，获授权发明专利3项。