Введение 3
Глава 1. Теоретический и литературный обзор 4
1.1. Поступательная диффузия макромолекул 4
1.2. Ионные полимеры 5
1.2.1. Полиэлектролиты 6
1.2.2. Полицвиттерионы 8
1.3. Обзор литературы по теме работы 9
Глава 2. Методы 12
2.1. Рассеяние света 12
2.1.1. Основы явления 12
2.1.2. Статическое рассеяние света 14
2.1.3. Динамическое рассеяние света 15
2.1.4. Экспериментальное применение 18
2.2. Вискозиметрия 18
2.2.1. Основы явления 18
2.2.2. Вязкость растворов цепных макромолекул 21
2.2.3. Экспериментальная установка 23
2.3. Рефрактометрия 24
2.3.1. Определение показателя преломления растворов и растворителей 24
2.3.2. Принцип измерения и устройство измерительной ячейки 25
Глава 3. Свойства сополимеров ДАДМАХ-ДАМАА разного состава в средах разной ионной силы 27
3.1. Молекулярные характеристики образцов сополимеров ДАДМАХ-ДАМАА разного состава 27
3.2. Влияние концентрации низкомолекулярной соли NaCl на поведение макромолекул сополимеров разного состава в растворе 30
Заключение 32
Список литературы 33
Исследование гидродинамических и конформационных свойств полицвиттерионов и полиэлектролитов в растворах является важной и актуальной задачей физики полимеров [1-11]. Введение катионных электролитных звеньев в цвиттерионные цепи может расширить их функциональность. Сополимеры такого типа могут быть использованы для создания сенсоров, систем молекулярной электроники, лекарственных препаратов и т.д. [9, 12].
Поведение полицвиттерионных сополимеров в растворах определяется их составом, гибкостью, эффективной плотностью заряда и распределением заряда вдоль полимерной цепи. При значительном избытке заряда какого либо знака макромолекулы сополимера демонстрируют поведение, типичное для полиэлектролитов. В то же время, сбалансированные по заряду полимеры демонстрируют антиполиэлектролитное поведение, то есть коллапсируют в деионизированной воде и принимает клубковую конформацию в присутствии низкомолекулярной соли.
Недавно [13] были синтезированы сополимеры N,N диаллил N,N диметиламмоний хлорида (ДАДМАХ) с 2 (диаллил(метил)аммонио)ацетата (ДАМАА) (3:7) с 28% катионных звеньев и 72% цвиттерионных звеньев. В водных средах звенья ДАДМАХ несли положительные заряды, а звенья ДАМАА – и положительный, и отрицательный. Молекулярно-массовые и гидродинамические свойства полученных сополимеров были изучены в щелочной среде разной ионной силы. В работе было показано, что при низких концентрациях низкомолекулярной соли сополимер состава (3:7) демонстрирует свойства, характерные для полиэлектролитов, в то время как при увеличении концентрации низкомолекулярной соли характеристическая вязкость сополимера практически перестает зависеть от концентрации соли. Основной задачей данной работы является исследование сополимеров, содержащих цвиттерионные и электролитные звенья с целью установления влияния зарядовой асимметрии таких сополимеров на их конформационное поведение в растворах разной ионной силы.
В настоящей работе методами вискозиметрии, динамического и статического рассеяния света изучены молекулярные и гидродинамические свойства сополимеров, содержащих звенья ДАДМАХ и ДАМАА, составов: 90%/10%,50%/50% и 30%/70% в 0,1 М водном растворе NaOH с добавлением низкомолекулярной соли NaCl различной концентрации.
Исследованы образцы сополимеров ДАМАА-ДАДМАХ трех различных составов 90/10, 50/50, 70/30 в щелочной среде с разной ионной силой методами динамического и статического рассеяния света и вискозиметрии. Было установлено, что при низких концентрациях низкомолекулярной соли сополимеры проявляет свойства характерные для полиэлектролитов. Методом динамического рассеяния света было установлено, что изменение характеристической вязкости сополимеров в средах с разной ионной силой обусловлено изменениями размеров молекулярных клубков в растворе.
Значения вторых вириальных коэффициентов с уменьшением концентрации низкомолекулярной соли в растворе росло для всех сополимеров, что указывает на то, что переход к средам с более низкой ионной силой для них сопровождается улучшением термодинамического качества растворителя.
Экспериментально полученные зависимости качественно соответствуют теоретическим предположениям для конформационных свойств полиамфолитов и полицвиттерионов в разбавленных растворах.
