寧波大學徐玉賜教授課題組 Macromolecules: 兩嵌段共聚物在高分子溶劑中的“濕” 、“干”膠束
2023-08-29 來源：高分子科技
兩親性分子在選擇性溶劑中會組裝形成膠束，聚合物由于其可控的分子量及突出的性能備受人們關注。兩親性的高分子在選擇性的溶劑中也能形成尺寸可控的膠束，這使得高分子膠束在藥物的包裹與釋放、納米反應器及封裝材料等領域具有突出的應用前景；另一方面，嵌段共聚物經常作為增容劑用于聚合物的加工中，而在共混中膠束的形成往往會降低嵌段共聚物的增容效果，因此計算膠束的自由能，得到膠束的形成條件對加工過程至關重要。
，其中fB為不溶段的體積分數，N1為兩嵌段高分子的鏈長，而N為高分子溶劑的鏈長。轉變點處膠束的聚集數大概在100根鏈以下，具體的關系為
，理論推導過程詳見文章，這些解析的結果也被他們數值計算所證實（圖1）。
圖1：短鏈溶劑中，溶劑鏈長及嵌段共聚物鏈長對轉變點的影響。
，而且由于溶劑太長，不能進入到膠束中，因此得到了“干”膠束，對于的臨界膠束轉變點也與短鏈的時候也明顯不同，為
（圖2）。這些計算結果也與強分凝理論吻合（理論推導詳見文章）。
圖2：長鏈溶劑中，臨界膠束轉變與鏈長的關系。
。更有意思的是，結合鏈的數目，他們發現“濕”、“干”膠束的轉變點依次為：
和
。同樣的，這兩個轉變點也包含一個同樣的標度參數
。通過這兩個標度參數，他們可以將轉變點與鏈長的依賴關系很好的統一起來，如圖3所示。
圖3：轉變點統一的鏈長標度關系。
另外，這個標度參數
具有非常明確的物理含義：分子項為溶劑分子所占據的體積，而分母項是膠束核的物理體積。當溶劑所占據的體積遠遠小于膠束核的體積時（
），溶劑分子能夠進入膠束核，從而形成“濕”膠束，當溶劑體積過大時（
），則很難進入膠束核，從而導致“干”膠束的形成，因此他們將這個標度參數定義為特征的標度參數，而將
定義為表觀標度參數，因其正好是溶劑鏈長與不溶段鏈長的比，實驗上容易控制。而根據提出的兩個標度參數，他們發現，膠束的密度分布及膠束的界面都表現出統一的標度關系（圖4）。
圖4：“濕”、“干”膠束界面寬度的普適鏈長依賴關系。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.3c00283
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（責任編輯：xu）
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