反相色谱法研究聚合物

<正> 用气相色谱法直接研究聚合物的物理性质及相互作用是从1969年开始的,它是以聚合物为固定相,惰性气体为流动相,测定挥发性低分子(又称探针分子)在两相中的分配,从而了解聚合物的各种性质以及聚合物与探针分子之间的相互作用,这种方法称反相色谱法(Inverse Gas Chromatography).它可以在普通的气相色谱仪中进行,只要将聚合物均匀地涂布在惰性担体的表面,或直接将薄膜状,纤维状或粉状的聚合物装填在色谱柱内,惰性气体以恒定的流速通过柱子,在柱子的一端注入探针分子,另一端用合适的检定器检测探针分子流过柱子的时间,换算成比保留体积V_g,根据V_g可推算出聚合物与探针分子的相互作用,或根据V_g随温度的变化,V_g随流速的变化等研究聚合物的各种性质,下面分别介绍反相色谱法在研究聚合物性能方面的应用:     

反气相色谱法研究结晶聚合物的结晶行为

 :采用反气相色谱法(IGC)测定了结晶聚合物聚乙二醇(PEG)的熔点和结晶度,探讨了探针分子的性质、固定相中聚合物的涂布量对测定结果的影响,同时与热分析(DSC)方法测得的结果作了比较。结果表明,IGC法测定结晶性聚合物熔点和结晶度是一种非常实用可靠的技术,其优点在于并不依赖100%纯结晶聚合物的性质,PEG的熔点测得值为67℃,结晶度为89.7%,测定结果与DSC法的测得值(Tm=67.9℃,Xc=90.6%)相近,所测定的结果与探针分子的性质无关,但受PEG在担体上的涂布量的影响显著。     

无探针荧光光谱法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度

建立了无探针荧光光谱法测定表面活性剂临界胶束浓度(CMC)的新方法,测定了典型阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)在水溶液中的CMC,并与表面张力法和电导率法的测定结果进行了对比。结果表明,荧光光谱法样品用量少,测定的SDS的CMC与传统方法一致,说明采用无探针荧光光谱法能够测定一些物质的临界浓度。     

疏水缔合水溶性聚合物——P(AM-NaAA-DiAC_8)的合成及其缔合性能

以双烯丙基胺和1-溴代辛烷为原料,合成了疏水单体N,N-双烯丙基辛胺(DiAC8).采取前加碱二元胶束共聚-共水解法合成了三元疏水缔合水溶性聚合物--聚(丙烯酰胺-丙烯酸钠-N,N-双烯丙基辛胺)[P(AM-NaAA-DiAC8)]. DiAC8和P(AM-NaAA-DiAC8)的结构经1H NMR和FT-IR表征.以芘为荧光探针,利用稳态荧光光谱法研究了P(AM-NaAA-DiAC8)在水溶液中的缔合行为,结果表明当r(DiAC8)=0.1%～1.4%时,随聚合物浓度、疏水单体用量的增加,P(AM-NaAA-DiAC8)在二次蒸馏水和1 mol·L-1NaCl水溶液中的Ⅰ1/Ⅰ3值减少.表明P(AM-NaAA-DiAC8)缔合行为取决于聚合物浓度、疏水单体用量及介质的极性.     

荧光探针法研究核壳结构有机硅-丙烯酸酯乳液的聚合行为

以芘为荧光探针,探讨了有机硅-丙烯酸酯核壳乳液聚合过程中,芘的第一振动峰(373 nm处)与第三振动峰(384 nm处)荧光强度的比值I1/I3与乳化剂、有机硅单体(D4)和引发剂(KPS)用量之间的关系,并结合聚合过程中探针芘的I1/I3峰值与单体转化率及乳胶粒形态演变之间的关系,研究了核壳结构有机硅-丙烯酸酯乳液的聚合行为.研究结果表明,探针芘的I1/I3峰值随乳化剂用量,D4用量,KPS用量不同发生相应的变化,随单体转化率的增加而增大.当乳化剂用量、D4用量、KPS与总单体的质量比依次为2 g、8 g、0.7%时,得到的乳液具有优良的综合性能.聚合反应过程中,当种子乳胶粒转变为核壳乳胶粒时,芘的I1/I3峰值仍呈现出明显的转变,说明有机硅-丙烯酸酯核壳乳液具有互穿聚合物网络结构.因此,荧光探针可用于研究有机硅-丙烯酸酯核壳乳液聚合反应进程.     

高分子基质对光学-氧压敏感涂料压力灵敏度的影响

光学-氧压敏感涂料(pressure sensitive paint,PSP)由氧敏感的发光探针和聚合物载体组成,涂料的氧压灵敏度既与发光探针有关,也与聚合物载体有关.以四(五氟苯基)卟啉铂(PtTFPP)为发光探针,将它分别与四种聚合物即聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基苯基硅氧烷(PMPS)、聚甲基氟丙基硅氧烷(PFS)和三氟氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(PFC)混合成膜.研究不同聚合物对PSP的氧压灵敏度的影响,在室温和氧浓度[O2]分别为0%、20%、40%、60%、80%和100%环境下,以λ=365 nm的光激发,测定其对荧光强度I的猝灭作用,从I0/I(I0为纯N2气氛下的荧光强度)对[O2]的关系可知:它们的氧猝灭灵敏度随聚合物的氧透过性而增加,即PDMSPMPSPFSPFC,该结果表明上述体系的氧猝灭可从扩散控制机理得到解释.     

一种亲水性温敏聚合物荧光探针的制备及用于农产品中铝离子的检测

设计合成了一种亲水性温敏聚合物荧光探针,用于检测农产品中的Al~(3+)。通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合合成此聚合物荧光探针(L64-BTPA-SHMA),用 ~1H NMR对其进行表征,并通过荧光光谱对聚合物探针的识别性能进行了研究。结果表明,此聚合物荧光探针检测Al~(3+)的荧光响应信号受温度影响显著,温度越高,荧光强度越低。聚合物荧光探针在25℃和pH 7.4的缓冲溶液中对Al~(3+)有良好的选择性识别作用,且基本不受其它金属离子的影响。建立了基于此聚合物探针对Al~(3+)的荧光检测方法,响应信号与Al~(3+)浓度在2.0~18.0 μmol/L范围内呈线性关系,相关系数为0.9977,检出限为1.43 μmol/L。此聚合物荧光探针可应用于检测农产品中Al~(3+)残留,具有良好的实际应用价值。     

紫外光聚合法制备L-DBTA手性分子印迹聚合物的研究Ⅰ.紫外光聚合制备条件

以丙烯酸为功能单体,二苯甲酰-L-酒石酸(L-DBTA)为模板分子,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)为交联剂,采用光聚合方法合成了L-DBTA手性分子印迹聚合物,讨论了功能单体种类、功能单体用量、交联剂用量、引发剂用量、三乙胺用量、光聚合温度、光聚合时间、光强度等对L-DBTA手性分子印迹聚合物合成的影响。通过L-DBTA手性分子印迹聚合物对底物的结合实验分析,表明手性分子印迹聚合物对L-DBTA具有很好的识别性,L-DBTA的选择性比二苯甲酰-D-酒石酸(D-DBTA)高,其分离因子可达5．41。     

一种重金属离子吸附捕集剂的合成及性能研究

在较温和的温度条件下合成了N,N-双(二硫代羧基)二乙烯三胺乙基聚合物,并对NaOH的加入次序及加入量、二硫化碳加入次序、二乙烯三胺的用量、反应温度、反应时间等进行了研究。论文通过红外光谱、紫外光谱和熔点测定对聚合物进行表征。研究了聚合物吸附捕集部分重金属离子的性能,结果表明,合成的聚合物能稳定地吸附捕集某些重金属离子,对Ag 、Cu2 、Zn2 等离子有较高的吸附量;吸附效果在pH值为5左右时最好。     

两亲性聚乙二醇桐油酸酯聚合物合成和性能研究

以桐油酸(ESA)和聚乙二醇(PEG)为原料,合成了一种新型的两亲性聚合物聚乙二醇-桐油酸酯(PEG-ESA)。通过红外光谱、质谱和核磁共振光谱法对产物进行表征。利用表面张力法和荧光探针法探究聚合物溶液相关性质,测定不同条件下两亲性聚合物胶束的zeta(ζ)电位和粒径。实验结果表明:利用表面张力法测得PEG-ESA临界胶束浓度(CMC)为1.1×10-5g/L;芘可以增溶于聚合物胶束中;在一定条件下聚合物的胶束可以稳定存在且粒径可达纳米级,为其用于药物缓释提供实验依据。     

热可逆共价交联氯化聚乙烯的制备和性能

以双环戊二烯二羧酸钾 [DCPD(COOK) 2 ]为交联剂 ,通过共混反应法制得了共价交联的氯化聚乙烯(CPE)热塑性弹性体 (TPE) ,研究了共混反应条件 (温度、时间及交联剂用量等 )对TPE物性的影响 .反应溶解性和IR测定数据证明 ,DCPD(COOK) 2 与CPE分子链上的活性氯反应形成共价酯键而交联 ;物性测定数据表明 ,交联CPE的主要力学性能接近CPE常规硫化胶 ,不同的是该交联聚合物具备可塑性 ,经反复加工三次后 ,其力学性能还略有提高     

脉冲梯度场核磁共振技术在多糖类凝胶中的应用

深入理解凝胶中分子的自扩散行为有助于聚合物凝胶的基础研究、食品质地的改善、凝胶类药物递迭系统及分离膜等材料的开发。通过脉冲梯度场核磁共振技术(PFG NMR)测量自扩散系数(D)是阐明凝胶体系中分子动力学的有效手段。探针聚合物在随机介质如溶胶或凝胶中的自扩散取决于基质的结构和迁移率、探针分子的流体力学性质及探针分子与基质之间的相互作用。探针分子与凝胶之间不存在直接分子间相互作用时,其在凝胶中的自扩散主要受流体力学相互作用的影响,因此通过引入并研究探针分子在凝胶中的自扩散行为,可以间接获取凝胶网络结构的信息。本文第一部分简述了自扩散现象及自扩散系数测量技术;第二部分着重介绍了脉冲梯度场核磁共振技术测量自扩散系数的原理;第三部分结合具体的实验方法及实例重点介绍PFG NMR如何被应用于研究多糖类凝胶形成过程中多糖分子构象及动力学的变化;然后介绍如何通过探针分子在凝胶中的自扩散行为评价凝胶的网孔尺寸的变化;最后,通过对探针分子自扩散系数时间依存性的考察,评价其在凝胶相分离研究中的应用价值。     

基于有机多孔聚合物的荧光探针

有机多孔聚合物(porous organic polymers,POPs)是由强共价键将不同几何构型的有机模块链接起来构筑的一类新型多维度骨架材料,具有轻质、比表面积大、稳定性好、结构可预设、功能可调控等优点。近年来,POPs作为多孔材料家族的重要成员,已在催化、气体存储与分离、传感等领域有重要应用价值。国内外研究较多的POPs主要集中在共价有机框架(covalent organic frameworks,COFs)、共轭微孔聚合物(conjugated microporous polymers,CMPs)、自具微孔聚合物(polymer of intrinsic microporosity,PIMs)、超交联聚合物(hyper-crosslinked polymers,HCPs)等领域。POPs由于其堆叠结构、丰富π键、分子水平上共轭单元的刚性、共轭结构的拓展性、以及电子在多个尺度和维度上的离域性等特性,使其往往具有良好的吸光性能。与线性聚合物和小分子单体相比,它们具有更大的协同作用。POPs的多孔性(如高比表面积、大孔体积)既有利于客体分子的进入,又有利于电子的传输。因此,它们具有较高的光敏性,在荧光传感领域有杰出表现。本文着重评述了基于POPs的荧光探针在检测重金属离子、特定阴离子和硝基芳烃爆炸物等方面的研究进展,并且提出了基于有机多孔聚合物的荧光探针探究目前存在的问题及今后面临的机遇和挑战。     

配位型钯离子荧光探针的研究进展

钯在珠宝行业、工业催化、制药行业中应用广泛,也是汽车尾气排放装置触媒转换器中最重要的催化剂之一,但残留的钯离子对人体健康和环境有着极大的危害。近几年,人们对于钯离子残留的检测越来越重视,而配位型金属离子荧光探针是最方便且能快速检测离子的一种方法。本文根据配位方式的不同,综述了配位型钯离子荧光探针的研究进展,包括氮族元素配位(如N和P)的荧光探针、氧族元素配位(如O、S和Se)的荧光探针、同时与氮族和氧族元素配位的荧光探针、不饱和键配位的荧光探针以及聚合物荧光探针等。对不同配位方式、探针结构及对钯的检测效果进行了分析,希望能够为设计更灵敏、高效的配位型钯离子荧光探针提供启发。     

JS-激光小角度光散射光度计

激光小角度光散射光度计(简称LALLS)在国际上是七十年代发展的一种测量液体小角度前向散射光的仪器。主要用于测定聚合物(如塑料、橡胶、合成纤维等)的重均分子量和第二维利系数以及溶剂的瑞利因子等,它与经典光散射仪相比具有以下主要优点:使用小角度测量,无需作齐姆(Zimm)外推(Zimm)外推,溶液用量少,溶剂净化简单,样品用量少,操作方便迅速,尤其对测定10⁶以上分子量试样可以避免经典光散射仪外推造成的误差。溶液用量少,溶剂净化简单,样品用量少,操作方便迅速,尤其对测定10⁶以上分子量试样可以避免经典光散射仪外推造成的误差。     

反相微乳液合成30～100nm磁性聚合物纳米微球

利用反相微乳液一步法成功地制备了磁性聚合物纳米微球,微球粒径在30～100nm左右,均一性较好,研究表明,Fe(Ⅱ)浓度对微乳液和微胶乳的稳定性有很大影响,碱的种类、AOT和单体的含量能控制微球粒径,用振动探针式磁强仪(VSM)测定了不同比例的[Fe(Ⅱ)]/[Fe(Ⅲ)]所合成的聚合物微球的磁性,发现温度对合成高磁饱和强度和超顺磁性起关键作用,合成的磁性聚合物微胶乳透明且稳定性较好.     

靶向髓过氧化酶的双模态探针分子的合成与表征

5-羟色胺(5-HT)对动脉粥样硬化斑块中巨噬细胞分泌的髓过氧化酶(MPO)具有靶向功能,通过酯化反应将5-HT接枝到两亲型聚合物聚衣康酸接枝聚乙二醇接枝十二胺(PIA-g-PEG-g-DDA)上,制备了具有靶向功能的两亲型聚合物(5-HT-g-PIA-g-PEG-g-DDA).采用配体交换法,将超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPION)包覆在该聚合物上制备具有磁性的纳米粒子(5-HT-g-PIA-g-PEG-g-DDA@SPION),通过静电力结合使其与碳点(CDs)结合,制备具有荧光成像和核磁造影成像的双模态探针的纳米粒子.采用动态光散射(DLS)及透射电子显微镜(TEM)分析了其粒径和形貌.采用荧光光谱仪与振动样品磁强计(VSM)测试证明该纳米粒子具备双模态成像功能.共聚焦成像(CLSM)的测试结果表明,该纳米试剂对动脉粥样硬化斑块中的巨噬细胞具有靶向性,MTT法的测试结果表明该探针分子具有良好的生物相容性.该双模态探针具有靶向性好、分辨率高及使用便捷的特点,是一种性能优异的双模态检测纳米试剂.     

苯乙烯-氧乙烯-苯乙烯三嵌段聚合物的受限结晶行为的反气相分析

 采用反气相法研究了苯乙烯 氧乙烯 苯乙烯三嵌段结晶聚合物 (PS PEO PS)的结晶熔融相变 ,测定了PS PEO PS的结晶度、熔点以及熔程 ,探讨了正构烷烃探针分子的碳链长度对测定结果的影响。研究结果表明 :PS PEO PS的微相分离对PEO链段的结晶行为有较大的影响 ,其晶体结构中存在由多种不完善PEO结晶和PS非结晶构成的中间层 ;正构烷烃探针分子的碳链长度对测定PS PEO PS的熔点和熔程无影响 ,但对结晶度测定和PEO结晶熔融相变的检测影响较大 ,所测得PS PEO PS的结晶度随正构烷烃探针分子碳链的增长而降低。     

疏水缔合水溶性聚合物P(AM/NaAA/DiAC16)的合成与性能

以双烯丙基胺和1-溴代十六烷为原料合成了疏水单体N,N-双烯丙基十六胺,采取前加碱二元胶束共聚-后水解法合成了三元疏水缔合水溶性聚合物聚(丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-双烯丙基十六胺)[P(AM/NaAA/DiAC16)],用FTIR、1H-NMR进行了结构表征;以芘为荧光探针,利用稳态荧光光谱法、粘度法研究了P(AM/NaAA/DiAC16)在水溶液的缔合行为.当x(DiAC16)=0.10～0.40 %时,在30℃、1mol·L-1NaCl溶液中,其Huggins常数KH小于0.80(144～0.294),表明稀溶液中缔合作用较弱.随聚合物浓度、疏水单体用量的增加,P(AM/NaAA/DiAC16)在二次蒸馏水中、1.000 mol·L-1 NaCl水溶液中,I1/I3值减少;在矿化度为19 334 μg/g盐水溶液中,水溶液的表观粘度增加、临界缔合浓度降低.结果表明,P(AM/NaAA/DiAC16)缔合行为取决于聚合物浓度、疏水单体用量及介质的极性.     

用于检测铁(Ⅲ)离子的新型共轭聚合物荧光探针

以1,10-邻菲咯啉为原料合成了1,10-菲咯啉-5,6-二酮,并进一步与对苯二胺通过席夫碱反应合成共轭聚合物荧光探针。通过核磁共振、红外光谱、黏度等对聚合物进行表征,通过紫外吸收与荧光发射光谱研究了此聚合物对金属离子的识别性和敏感性。对1,10-邻菲咯啉与聚合物探针配位Fe3+前后的吸收光谱、荧光光谱以及红外光谱进行对比研究。实验结果表明:在聚合物溶液中,加入Fe3+后溶液由无色变为浅红棕色,可实现肉眼识别检测Fe3+,而紫外吸收和发射光谱的变化表明此聚合物荧光探针对Fe3+具有较好的选择性和灵敏性;其对加入的Fe3+能瞬间响应(1 s),完全响应时间为30 min,对Fe3+的线性检测范围为0~12.5μmol/L,检出限为2.72μmol/L。Fe3+对探针的猝灭常数为1.52×104L/mol。通过分析聚合物荧光探针与Fe3+的作用机理,绘制出聚合物荧光探针与Fe3+作用后的结构示意图。