聚丙烯酰胺衍生物的单链拉伸AFM研究

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1、吉林大学硕士学位论文王脑聚丙烯酞胺衍生物的单链拉伸AFM研究作者:王驰指导教师:张希教授专业:高分子化学与物理中文摘要高分子弹性是高分子科学的重要问题，而高分子的宏观弹性被认为与其单个分子的弹性密切相关。当有足够的单分子信息而形成丰富的力学谱谱库后，人们可以从分子尺度上设计高分子，但长久以来对单个高分子链段的弹性的研究主要依靠理论模拟。随着一系列的纳米级别的仪器的出现，我们可以在实验中得到单个高分子的链段弹性的机械力学信息。单个高分子链段的弹性被认为由焙弹性(包括键长和键角的变化)和嫡弹性(包括高分子的构型嫡)所组成。本论文以聚丙烯酞胺的衍生物

2、，聚N,N’一二甲基丙烯酞胺(PDMA)和聚N,N'-二乙基丙烯酞胺(PDEA)，来研究结构和环境对高分子焙和嫡弹性的影响。在论文的第二章中我们揭示了高分子侧基及与小分子相互作用对高分子单链弹性的影响规律。具有较大的侧链的PDEA，在高力区有较大的焙弹性.这被认为其侧链对主链的弹性影响较大。通过增强与侧链基团对聚丙烯酞胺衍生物的主链的弹性影响，溶液中的尿素小分子会增大高分子的弹性，高分子的弹性随着尿素的浓度的增加而增大。不同侧链基团对主链弹性的影响，在低浓度的尿素溶液中仍能表现出来，但在高浓度的尿素溶液中这种影响被掩蔽，即在高浓度尿素溶液中尿素

3、分子对高分子的弹性影响成为主要因素。吉林大学硕士学位伦文王私在论文的第二章中我们研究了高分子在溶液中的构象自由度影响高分子在外力拉仲时的墒弹性。PDMA在其良溶剂水或乙醇中，其墒弹性均比其在乙醇一水的混合溶剂中的嫡弹性大，这是因为水与乙醇形成五元结构的配合物而成为高分子(PDMA)的不良溶剂，使PDMA在混合溶剂中的嫡弹性降低。而PUMA在两种良溶剂中的嫡弹性也有不同，即在乙醇中的PDMA有较高的嫡弹性，这被认为是由于PDMA侧链的甲基与乙醇分子中的乙基“相似相溶”，所以PUMA在乙醇中有较高的构象自由度，使PDMA在溶液中有较高的嫡弹性。同时

4、，不良溶剂乙醇一水混合溶剂使高分子被压迫在玻璃表面，使PDMA的环状结构变小吸附点增多，所得到的力曲线上单链的力反应信号增多力值相近。关键词;单分子力潜，单链拉伸，聚丙烯酞胺衍生物，焙弹性，嫡弹性吉林大学硕士学位伦文王驰Single-chainElongationStudyofPoly(acrylamide)DerivatesbyAFMAuthor:ChiSupervisor:Prof.Dr.XiZhangAbstractElasticityofmacromoleculesisatthecoreofapplicationsinmacromole

5、culescienceandlifescienceaswell.Macroscopicpropertiesofmacromolecularmaterialsarebelievedtobegreatlyextendedbyelasticpropertiesofindividualmacromolecularchains.Wecandirectlydesignthemacromoleculesfromthemolecularlevel,whenweobtainaserialofinformationonsingle-molecularpropert

6、ies.However,byconventionalmethodweonlycoulddosuchresearchbytheoreticalsimulation.Withtheappearanceofaserialofatomicforcespectroscopy(AFM)-basedtechnique,wecan'touch'thesingle-moleculechaindirectlyandobtainmuchunexpectedinformationofmechanicalpropertiesofindividualmacromolecu

7、larchains.Themechanicalpropertiesofindividualmacromoleculesincludetheaspectsofentropicelasticity(macromolecularconformation)andenthalpicelasticity(mechanicalstabilitiesofcovalentbonds).Weattemptedtostudiedtheelasticefectsoftwoimportantpoly(acrylamide)derivatives,poly(dimethy

8、lacrylamide)(PDMA)andpoly(diethylacrylamide)(PDEA),bychangingthechemicalstr