AFM觀測(cè)聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
從水溶性疏水締合聚合物的原子力顯微鏡表面形貌圖和剖面分析圖，可見疏水締合聚合物(HAWSP，AP-P4)在蒸餾水中溶解后形成致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且可很清楚地看到形成結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)。在觀測(cè)范圍為10μm的原子力中可見聚合物結(jié)構(gòu)呈輻射狀分布。將掃描范圍縮小至1μm則發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并不規(guī)則，具有各種形狀，多以圓形和六邊形為主?？紤]可能是在制片的過程中，聚合物與云母基片間存在一定的相互作用力。云母表面是含有四面體的SiO4，新鮮揭開的云母表面能較低，因此在和聚合物接觸時(shí)，容易吸引聚合物在其表面。這種相互作用力是范德華力。因?yàn)槭杷喓暇酆衔锝?jīng)過充分?jǐn)嚢枋强梢酝耆芙庥谡麴s水中的，因此聚合物在水中的狀態(tài)應(yīng)該是自由懸浮的。為了觀察聚合物的微觀結(jié)構(gòu)，必須將聚合物“錨定”在某種基片上。傳統(tǒng)的方法是利用HOPG(高定向裂解石墨)作為基片。HOPG是一種新型高純度碳，是熱解石墨經(jīng)高溫高壓處理后制得的一種新型石墨材料，其性能接近單晶石墨。它可以用于表面粗糙度測(cè)量，表面微觀性質(zhì)表征等所使用的基底。但是用雙面膠剝離后制得的新的光滑表面是導(dǎo)電的。與之相比，新鮮剝離的云母表面是絕緣的。在制備水溶液的樣品和觀測(cè)此類樣品時(shí)，云母片對(duì)樣品帶來的改變較少。因此對(duì)于帶電荷的水溶性樣品選取云母作為基片更為合適。

疏水締合聚合物內(nèi)部形成了十分明顯的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由無數(shù)個(gè)六邊形的“網(wǎng)眼”和連接這些網(wǎng)眼的“節(jié)點(diǎn)”構(gòu)成。通過AFM分析，發(fā)現(xiàn)這些六邊形“網(wǎng)眼”中較大的直徑為1000～1200nm，較小的直徑為300～400nm左右。大“網(wǎng)眼”與小“網(wǎng)眼”的分布沒有規(guī)律。有的區(qū)域是大“網(wǎng)眼”分布密集，有的區(qū)域更多分布的是小“網(wǎng)眼”。但更多的是大“網(wǎng)眼”周圍分布小“網(wǎng)眼”?？吹叫纬奢^大“網(wǎng)眼”的六邊形的邊較粗，寬120～140nm，高5～7nm;形成小“網(wǎng)眼”的六邊形的邊寬120～140nm，高5～7nm。即較大“網(wǎng)眼”的邊較粗，較小“網(wǎng)眼”的邊較細(xì)。推斷形成這種結(jié)構(gòu)的原因是:疏水締合聚合物之所以能形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由于分子鏈上連接的疏水基團(tuán)，這些基團(tuán)在水溶液中由于疏水性會(huì)自發(fā)的締合在一起。而且這是一個(gè)熵增過程。疏水基團(tuán)的締合是隨機(jī)的，因此會(huì)出現(xiàn)分子內(nèi)締合和分子間締合兩種情況。聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就是由這兩種締合形成的。但是在制備樣品的過程中，比如聚合物溶解時(shí)的攪拌、在云母片上制備樣品等可能會(huì)導(dǎo)致某些締合解散。但是解聚后的聚合物不會(huì)以單獨(dú)的分子鏈形式存在，會(huì)在瞬間與相鄰的聚合物鏈重新締合形成新的鏈?zhǔn)?。因此就形成了所看到的大“網(wǎng)眼”由較粗的邊形成，小“網(wǎng)眼”由較細(xì)的邊形成。AFM反映的是聚合物無數(shù)次締合—解締合—締合的最終結(jié)果。還發(fā)現(xiàn)，這些“網(wǎng)眼”都是近似的圓形或六邊形。分析產(chǎn)生這種形狀的原因是聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在一定的能量問題，形成圓形或者六邊形是整個(gè)體系能量最低的狀態(tài)。
分析形成“網(wǎng)眼”的“邊”寬從幾十nm～200nm不等，厚度約5～9nm，幾乎所有的鏈?zhǔn)际潜獾?。在水溶液中這些鏈?zhǔn)鴳?yīng)該呈現(xiàn)的是高度和寬度是一致的。但是吸附在云母片上之后，因?yàn)槿鄙僭谒械母×χ渭由现亓Φ淖饔?，最后呈現(xiàn)出寬度是厚度幾十倍的鏈?zhǔn)?。疏水締合聚合物是直鏈型高分子聚合物，因此每個(gè)高分子鏈的厚度應(yīng)該在納米級(jí)。聚合物鏈的粗細(xì)都在幾十nm，是單個(gè)分子鏈的幾十倍甚至百倍、千倍。由此可判斷形成疏水締合聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)六邊形或圓形“網(wǎng)眼”的“邊”是由多條高分子單鏈形成的鏈?zhǔn)ｆ準(zhǔn)男纬芍饕蚴欠肿渔溕系氖杷鶊F(tuán)形成的分子內(nèi)或分子間締合，其次高分子鏈之間的相互纏繞也是一個(gè)原因。

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