宁波大学徐玉赐教授课题组 Macromolecules: 两嵌段共聚物在高分子溶剂中的“湿” 、“干”胶束
2023-08-29 来源：高分子科技
两亲性分子在选择性溶剂中会组装形成胶束，聚合物由于其可控的分子量及突出的性能备受人们关注。两亲性的高分子在选择性的溶剂中也能形成尺寸可控的胶束，这使得高分子胶束在药物的包裹与释放、纳米反应器及封装材料等领域具有突出的应用前景；另一方面，嵌段共聚物经常作为增容剂用于聚合物的加工中，而在共混中胶束的形成往往会降低嵌段共聚物的增容效果，因此计算胶束的自由能，得到胶束的形成条件对加工过程至关重要。
，其中fB为不溶段的体积分数，N1为两嵌段高分子的链长，而N为高分子溶剂的链长。转变点处胶束的聚集数大概在100根链以下，具体的关系为
，理论推导过程详见文章，这些解析的结果也被他们数值计算所证实（图1）。
图1：短链溶剂中，溶剂链长及嵌段共聚物链长对转变点的影响。
，而且由于溶剂太长，不能进入到胶束中，因此得到了“干”胶束，对于的临界胶束转变点也与短链的时候也明显不同，为
（图2）。这些计算结果也与强分凝理论吻合（理论推导详见文章）。
图2：长链溶剂中，临界胶束转变与链长的关系。
。更有意思的是，结合链的数目，他们发现“湿”、“干”胶束的转变点依次为：
和
。同样的，这两个转变点也包含一个同样的标度参数
。通过这两个标度参数，他们可以将转变点与链长的依赖关系很好的统一起来，如图3所示。
图3：转变点统一的链长标度关系。
另外，这个标度参数
具有非常明确的物理含义：分子项为溶剂分子所占据的体积，而分母项是胶束核的物理体积。当溶剂所占据的体积远远小于胶束核的体积时（
），溶剂分子能够进入胶束核，从而形成“湿”胶束，当溶剂体积过大时（
），则很难进入胶束核，从而导致“干”胶束的形成，因此他们将这个标度参数定义为特征的标度参数，而将
定义为表观标度参数，因其正好是溶剂链长与不溶段链长的比，实验上容易控制。而根据提出的两个标度参数，他们发现，胶束的密度分布及胶束的界面都表现出统一的标度关系（图4）。
图4：“湿”、“干”胶束界面宽度的普适链长依赖关系。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.3c00283
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（责任编辑：xu）
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