Введение к работе
Актуальность темы работы:
Среди объектов изучения статистической физики макромолекул особое место занимают полиэлектролитные системы, в которых существенную роль играют электростатические взаимодействия. Полиэлектролитами называют полимеры с ион-содержащими группами, которые в полярных растворителях могут диссоциировать, образуя заряженные полимерные цепи (макроионы) и низкомолекулярные "противоионы". Хорошо известными примерами таких систем являются белки, молекулы ДНК или синтетические полиолектролиты (например, полиакриловая кислота, сульфированный полистирол, некоторые полисахариды). Наиболее распространенный полярный растворитель - вода (диэлектрическая проницаемость е = 81). Интерес к изучению водных растворов поли-олектролитов не ослабевает с самых первых шагов полимерной науки по сегодняшний день.
В последнее время большой интерес вызывают работы по изучению свойств жидкокристаллического состояния в растворах полиэлектролитов. Это направление важно как с точки зрения создания новых ориентированных систем в водных средах, так и с точки зрения биологических приложений, поскольку ориентационное упорядочение в растворах ДНК и других жесткоцепных полиэлектролитных биополимеров может играть важную роль в процессах жизнедеятельности организмов.
Другим объектом внимания во многих недавних публикациях являются водные растворы блок сополимеров с одним полиэлектролитным и одним нейтральным нерастворимым в воде блоком. Свойства таких макромолекул сходны со свойствами поверхностно активных веществ в воде: блок-сополимеры образуют сферические мицеллы, которые способны растворять нерастворимые в воде вещества (как низко-, так и высокомолекулярные). В настоящее время начаты экспериментальные исследования, связанные с абсорбцией ионов металлов мицеллами, сформированными блок-сополимерами. Разработка этого направления перспективна с точки зрения получения эффективных катализаторов для химических реакций в водных средах.
Цель работы:
Целью настоящей работы является теоретическое описание двух различных полиэлектролитных систем. Во-первых, в случае разбавленного водного раствора диблок сополимера с одним заряженным и одним нейтральным нерастворимым в воде блоком аналитически расчитыва-
ются равновесные свойства одиночной мицеллы (агрегационное число, размер внутренней и внешней части), а также рассмотривается вопрос о мицеллообразовании. Во-вторых, для системы жесткоцепных заряженных макромолекул с персистентным механизмом гибкости описываются свойства фазового перехода в жидкокристаллическое состояние.
Научная новизна:
В представленной работе
впервые построена последовательная теория, позволяющая исследовать равновесные свойства разбавленного водного раствора диблок сополимера с одним полиэлектролитным блоком;
впервые построена теория мицеллообразования для данной системы;
впервые построены фазовые диаграммы для раствора жесткоцепного
полиэлектролита с персистентным механизмом гибкости.
Практическая ценность:
Теоретическое описание свойств раствора диблок сополимера с поли-
олектролитным растворимым блоком позволит расширить круг экспериментов, проводимых в данной области, что в свою очередь приведет к наиболее полному и детальному знанию об изучаемом предмете. Предсказанное поведение мицелл в растворе позволит получать агрегаты определенного сорта варьируя соотношение длин блоков. Описанные свойства мицеллообразования помогут получать мицеллярные растворы заданной концентрации. Теоретическое изучение жидкокристаллического упорядочения в растворах полиэлектролитов стимулирует эксперименты в этой области, что в свою очередь приведет к созданию новых функциональных полимерных материалов.
Структура работы:
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка
цитируемой литературы из 87 наименований. Работа содержит 108
страниц текста, 25 рисунков, 3 таблицы и оглавление.
Публикации:
По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.
Апробация работы:
Основные результаты диссертации были доложены на Конференции
Американского Химического Общества (Денвер, США, 1993), на симпозиуме "Порядок в системах макромолекул" (Осака, Япония, 1993), на третьем Всероссийском симпозиуме по жидкокристаллическим полимерам (Черноголовка, 1995), на Международной конференции "Наноструктуры и самоорганизация в полимерных системах" (Москва - Санкт Петербург, 1995), на Всероссийском семинаре по проблемам структуры
и молекулярной динамики полимерных систем (Йошкар-Ола, 1995), на первом Международном симпозиуме "Полиэлектролиты в растворе и на поверхностях" (Потсдам, Германия, 1995), на московском семинаре по фиоике полимеров на физическом факультете МГУ (1993, 1995).
