稀聚合物溶液中共溶剂诱导线团 - 球粒转变的统计理论

我们提出了一个在低分子量共溶剂存在下，良溶剂中稀聚合物溶液的统计模型。我们研究了由共溶剂浓度变化以及共溶剂与聚合物之间相互作用类型所诱导的聚合物构象变化。我们在平均场近似框架下，通过 Edwards 模型描述溶液中的聚合物，其中具有固定回转半径的聚合物链的配分函数在此框架下描述。聚合物 - 共溶剂和共溶剂 - 共溶剂相互作用对总亥姆霍兹自由能的贡献也在平均场近似下处理。为方便起见，我们将系统体积分为两部分：由聚合物链占据的体积（通过其回转体积表示）和体相溶液。考虑到这两个子体积之间的平衡，我们得到了作为回转半径和回转体积内共溶剂浓度函数的溶液总亥姆霍兹自由能。通过对总亥姆霍兹自由能关于其变量进行最小化，我们得到了关于聚合物链回转半径和回转体积内共溶剂浓度的耦合方程组。通过改变聚合物与共溶剂之间的相互作用强度，我们表明聚合物塌缩发生在两种情况下——要么当聚合物与共溶剂之间的相互作用是排斥的，要么当相互作用是吸引的。所报道的效应可能与不同学科相关，这些学科关注共溶剂存在下大分子的构象转变，特别是在生物学、化学和材料科学领域。