界面处缔合聚合物形成膜的生长
软凝聚态物质
2024-03-25 v1
摘要
聚合物在液-液界面的缔合是自发获得软质自修复膜的一种有前景的方法。在两种聚合物之间可逆键合的情况下，大分子在膜内各处均可移动，并且由于与另一类型的大分子结合，它们可以在两个边界处被吸收进膜。在这项工作中，我们基于这些假设建立了膜生长的理论模型。膜厚度随时间渐近依赖关系为h ~ t^(1/2)，正如在稳态实验中通常观察到的那样，揭示了一个互扩散控制的过程，其中聚合物通量维持了聚合物在膜边界处的吸收。膜的生长速率主要由边界处的平衡组成差异、缔合常数、聚合物长度和迁移率决定。该模型进一步用于描述通过氢键形成的聚合物水凝胶膜的生长，该膜形成于聚环氧丙烷（PPO）的肉豆蔻酸异丙酯溶液与聚甲基丙烯酸（PMAA）水溶液之间的界面。膜厚度通过反射法测量。厚度对时间的依赖性可以用幂律t^(beta)近似，其中对于pH=3的PMAA溶液，beta=1/2，并且随着pH值增加（即电离度增加）而减小。与pH=3的情况相比，在pH=5.1时，500纳米厚膜的生长速率减慢约25倍。PMAA溶液的电离度通过电位法研究。发现即使电离度的微小变化也会影响膜的生长速率。电离聚合物膜生长的减缓可以用膜内组成梯度的下降来解释，正如所提出的模型预测的那样。
引用
@article{arxiv.2403.15041,
title = {Growth of membranes formed by associating polymers at interfaces},
author = {Elena N. Govorun and Julien Dupré de Baubigny and Patrick Perrin and Mathilde Reyssat and Nadège Pantoustier and Thomas Salez and C. Monteux},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.15041},
year = {2024}
}