Poly(dialkyyliaminoetyylimetakrylaattien) faasikäyttäytyminen vedessä

Abstract

Työssä syntetisoitiin poly(di-isopropyyliaminoetyylimetakrylaattia) ja tutkittiin sen alemman kriittisen liuoslämpötilan riippuvuutta puskurista, pH:sta ja ionivahvuudesta. Lisäksi valmistettiin dimetyyliaminoetyylimetakrylaatista ja di-isopropyyliaminoetyylimetakrylaatista koostuva lohkopolymeeri ja tutkittiin sen pH- ja lämpöherkkyyttä.

Kaikki polymeerit syntetisoitiin reversiibelillä additio-fragmentaatio ketjunsiirto -polymeroinnilla ja karakterisoitiin NMR-spektroskopialla ja kokoekskluusiokromatografisesti. Poly(di-isopropyyliaminoetyylimetakrylaatin) faasitransitioita tutkittiin transmittanssimittauksin, differentiaalisella pyyhkäisykalorimetrialla, valonsironnalla ja fluoresenssimittauksin. Faasitransitioita seurattiin eri pH-arvoissa, puskuriliuoksissa ja ionivahvuuksissa. Lisäksi tutkittiin bis(trifluorometyylisulfonyyli)imidi-ionien lisäyksen vaikutusta polymeerin liuoskäyttäytymiseen.

Tärkeä havainto oli, että poly(di-isopropyyliaminoetyylimetakrylaatilla) ei havaittu faasitransitiota puhtaassa vedessä. Faasien erottumisen nähtiin riippuvan voimakkaasti liuoksen pH-arvosta, käytetystä puskurista ja/tai ionivahvuudesta. Sitraatin käyttö puskurina johti teräviin ja helposti havaittaviin transitioihin. Fosfaatilla puskuroidulla poly(di-isopropyyliaminoetyylimetakrylaatilla) havaittiin myös transitio, mutta laajemmalla lämpötilavälillä hystereesin ollessa huomattavaa. Koska sitraatin ionivahvuus on fosfaattia suurempi, mitattiin natriumkloridia käyttäen mittaussarja, jossa ionivahvuus ylitti sitraatilla puskuroitujen näytteiden ionivahvuudet merkittävästi. Koska kyseisen mittaussarjan transitiot olivat vielä heikompia, voitiin päätellä, ettei kyse ollut yksinomaan ionivahvuudesta. Pääteltiin, että syy piilee puskurin ja polymeerin välisissä vuorovaikutuksissa; mahdollisesti puskurin kyvystä vastaanottaa protoneita faasitransition aikana ja siten edesauttaa faasierottumista.

Bis(trifluorometyylisulfonyyli)imidilisäyksen nähtiin vaikuttavan polymeerin liuoskäyttäytymiseen. Kun lisäys oli riittävä ja liuoksen pH matala, havaittiin ylemmän kriittisen liuoslämpötilan faasikäyttäytymistä. Kun anionin pitoisuus oli pieni ja/tai kun liuoksen pH oli korkeampi, polymeerilla havaittiin alempi kriittinen liuoslämpötila.

Lohkopolymeerin niin ikään nähtiin olevan pH- ja lämpöherkkä ja mahdollisesti muodostavan misellejä pH:n ja lämmön vaikutuksesta.