文档介绍：聚电解质、聚电解质复合物的物理化学性质
聚电解质(Polyelectrolyte)是指沿着分子链有许多具有离解性基团的高分子。当高分子电解质溶于介电常数很大的溶剂,如水中时,就会发生离解,生成高分子离子和许多低分子离子,后者称为抗衡离子。
聚电解质复合物(plex,简写为PEC),是通过带有相反电荷的聚电解质混合而成,即聚阳离子和聚阴离子之间通过库仑力结合而形成的。聚电解质复合物最初是在蛋白质间相互作用产生沉定的基础上被认识的。19世纪末Kossel首次发现聚电解质复合物阴阳离子间相互作用的静电本质。本世纪50年代,Michael系统地研究了由聚苯乙烯磺酸与聚乙烯基苄基三甲基氯化铵所形成的聚电解质复合物。从这以后,聚电解质复合物作为一种新型的合成材料,其研究有了较大的发展。研究工作多集中于PEC的形成、PEC的物理、化学性质及其应用上[6]。
(1)机械性质处于干燥状态的聚电解质复合物是透明、高模量和脆性的。从水溶液中沉淀出来的聚电解质复合物含有一定量的水,通常以凝胶形式存在,同时具有良好的机械性能。如PAA-PEEP水凝胶(1:1,50%H2O),,弹性伸长为400,。
(2)溶解性能一般说来,聚电解质复合物形成后,体系的憎水性增加,因而形成不溶于水的沉淀。当聚阳离子与聚阴离子的电荷总量比为1:1时形成最大沉淀,若调整复合时聚阳离子、聚阴离子的比例,使二者间产生适度的库仑相互作用,则可形成均相的聚电解质复合物溶液。对于聚电解质复合物沉淀,可溶于三元屏蔽体系,即水-和水混溶的有机溶剂-小分子盐,因此这种体系可作为聚电解质复合物的溶剂。最近又有关于聚电解质复合物沉淀溶解于阴离子表面活性剂的水溶液的报告。
(3)渗透性质聚电解质复合物薄膜对水、小分子电解质及其它水溶性小分子溶质具有高透过性,而大分子则不能透过。
(4)高吸水性聚电解质复合物具有高度的吸水性,等摩尔的复合物,饱和时可吸收高达30%(重量)的水分。在水的电介质溶液中,非化学计量比的复合物在水中甚至能吸附几倍于它们自己重量的水。
(5)电性质聚电解质复合物在湿的状态下有高的介电常数和介电损耗因子,对温度及离子掺杂很敏感,当达到相当高的电解质掺杂剂水平时成为低介电常数导体。
(6)其他性质①对离子的选择性吸附和离子交换性质。②湿的韧性固体有良好的透明性。③良好的抗凝血性好的抗凝血性。
由于聚电解质复合物具有上述独特的物理、化学性质,因此在材料各领域具有广阔的应用前景[6]。
聚电解质自组装超薄多层膜发展概述
人们对聚电解质复合物的研究已有近一个世纪的历史。最初主要是研究带相反电荷的蛋白质的相互作用,后来Michael引入合成聚电解质,因为复合物潜在的应用价值,研究更为广泛深入。按照L-B的方法,研究人员可以构建出厚度由5到500纳米的两性分子层。但是并不是所有的两性分子层都能投入到工业应用中,这是因为只有小且平整的基底才能被L-B层覆盖。
Decher等在九十年代初用相反电荷的聚电解质制得了多层复合膜,把聚电解质复合物的研究推向了一个新高度。他们是通过相反电荷的高分子(聚电解质、纳米、蛋白质)的交替吸附来获得多层膜的。在短短的十年时间内,这种聚阴离子和聚阳离子逐层吸附,自组装形成的多层复合膜已在渗透膜、导电膜、生物传感器、表面