创立利用高分子超滤来分离和表征构象和构筑不同的链的方法

分离和表征构象和构筑（如线形，支化和星状）不同且尺寸类似的长链是高分子研究中一个急待解决的重要瓶颈问题。它的解决将会极大地推动有关高分子结构和性质相关性的研究。最近我们在超滤实验中发现，大分子长链在剪切拉伸流场作用下可形变通过一个纳米小孔，且确实存在着一个理论上曾预计的临界流速，其对应于一个蜷曲到伸展的一级相变。理论上还预测，对一给定的纳米小孔，构筑不同的链具有不同的临界流速。因此，我们计划，首先合成一系列构筑不同且结构和尺寸确定的高分子链。同时，发展将大分子超滤实验同动静态激光光散射相结合的在线方法以便精确地检测保留浓度和临界流速。进而，通过研究保留浓度和临界流速与构象和构筑不同的高分子链之间的定量关系，进一步完善和发展现有的超滤理论，创立一个可分离和表征构筑不同的高分子链的全新方法。我们还计划研制便于操作的相关分析仪器，进一步推动有关高分子微观结构和宏观性质之间内在联系的研究。

在流场剪切下发生形变的高分子穿过比自身尺寸还小的纳米孔的现象被称为高分子的超滤，阐明该现象是高分子物理研究中的一个重要课题。然而，直到本世纪初人们仍未系统地在实验上对高分子的超滤行为进行系统探究。在本项目中，通过将激光光散射技术与高分子超滤实验相结合，我们系统地研究了具有不同构象和构筑的高分子链在溶液中的超滤行为，已取得的主要成果有：1）通过将活性聚合和高效化学反应相结合的方法，并以物理原理指导合成，制备出多种结构规整的模型高分子，如星形、超支化链和梳状共聚物，丰富了高分子合成化学的内容；2）阐明了超支化聚合物的合成动力学过程以及超支化聚合物的分子尺寸和分子量之间的标度关系，探求了物理因素对超支化分子形成的影响；3）通过自制的超滤实验装置，确定了线形、星形及超支化高分子链通过柱状小孔的临界流量，由此建立了分离不同构筑高分子链混合物的超滤实验方法；4）利用第一性原理，定量地揭示了线形链过孔临界流量远小于早期的预计值且随孔径增大而变小的本质；5）建立了不同构筑高分子链在流场下穿过柱状小孔的统一理论描述，并纠正了早期文献中的有关星形链和超支化分子过孔临界流量的若干错误；6）深入探究了结构规整超支化高分子的溶液性质，包括高分子链的相互作用、运动模式、构象变化和聚集行为。