聚乙二醇水溶液性质及小分子的影响

摘要

聚乙二醇（Polyethylene glycol，简称PEG）的运用涉及到我们生活中的方方面面，并且这些运用都离不开水的环境，所以研究水对 PEG 的影响尤为重要。目前为止，人们通过不同的实验和理论方法对其进行研究，得到的每个 PEG 循环单元的结合水的数值分散在1和4之间，存在着很大的差异。本篇论文主要是通过差示扫描量热法和拉曼光谱技术研究了分子摩尔质量从200到20000的PEG水溶液以及它与一些小分子的混合水溶液的晶化和玻璃化与水含量之间的关系。主要研究内容如下： （1）针对当前人们得到PEG分子结合水数的不一致的问题，我们观测到不同分子质量的 PEG 水溶液的玻璃化转变温度与水的质量分数之间存在普适的关系。类似于电解质水溶液和甘油等有机小分子水溶液，分子量高至20000的PEG水溶液也可被分为高浓度的I区、中等浓度的II区和富含水的III区三个浓度区间。PEG 分子水溶液中 CH2拉曼振动峰位随水溶液中水含量的增加出现蓝移。当水含量大于溶质的临界结合水数ncr时，CH2振动拉曼峰位不再随水含量的增加而变化，即PEG中CH2拉曼峰位与水溶液水含量的关系中在ncr处存在一个拐点。 PEG·nH2O诸多性质随水溶液浓度变化均在PEG·ncrH2O处存在拐点。ncr包含结合水nh和受限于水合溶质间的受限水。水溶液III区内结合水加自由水转变为II区内的结合水加受限水的这一过程是PEG和其它类型溶质水溶液在n=ncr时物理性质改变的主要原因，但这个拐点不能作为量化结合水数的依据。 （2）通过短链的PEG分子与单糖或者DMSO（二甲基亚砜）组成的三元混合水溶液体系的结合水和自由水数的量化，发现 PEG 与它们之间没有明显的相互作用。由此推断混合溶质体系中每个溶质分子依然保持独立的结合水能力，混合溶质水溶液的结合水数等于两种溶质结合水数的加和。

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