类蜘蛛丝聚合物结构及分子运动的固体核磁共振研究

摘要

运用固体核磁共振(NMR)技术研究了聚丙氨酸多肽片段(Ala)5与高分子齐聚物聚苯乙烯(PS,分子量2000)及聚异戊二烯(PI,分子量2210)共聚而成的类蜘蛛丝蛋白聚合物--聚苯乙烯-co-聚内氨酸聚合物(PS-co-PAL)和聚异戊二烯-co-聚丙氨酸聚合物(PI-co-PAL)的结构及分子运动.聚合物13C CP/MAS NMR(交叉极化/魔角旋转核磁共振)谱及其旋转坐标系中自旋-晶格弛豫时间(Tlp(13C))的结果表明,此两种聚合物中多肽片段(Ala)5具有相同的化学位移,即相似的化学环境和二级结构,并具有相近的Tlp(13C),即类似的聚集态结构.聚合物的宏观力学性质明显不同:常温下,PS-co-PAL呈硬颗粒状,PI-con-PAL呈橡胶状且易拉伸.结果说明聚合物力学性质与高分子链段的性质密切相关.PI-co-PAL聚合物的Pl链段,其骨架-CH2CH-的Tlp为(5.3±0.4)ms,而PS-co-PAL聚合物的PS链段.其骨架-CH2CH-的Tlp为(47.0±5.5)ms,说明二聚合物中PI链段较Ps链段更为柔软.另外,基于密度泛函理论(DFT)的化学位移计算证明,聚合物PS-co-PAL和PI-co-PAL中多肽片段(Ala)5的二面角均为(-131°,142°),说明它们以β-折叠构象存在.