Bottlebrush polymers have densely tethered side chains grafted to a linear polymer backbone, resulting in stretching of both the side chains and backbone. Prior studies have reported that the side chains are only weakly stretched while the backbone is highly elongated. Here, scaling laws for the bottlebrush backbone and side chains are determined through small-angle neutron scattering analysis of a systematic series of poly(lactic acid) bottlebrush polymers synthesized via a “grafting-through” ring-opening polymerization. Scattering profiles are modeled with the empirical Guinier–Porod, rigid cylinder, and flexible cylinder models. Side chains are found to be only weakly stretched, with an end-to-end distance proportional to N0.55, while the overall bottlebrush increases in size proportional to N0.77. These results demonstrate that the bottlebrush backbone is not fully extended and that both side chains and backbone have significant conformational flexibility in solution

 چکیده

برس­ های پلیمری حاوی زنجیرهای جانبی متراکمی هستند که به زنجیر اصلی پلیمر متصل شده ­اند، که این امر باعث کشش زنجیرهای اصلی و جانبی می ­شود. در مطالعات قبلی گزارش شده است که زنجیره ای جانبی تنها مقدار کمی کشیده می­شوند درحالیکه ازدیاد طول زنجیر اصلی بیشتر است. در این کار تحقیقاتی، قوانین مقیاس­ بندی برای زنجیر اصلی و زنجیرهای جانبی مجموع ه­ای از برس­ های پلی مری پلی (لاکتیک اسید)، که با استفاده از پلیمریزاسیون حلقه­ گشا و به روش «پیوندزنی از طریق» سنتز شده­اند، با کمک آنالیز تفرّق نوترون زاویة کوچک تعیین شد. پروفایل­های تفرّق با استفاده از مدل­های تجربی Guinier-Porod، استوانة صلب، و استوانة انعطاف­پذیر مدل­ سازی شد. مشخص شد که زنجیرهای جانبی مقدار کمی کشیده می­شوند و فاصلة دو انتهای زنجیر با N0.55 متناسب است، درحالیکه افزایش اندازة کلی برس پلیمری با N0.77 متناسب است. این نتایج نشان می­دهد که برس پلیمری بطور کامل کشیده نشده است و زنجیرهای اصلی و جانبی در محلول انعطاف­ پذیری ساختاری قابل توجهی دارند.

-1مقدمه

برس­های پلیمری دستة خاصی از پلیمرهای شاخه­دار هستند و اغلب به ازای هر واحد تکراری زنجیر اصلی حاوی یک یا تعداد بیشتری زنجیرهای جانبی هستند، که این امر باعث ایجاد دافعة فضایی بین زنجیرهای جانبی و تشکیل صورت­ بندی استوانه­ای می­شود. همانطور که در مقالات اخیر گزارش شده است [1-5]، این پلیمرها کاربردهای فراوانی دارند که از آن جمله می­ توان به پوشش­ های سطحی واکنشگرا و نانو مواد مورد استفاده در رسانش دارو اشاره کرد. صورت­ بندی برس­ های پلیمری روی خواص فیزیکی آن­ها تأثیرگذار است. به عنوان مثال، تغییر شکل از حالت کروی به گلبولی با افزایش طول زنجیر اصلی باعث افزایش شدید وزن مولکولی بحرانی و کم شدن وابستگی ویسکوزیتة برشی صفر مذاب­ برس ­های پلیمری به وزن مولکولی می­ شود [6]. در یک مثال دیگر، نشان داده شده است که طول زنجیرهای جانبی تعیین کنندة ناخیسش و جدایی فاز ناشی از آنتروپی برس­ های پلیمری در مخلوط­ ها است [7,8]…