聚乳酸是一種生物相容、生物可降解的高分子材料,經過熔體或溶液加工后,在食品包裝、藥物遞送和醫療器械等領域有重要應用。聚乳酸包含三種典型的分子鏈結構:左旋聚乳酸(PLLA),右旋聚乳酸(PDLA)和內消旋聚乳酸(mPLA)。三種手性高分子具有完全相同的化學組成,只有空間手性略有差異。基于這種分子結構特點,以往大量的工作深入研究了手性聚乳酸的結晶行為,通常默認不同手性的聚乳酸完全混溶。近年來,極少數研究開始對聚乳酸的相容性提出了質疑,但至今仍缺少直接的相分離實驗證據和深入的熱力學理論認識。基于溶液加工技術和對以上問題的考慮,南開大學史偉超研究員課題組在較寬的范圍內調整聚乳酸混合物的分子量,研究了聚乳酸溶液在雙乳液中的相轉變行為,揭示了手性聚乳酸對映體之間存在微弱的排斥相互作用,建立了液-液相分離和結晶之間的熱力學相圖。研究成果以“Polymer Chirality Modulates Phase Transitions at Liquid-Liquid Interface”為標題,發表在高分子領域權威期刊Macromolecules上,詳細闡述了實驗方法和理論分析。
圖1. 不同分子量PLLA/mPLA/DCM雙乳液液滴的相轉變過程示意圖和微膠囊結構。低分子量混合物通過PLLA的同質結晶形成紡錘形微膠囊,而高分子量混合物由液-液相分離主導形成眼球狀微膠囊。
圖2. 不同分子量的PLLA/PDLA/DCM雙乳液液滴的相轉變過程示意圖和微膠囊結構。低分子量混合物通過立構復合結晶形成球形微膠囊,而高分子量混合物由液-液相分離主導形成多相共殼微膠囊。
圖3. (a) PLLA142k/mPLA66k/DCM和(b)PLLA142k/PDLA142k/DCM溶液的三元相圖。DCM代表二氯甲烷,是聚乳酸的良溶劑。黑色曲線為液-液相分離共存線,橙色和綠色線分別代表PLLA和PDLA的同質結晶,紫色線表示PLLA/PDLA的立體復合結晶。黑色和紅色圖標分別代表HC和SC的飽和濃度。
論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c01739
南開大學史偉超課題組正在以高分子物理為核心開展多學科交叉研究,擬招收2025級博士、碩士研究生。博士研究生申請人應具備高分子物理、軟物質物理、或高分子化學等學科的教育背景,有聚電解質研究、散射技術、精確嵌段共聚物合成等方面科研背景優先。擬通過“申請-考核”方式錄取,申請人的科研基礎主要通過面試交流考察。具體要求請參見南開大學官網:https://chem.nankai.edu.cn/2022/1014/c24089a485729/page.htm
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