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聚丙烯酸(PAA)具有很强的亲水性,每一个结构单元上都连着一个羧基基团,在水中电离出氢离子及羧基阴离子。由于高分子阴离子之间的相互排斥作用,聚丙烯酸分子链在水中伸展成松弛状,羧基基团能够充分与水分子产生氢键作用,因此有利于研究聚合物对体系中水的热力学性质等方面的影响。考虑到实验所需的低分子量(5000~70,000)聚丙烯酸在市场上没有现成的商品出售,实验室采用RAFT自由基聚合自行制备。本文以水为溶剂,以水溶性的S,S’-二(α,α’-甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯为链转移剂,采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)方法合成了不同分子量的聚丙烯酸。GPC测试结果表明合成的聚丙烯酸具有很窄的分子量分布,多分散系数PDI均控制在1.0~1.1的范围内。采用DSC方法研究不同分子量的聚丙烯酸/水混合体系中水的热力学性质,研究表明,亲水性聚合物的分子量对水溶液中不同状态的水的热力学行为有着重要的影响。不同分子量的PAA水溶液中自由水和结晶键合水的熔点和熔融焓是不同的。其中,自由水的熔点和熔融焓随着PAA分子量的增加而降低,说明聚丙烯酸分子量的增加使体系中自由水的冰点降低,且自由水在总含水量中的比例也逐渐减小。而聚丙烯酸的分子量对结晶键合水的熔融行为影响并不大,说明体系中的结晶键合水除了一部分会与位于第一水合层的水分子以及聚合物基团形成氢键以外,还有一部分位于聚合物分子键卷曲包裹的线团内,这些水分子相互聚集形成水团簇,同样表现出与本体水不一致的热力学行为。对于PAA水溶液中非结晶键合水的最大含量值,它随着PAA分子量的增加而增大,并在临界分子量55000附近达到最大值,之后不再随着分子量的增加而继续增大。