Dynamic Behavior and Conformation of Weak Polyelectrolyte, Poly(allylamine) hydrochloride, as Concentration, Keeping time and pH

Abstract

이온 세기나 pH의 변화에 민감하게 반응하여 전하의 성질이 쉽게 변화하는 약전해질인 Poly(allylamine) hydrochloride를 이용하여 수용액 상에서의 물리적인 특성에 관한 연구를 정적 광산란과 동적 광산란법에 의해 진행하였다. Poly(allylamine) hydrochloride는 낮은 pH 조건에서 양의 전하를 가지고 버퍼 이온으로서 사용되어지는 소수성 음이온 염에 의해 물리화학적 성질의 변화를 일으키는데 이를 FT-IR과 RAMAN에 의해 확인하였으며, 이로 인해 일어나는 응집 현상을 시간에 따라 측정하였다. 그 결과 응집현상이 일어나는 것은 매우 긴 시간이 소요되었으며, turdity의 변화를 통해 응집되는 시점을 파악할 수 있었다. Turbid solution으로 변화할 수 있는 한계 농도 이내에서 polymer의 농도가 묽을수록 더 빠른 응집현상이 일어나는 특이성을 관찰 할 수 있었으며 2mg/ml 이하의 농도에서만 이와 같은 현상이 발견되었다. 그와 반대 현상인 정전기적 반발력에 의한 분리 현상 또한 지속시간에 따라 느리게 진행되었으며 같은 전하를 띄는 polymer를 기존의 turbidity를 갖는 용액에 2배 이상의 농도로 넣었을 경우 투명한 용액으로 바뀌었고 그 이하의 농도에서는 48시간 이하에서 응집이 분리되는 현상을 보였다. 이것 또한 추가 되어지는 농도가 높을수록 짧은 시간 안에 분리되어지는 것을 scattering intensity와 contin-plot을 통한 radius distribution을 통해 확인할 수 있었다. 응집되어지는 coil의 구조적인 특성은 radius of Gyration과 Hydrodynamic radius의 비율로서 확인하였고, 투명한 상태의 용액에서는 random coil의 conformation을 가지며 응집현상을 보이는 용액 에서는 well defined domain 혹은 ordered conformation을 갖는다는 것을 규명하였다.; The study of the polymer aggregation dynamics is very important for the formation of the polyelectrolyte mutilayers through LBL (layer by layer) method and microcapsule by ‘polymer aggregating templates. The dynamics of polymer aggregation in solution was studied by dynamic light scattering and zeta-potential. The hydrophobic cation, such as potassium hydrogen phthalate, were added to aqueous solution of the cationic polyelectrolytes, PAH (poly(allylamine) hydrochloride)) with condition of pH 3. The capturing of hydrophobic counterions by the polyelectrolytes is likely due to electrostatic, hydrophobic and charge-charge interactions between them. PAH is one of the weakly cationic polyelectrolytes, and shows different aggregate properties as different solution pH and aging time. Especially, in pH 3 buffer solution and after several days aging time, PAH solution with dilute concentration below 1mg/ml became turbid and the hydrodynamic radius increased with one diffusion mode. But, at high concentration, the hydrodynamic radius did not change. When aggregated PAH was diluted or concentrated by adding more buffer solution or PAH, respectively, it displays different physical properties with other polymers. The system of research was affeced mainly by aging time.