AbstractIn this review, our recent studies on the phase transition of hydrogels and aqueous solutions of thermosensitive homopolymers and copolymers are briefly summarized. On the basis of the concept of cooperative hydration, which is defined as the association-dissociation of water molecules bound to a polymer chain with a positive correlation between adjacent bound water molecules, we theoretically examine the following phenomena: (i) the high-temperature collapse of poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) gels in water; (ii) the reentrant volume phase transition of PNIPAM gels in mixed solvents of water/methanol; (iii) the temperature dependence of the swelling behavior of PNIPAM microgels in mixed solvents of water/methanol, the selective solvent adsorption of the gels and the selective solvent binding to the polymer chains; and (iv) the nonlinear depression of the lower critical solution temperature of thermosensitive copolymers in water as the monomer composition is varied. Our theoretical results are compared with the experimental data, and the molecular mechanisms are discussed.Theoretical models for thermo-sensitive hydrogels in pure water and in mixed solvent of water and methanol, and for thermo-sensitive copolymer in water are developed based on the concept of cooperative hydration of thermo-sensitive water-soluble polymers. The high-temperature collapse in water and the reentrant volume phase transition in water/methanol mixtures of poly(N-isopropylacrylamide) gels, and the phase behavior of statistical random copolymers of N-isopropylacrylamide and N,N-diethylacrylamide are theoretically studied.

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水凝胶和热敏聚合物水溶液相变的研究

摘要在这篇综述中，我们简要总结了我们最近对水凝胶和热敏均聚物和共聚物水溶液的相变的研究。基于协同水化的概念，它被定义为结合在聚合物链上的水分子的缔合-解离，相邻的结合水分子之间呈正相关，我们从理论上研究了以下现象：（i）高温聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）凝胶在水中坍塌；(ii) PNIPAM 凝胶在水/甲醇混合溶剂中的折返体积相变；(iii) PNIPAM 微凝胶在水/甲醇混合溶剂中溶胀行为的温度依赖性、凝胶的选择性溶剂吸附和与聚合物链的选择性溶剂结合；(iv) 随着单体组成的变化，热敏共聚物在水中的下临界溶解温度的非线性降低。我们的理论结果与实验数据进行了比较，并讨论了分子机制。 基于此概念建立了纯水和水和甲醇混合溶剂中的热敏水凝胶以及水中的热敏共聚物的理论模型热敏水溶性聚合物的协同水合作用。理论研究了聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶在水中的高温坍塌和在水/甲醇混合物中的折返体积相变，以及N-异丙基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺统计无规共聚物的相行为。我们的理论结果与实验数据进行了比较，并讨论了分子机制。 基于此概念建立了纯水和水和甲醇混合溶剂中的热敏水凝胶以及水中的热敏共聚物的理论模型热敏水溶性聚合物的协同水合作用。理论研究了聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶在水中的高温坍塌和在水/甲醇混合物中的折返体积相变，以及N-异丙基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺统计无规共聚物的相行为。我们的理论结果与实验数据进行了比较，并讨论了分子机制。 基于此概念建立了纯水和水和甲醇混合溶剂中的热敏水凝胶以及水中的热敏共聚物的理论模型热敏水溶性聚合物的协同水合作用。理论研究了聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶在水中的高温坍塌和在水/甲醇混合物中的折返体积相变，以及N-异丙基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺统计无规共聚物的相行为。和用于水中的热敏共聚物是基于热敏水溶性聚合物协同水合的概念开发的。理论研究了聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶在水中的高温坍塌和在水/甲醇混合物中的折返体积相变，以及N-异丙基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺统计无规共聚物的相行为。和用于水中的热敏共聚物是基于热敏水溶性聚合物协同水合的概念开发的。理论研究了聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶在水中的高温坍塌和在水/甲醇混合物中的折返体积相变，以及N-异丙基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺统计无规共聚物的相行为。