A felhősödési ponton túl: Termoreszponzív polimerek fázisátmenetének kvantitatív elemzése

Beyond the Cloud Point: Quantitative Analysis of Thermoresponsive Polymer Phase Transitions

Abstract

The phase transition of thermoresponsive polymers is often described by a single characteristic temperature, the cloud-point temperature Tcp. However, this approach does not account for the additional information contained in the shape of the phase-transition profile. In this work, the Richards function, a generalized logistic model, was applied for the quantitative analysis of the complete transmittance–temperature profile. Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) and poly(N,N-diethylacrylamide) (PDEAAm) homopolymers with different molecular weights were investigated as model systems. The fitted function and its derivative enable the consistent determination of the phase-transition temperature, as well as the quantitative characterization of transition width and asymmetry. The transition width was characterized by the full width at half maximum (FWHM) of the derivative curve. The method clearly distinguished the markedly different transition profiles of PNIPAM and PDEAM, even when their cloud-point temperatures were similar.

KIVONAT
A termoreszponzív polimerek fázisátmenetét gyakran egyetlen jellemző hőmérséklettel, a felhősödési ponttal Tcp írják le. Ez a megközelítés azonban nem veszi figyelembe a fázisátmeneti görbe alakjában rejlő további információkat. Munkánkban a teljes transzmittancia–hőmérséklet profil kvantitatív értékelésére a Richards-függvényt, azaz egy általánosított logisztikus modellt alkalmaztunk. Modellrendszerként különböző molekulatömegű poli(N-izopropil-akrilamid) (PNIPAM) és poli(N,N-dietil-akrilamid) (PDEAAm) homopolimereket vizsgáltunk. Az illesztett függvény és annak deriváltja lehetővé teszi a fázisátmeneti hőmérséklet egységes meghatározását, valamint az átmenet szélességének és aszimmetriájának számszerű jellemzését. Az átmenet szélességét a derivált görbe félértékszélességével (FWHM) jellemeztük. A módszer jól elkülönítette a PNIPAM és PDEAM jelentősen eltérő átmeneti profilját, még hasonló felhősödési hőmérséklet esetén is.