Hierarchical Model of Weak Polyelectrolytes with Ionization and Conformation Consistency
Hierarchical Model of Weak Polyelectrolytes with Ionization and Conformation Consistency
复制标题
具有电离和构象一致性的弱聚电解质的层次模型
DOI：
10.1021/acs.macromol.2c01910
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
5.5
通讯作者：
Wu, Jianzhong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gallegos, Alejandro;Wu, Jianzhong
弱聚电解质的传统模型是根据平均电离度或刚性聚合物构象来制定的。虽然链段水平电离和聚合物结构的解耦简化了理论过程并且从计算的角度来看是有益的，但是它错过了链内相关性（即，在相邻单体之外的相互作用），这对于具有强静电相互作用的低聚合物浓度的系统是重要的。在这项工作中，我们提出了一个分层的方法，结合了液态理论与位点结合模型来解释局部离子环境对链间和链内相关性的影响。本文引入蠕虫链模型来描述聚合物构象和单体电离的耦合，并利用Gibbs-Bogoliubov变分原理来考虑长程静电相互作用。通过广泛的比较的理论预测与实验滴定曲线的聚（丙烯酸）在不同的碱金属氯化物溶液中，我们证明了层次模型是能够量化的充电行为的弱聚电解质在广泛的溶液条件。
Conventional models of weak polyelectrolytes are formulated in terms of either an average degree of ionization or a rigid polymer conformation. While the decoupling of segment-level ionization and polymer structure simplifies the theoretical procedure and is beneficial from a computational perspective, it misses intrachain correlations (i.e., interactions beyond adjacent monomers) that are important for systems at a low polymer concentration with strong electrostatic interactions. In this work, we propose a hierarchical method that incorporates the liquid-state theories with the site-binding model to account for the effects of the local ionic environment on both inter- and intrachain correlations. A wormlike-chain model is introduced to describe the coupling of polymer conformation and monomeric ionization with the long-range electrostatic interactions accounted for by using the Gibbs–Bogoliubov variational principle. Through an extensive comparison of the theoretical predictions with experimental titration curves for poly(acrylic acid) in different alkali chloride solutions, we demonstrate that the hierarchical model is able to quantify the charging behavior of weak polyelectrolytes over a broad range of solution conditions.
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影响因子：
5
作者：
Blanco, Pablo M.;Madurga, Sergio;Garces, Josep L.
通讯作者：
Garces, Josep L.
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DOI：
--
发表时间：
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期刊：
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--
作者：
Gallegos, Alejandro;Wu, Jianzhong
通讯作者：
Wu, Jianzhong
影响因子：
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通讯作者：
Košovan P