嵌段结构调控阳离子聚丙烯酰胺分子链构象——首信阶段性研究成果
2026-09-04 20:41:01

在阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)的分子设计领域,嵌段比(中性嵌段与阳离子嵌段的比例)是决定聚合物性能的关键结构参数,但其对分子链微观构象的影响规律长期以来缺乏系统的原子尺度认知。这一知识空白使得CPAM产品的分子设计难以实现从“经验筛选”到“理性设计”的跨越。

首信研发团队近年来聚焦于阳离子聚丙烯酰胺嵌段结构与分子链构象的定量关系研究,已建立高分子分子动力学(MD)模拟平台与聚合物合成验证平台。目前,团队在以下方面取得了阶段性成果:

嵌段比对分子链构象的定量影响:我们的模拟数据表明,中性嵌段(A_m)与阳离子嵌段(B_n)的比例对CPAM分子链的伸展程度具有显著影响。当嵌段比为8:12(中性:阳离子)时,分子链呈现最为伸展的构象均方末端距与均方回转半径比值达到峰值,阳离子基团(N⁺(CH₃)₃)充分暴露于溶剂中,离子可及性。当阳离子嵌段比例过低(如16:4)时,分子链因电荷密度不足、静电排斥减弱,导致链间疏水聚集。这一发现揭示了嵌段比对分子构象的“非单调”调控规律并非电荷密度越高分子链越伸展,而是存在一个平衡点。

在上述研究推进过程中,我们关注到国际化工领域期刊《Chemical Engineering Journal》于2025年发表的一项独立研究成果(Vahid et al.,论文题为Block ratio optimized cationic polyacrylamides for enhanced nitrate rejection under applied potential)。该研究采用分子动力学模拟手段,不仅考察了不同嵌段比DCPAM在本体溶液中的分子构象(与首信研究方向重叠),还进一步拓展了两个维度:(1)离子选择性研究发现NO₃⁻在CPAM带电基团附近的累积密度显著高于Cl⁻,证明CPAM对硝酸根具有优先吸附能力;(2)电场耦合性能将CPAM置于电场辅助反渗透体系中,12:8配比在实现水通量的同时完全截留NO₃⁻,盐截留率达78%~。该研究的定量结论与文献中首信对8:12嵌段比分子构象的判断高度一致,同时其在离子选择性和电场耦合方面的拓展为首信后续研发指明了方向。

 图1 不同嵌段比例下的聚合物链构象参数与分子快照


  图2 不同嵌段比例 CPAM 在受限电场中的分布与离子密度曲线

 

基于前期自有成果与外部文献的交叉印证,首信已启动以下研发转化工作:

建立嵌段比可调的CPAM合成平台,针对不同应用场景实现分子结构的定制;

借鉴文献方法学,启动离子选择性与电场耦合的拓展研究,将分子构象基础数据延伸至实际应用性能预测;

构建分子模拟辅助产品设计工作流,加速新产品从分子设计到工艺放大的研发周期。


未来,首信将持续深耕阳离子聚丙烯酰胺基础研究与应用拓展,以分子级机理驱动产品迭代,为水处理行业提供更科学、更的高分子解决方案。


本文转自广东首信高分子合成科学有限公司官网https://www.shouxinpam.cn/


推荐阅读
  •   猴车索道抱索器是洛阳桥阳矿山机械有限公司(www.qiaoyangksjx.com)的主要产品之一。衬皮的选型本质上是摩擦副的匹配设计,核心在于动态接触力学和热平衡。我们按工程逻辑来推演:  1.摩擦系数与制动比压的耦合关系  衬皮选型首先要确定设计许用比
    2026-09-04 20:42:01
  •   在高端装备制造向“极限制造”迈进的当下,作为测量与加工设备骨架的花岗石(大理石)龙门、横梁及底座,其品质直接决定了整机的精度寿命。据《机械工程学报》2025年刊载的专题研究指出,采用优质花岗石构件的超精密机床,其热稳定性与振动抑制能力较传统铸铁结构提升超6
    2026-09-04 20:40:01
  •   在材料力学性能检测领域,卧式拉力试验机是用于对大型、长尺寸或不规则形状试样进行拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试的关键设备。其卧式结构设计便于装卸试样,并能有效减少重力对测试结果的影响,因此在航空航天、汽车制造、新能源、建筑材料、科研质检等行业得到应用。面对市
    2026-09-04 20:42:01
  •   在化工、医药、冶金等流程工业领域,石墨传质设备与高压反应釜是决定工艺效率与产品质量的关键装备。随着下游行业对耐腐蚀、换热及精密反应控制的需求持续释放,全球石墨换热器市场在2025年已达到可观的规模,中国作为全球的石墨换热器生产与消费国,占据了相当比例的市场
    2026-09-04 20:39:01
  •   在半导体制造的光刻工艺中,涂胶与显影是决定图形转移精度的关键步骤。无论是前道晶圆制造还是后道先进封装,显影设备都承担着将光刻胶图案转印到衬底上的核心职能。随着集成电路制程不断演进、先进封装技术持续迭代,显影设备在工艺链中的重要性日益凸显。全球半导体显影设备
    2026-09-04 20:43:01