PEG-b-PtBA 关键表征方法

PEG-b-PtBA 合成后的表征核心是验证嵌段结构的存在、精准测定分子量及分布，同时可辅助表征其亲疏水性能和自组装行为，常用方法包括核磁共振波谱（¹H-NMR）、凝胶渗透色谱（GPC）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR），具体步骤如下：

一、 核磁共振波谱（¹H-NMR）—— 核心验证嵌段结构、计算聚合度

¹H-NMR 是确认 PEG 与 PtBA 嵌段连接的直接手段，还能计算 PtBA 嵌段的聚合度（DP）。

样品制备

称取 5–10 mg PEG-b-PtBA 样品，置于核磁管中；加入 0.5–0.6 mL 氘代氯仿（CDCl₃）（共聚物易溶于有机溶剂，若后续水解为 PEG-b-PAA 可改用 D₂O），超声振荡至样品溶解，避免气泡。

测试条件

仪器：400 MHz 或 600 MHz 核磁共振波谱仪；

测试参数：扫描次数 32–64 次，弛豫时间 2–5 s，温度 25℃。

特征峰归属与数据分析

嵌段特征氢质子化学位移（δ, ppm）峰型

PEG-CH₂-CH₂-O- 亚甲基氢~3.6单峰（宽峰）

PtBA-COO-C (CH₃)₃ 叔丁基氢~1.4单峰

PtBA主链 -CH₂-CH- 亚甲基氢~1.0–1.8多重峰

PtBA主链 -CH₂-CH- 次甲基氢~2.0多重峰

聚合度（DP）计算

设 PEG 链段的特征峰面积为APEG（δ≈3.6 ppm），PtBA 叔丁基的特征峰面积为At-Bu（δ≈1.4 ppm）；

已知 PEG 的数均分子量Mn,PEG则 PEG 链段的重复单元数n = Mn,PEG44（PEG 重复单元分子式 C₂H₄O，分子量 44）；

PtBA 嵌段的聚合度计算公式：

DPPtBA = At-Bu/9 / APEG/(2n)（注：1 个叔丁基含 9 个 H，1 个 PEG 重复单元含 2 个亚甲基 H）

最终共聚物的理论分子量Mn,NMR=Mn,PEG+DPPtBA×142（PtBA 重复单元分子量 142）。、 凝胶渗透色谱（GPC）— 测定分子量及分布（PDI）

GPC 用于测定共聚物的数均分子量（Mn)）、重均分子量（Mw）和分子量分布系数（PDI=Mw/Mn），判断聚合反应的可控性。

样品制备

称取 10–15 mg PEG-b-PtBA，用四氢呋喃（THF，色谱纯）溶解，配置成浓度为 1–2 mg/mL 的溶液；

用 0.45 μm 有机相滤膜过滤，除去不溶性杂质和凝胶颗粒，避免堵塞色谱柱。

测试条件

流动相：色谱纯 THF，流速 1.0 mL/min；

色谱柱：聚苯乙烯凝胶柱（如 PLgel 5 μm Mixed-C），柱温 35℃；

检测器：示差折光检测器（RI）；

标样：聚苯乙烯（PS）标样（分子量范围 500–1000000），绘制标准曲线。

数据分析

通过标准曲线换算得到共聚物的(Mn)、(Mw)；

ATRP 法合成的 PEG-b-PtBA，PDI 通常小于 1.3，表明聚合具有可控性；若 PDI＞1.5，大概率是聚合体系除氧不够或催化剂失活。

三、 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）—— 辅助验证官能团

FT-IR 通过特征官能团的吸收峰，辅助确认 PEG 和 PtBA 嵌段的存在，操作简单快捷。

样品制备

采用涂膜法：将少量 PEG-b-PtBA 的 THF 溶液滴在 KBr 晶片上，室温挥发溶剂，形成均匀薄膜；

或采用KBr 压片法：将 1 mg 样品与 100 mg 干燥 KBr 粉末混合研磨，压制成透明薄片。

测试条件

扫描范围：4000–400 cm⁻¹；

分辨率：4 cm⁻¹；

扫描次数：32 次。

特征吸收峰归属

官能团吸收峰位置（cm⁻¹）峰型对应嵌段

C-O-C（醚键）~1100宽峰PEG

C=O（酯羰基）~1730强峰PtBA

C-H（叔丁基）~1360、1390双峰（特征峰）PtBA

C-H（烷基）~2950中强峰两者共有

表征关键注意事项

¹H-NMR 测试前需确保氘代溶剂无水，否则会出现水峰（δ≈1.5 ppm）干扰分析；

GPC 测试需定期用标样校准，避免色谱柱老化导致分子量测定偏差；