Part A
The spin-lattice relaxation time and the nulcear Overhauser enhancement were measured using Bruker AM 300 spectrometer operating at 75.5 MHz for $^13C$ to investigate the molecular motional characteristics and its tacticity effect for tactic poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA) as a function of temperature in dimethyl sulfoxide and methanol solvents. The observed relaxation data have been analyzed for both backbone motion and methyl internal rotation according to the log-$x^2$ distribution model and the diamond-lattice model. The correlation times thus obtained thus obtained for the molecular motions show that isotactic PHEMA is more flexible than syndiotactic counterpart. The syndiotactic PHEMA seems to have intramolecular hydrogen bonding which restricts the motion of C-2 carbon at temperatures below 35℃, whereas isotactic one indicated no hydrogen bonding at all temperatures examined in this study. The methyl group of isotactic PHEMA shows a greater degree of freedom for the internal rotation than that of syndiotactic one.
Part B
The unperturbed dimensions of isotactic PHEMA were evaluated from intrinsic viscosity measurments in water, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 2-butanol under θ conditions over the temperature range of 3.7 - 32.1℃. The smallest value of unperturbed dimensions ($K_θ$) and the largest negative temperature dependence of unperturbed dimensions and the polymer-solvent interaction parameter (B) were obtained in aqueous θ solvent relative to the corresponding organic θ solvents. The temperature coefficient of the unperturbed dimensions, dln<$r^2_0$/dT, obtained in this study has a negative value of $-1.44×10^{-3}$ $deg^{-1}$ under chemically similar θ solvents such as ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 2-butanol where specific solvent effects are eliminated or minimized. Both the entropy of dilution and enthalpy of dilution show the negative values for water, methanol, and t-butanol, whereas the positive ones for ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 2-butanol.
Part C
The $^127I$ and $^39K$ NMR line widths and absolute viscosity measurements were performed for aqueous polymer salt solutions to understand the origin of the line broadening of $^127I$ NMR in macromolecular systems, the binding forces of iodide anion with water soluble polymers, and the behavior of countercation $^39K$ during iodide binding. Poly(vinyl pyrrolidone) (PVP), poly(ethylene oxide) (PEO), poly(vinyl alcohol-co-vinyl acetate) containing 12 mole% acetate(PVAL), poly (acryl amide) (PAAM), poly(acryl amide-co-acrylic acid) sodium salt containing 10 mole% carboxyl(PAAMA), poly(acryl amide-co-acrylic acid) sodium salt containing 70 mole% carboxyl(PAAMB), and isotactic PHEMA (Iso PHEMA) are used as model polymers. The excess and viscosity-corrected line widths obtained are interpreted in terms of a combination of different effects which are the specific interaction between iodide anions and polymer and the asymmetric hydration of iodide ions caused by a consequence of the polymer-water interaction. The viscosity corrected line width data indicate that there are three distinct classes of the polymers.
택틱 폴리히마의 분자운동 특성과 입체규칙성의 효과를 연구하기 위해 카본-13 핵자기공명 분광계를 이용 스핀 - 격자 이완 시간과 nuclear Overhauser enhancement 를 측정했다. 얻어진 이완 결과는 주쇄운동과 메틸 내부회전 운동에 대해 Log-$X^2$분포 모델과 다이아몬드 - 격자 모델에 따라 해석되었다. 이들 모델에 따라 얻어진 상관시간은 신디오택틱보다 아이소택틱이 더 flexible 하다는걸 보여주었다. 신디오택틱은 35℃ 이하의 온도에서 C-2 카본의 운동을 억제하는 분자내 수소결합을 가지지만 아이소택틱은 관찰된 모든 온도에서 그러한 수소결합을 가지지 않았다. 아이소택틱의 메틸 그룹은 신디오택틱의 메틸 그룹보다 내부 회전운동에 대해 더 큰 자유도를 보여 주었다. 양 폴리히마에 대해 주쇄운동과 메틸 내부회전운동에 대한 활성화 에너지를 비교하였다.
아이소택틱 폴리히마의 언퍼터브드 디멘전이 theta 조건하에 있는 용매들에서 고유점도 측정으로 부터 얻어졌다. 유기 theta 용매들에 비해 수용성 theta 용매에서 언퍼터브드 디멘전이 가장 작았으며 언퍼터브드 디멘젼과 고분자 - 용매 상호작용 매개변수의 온도의존도가 가장 크게 나타났다. 화학적으로 비슷한 theta 용매들에서 얻어진 언퍼터브드 디멘전의 온도계수는 $-1.44 × 10^{-3} deg^{-1}$ 이었다. 물, 메탄올, t-부탄올에 대해서는 희석 엔탈피와 희석 엔트로피가 모두 음수값을 보였으며 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 그리고 2-부탄올에 대해서는 이들값이 모두 양수값을 나타냈다.
거대분자계에서 아이오딘-127 NMR의 선폭증가의 근원과 아이오다이드 음이온과 수용성 고분자들 사이의 결합력, 그리고 아이오다이드 결합시 반대양이온 포타시움-39의 거동을 연구하기 위해서 아이오딘-127 및 포타시움-39 NMR 선폭 및 절대점도 측정이 행해졌다. 폴리비닐피롤리돈, 아이소택틱 폴리히마, 그리고 폴리아크릴아마이드 만이 아이오다이드 음이온과 상당한 특성상호작용을 가지며 아이오다이드 음이온의 고유결합상수의 크기는 고분자의 평균 쌍극자 모멘트와 관련되어 있음이 관찰되었다. 알카리아이오다이드-폴리비닐피롤리돈 용액들에서 측정된 아이오딘-127 NMR 선폭은 아이오딘-127 NMR 에 대한 반대양이온들의 효과는 없다는걸 보여주었다. 포타시움-39 NMR 선폭과 그의 활성화에너지는 고분자 농도를 증가함에 따라 단지조금 증가했다.
