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/