嵌段共聚物/均聚物共混物自组装研究取得新进展

2010-11-16 17:01 来源: 中国科学院
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不同体积比的苯/N-甲基吡咯烷酮混合蒸汽处理后PS-b-P4VP/POAA薄膜共混物有序微相分离结构的形成

  中国科学院兰州化学物理研究所先进润滑与防护材料研发中心在嵌段共聚物/均聚物共混物自组装方面取得新进展。

  研究人员使用溶剂处理方法实现了嵌段共聚物(PS-b-P4VP)/均聚物(POAA,聚酰胺酸)二元共混物薄膜的有序自组装,其中POAA分子链与聚4-乙烯基吡啶(P4VP)嵌段之间具有强氢键相互作用。将PS-b-P4VP/POAA 薄膜共混物置于80℃下的苯/N-甲基吡咯烷酮(体积比为0.97/0.03)混合蒸汽中处理24小时,得到了有序微相分离结构,其中聚苯乙烯球形微区有序分布在P4VP/POAA基体中。通过改变混合蒸汽中苯/N-甲基吡咯烷酮体积比,可以对薄膜自组装结构进行调节。当混合蒸汽中苯/N-甲基吡咯烷酮体积比为0.99/0.01时,聚苯乙烯球形微区发生粘结形成与薄膜表面平行的有序“珍珠项链”状聚苯乙烯微区。然而,对于在没有溶剂蒸汽的条件下,仅仅经过80℃热处理的薄膜,没有观察到明显的微相分离。

  AB/C型嵌段共聚物/均聚物混合体系由于其丰富多样的自组装结构及其在纳米领域的潜在应用一直是研究的热点。之前报道的大多数嵌段聚合物/均聚物共混物的自组装结构是通过高温下长时间热处理得到的。然而,热处理并不适于有些系统,尤其对于热不稳定的嵌段聚合物/均聚物共混物,因为它们一旦在高温下处理过就会交联或固化而影响自组装。溶剂处理法是控制嵌段共聚物薄膜中微区取向和长程有序的一种有效手段,该方法简单,且不需任何热处理。

  本研究将溶剂处理法延伸至PS-b-P4VP/POAA共混物薄膜的自组装,为该领域的研究提供了新思路。

  该研究得到了中国科学院知识创新工程重要方向项目和国家重点基础研究发展规划项目的资金支持。研究结果发表在Polymer (51 (2010) 4836e4842)上。