嵌段共聚物的微相分离和形态

嵌段共聚物的微相分离行为和形态的研究是当前多相高聚物研究中众所瞩目的研究内容,无论从基础理论和应用实际都有其极为重要的意义,因此在这方面的研究已有不少报道,并日趋深入。 以最简单的嵌段共聚物A—B为例,如聚苯乙烯—聚异戊二烯二嵌段共聚物     

嵌段共聚物自组装薄膜中纳米结构的形成及应用

嵌段共聚物在固体基底上可通过多种技术形成薄膜,如铸膜、涂膜、浸渍膜及旋涂膜.借助于热退火、溶剂蒸气退火或者非溶剂引起的相分离,在这些薄膜中可形成有序纳米结构,如柱状结构、层状结构、双连续结构和多孔结构等.这些结构在下一代的光刻技术、光子晶体、与锂离子电池等相关的离子传输、分离和催化等领域都有重要的潜在应用.本文介绍了近...     

掺杂嵌段共聚物薄膜的相分离研究

采用Monte Carlo方法结合退火方法研究掺杂非对称两嵌段共聚物薄膜的相分离情况.发现随着掺杂极性粒子浓度的增加,嵌段共聚物薄膜体系由层状相逐渐转化成层状和柱状共混相,最后变成分布均匀的柱状相.当掺杂浓度增加到一定程度时,形成了如六边形(6-fold)、七边形(7-fold)和五边形柱状(5-fold)的相结构;六边形柱状相结构的比例随着浓度增加而增加,七边形(7-fold)和五边形柱状(5-fold)相结构的比例随着浓度增加而减小.同时还讨论了两嵌段共聚物大小与掺杂浓度的关系.     

嵌段共聚物／均聚物共混体系的微相分离和形态结构研究

着重介绍嵌段共聚物／均聚物共混体系的微相分离，微胶束的形成，微区的形态结构以及形态的控制。     

嵌段共聚物规整纳米多孔薄膜的制备与形貌调控

通过结合嵌段共聚物自组装与非溶剂致相分离法,制备了上表面为高规整纳米直孔薄层,内部为双连续大孔支撑层的非对称薄膜结构,并考察了铸膜液浓度、溶剂挥发时间、凝固浴温度、刮膜厚度等因素对膜形貌的影响,实现对表面结构的有效调控.研究表明铸膜液浓度与挥发时间的影响有协同效应,随着铸膜液浓度的升高,规整表面孔结构所需的挥发时间减小.若铸膜液浓度不变,挥发时间的增大可使膜表面依次完成从非规整孔、规整柱状孔,再到层状孔的转变.凝固浴温度的降低有利于规整表面结构的形成.当刮膜厚度降低时,原有操作条件下的膜表面形貌形成规律将不再适用,为制备更薄的规整纳米多孔薄膜,需降低挥发时间或采用溶剂退火的方法,这一发现扩展了此类新型薄膜材料制备过程的可操作空间.     

PDMS-MDI-PEG多嵌段共聚物涂层表面微相分离行为研究

采用两步溶液聚合方法合成了一系列聚二甲基硅氧烷(PDMS)-4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)-聚乙二醇(PEG)多嵌段共聚物.利用轻敲模式原子力显微镜(AFM)观察了嵌段共聚物的表明形貌,研究了退火、共聚物组成以及PEG分子量和不同的官能团对涂层表面微相分离行为的影响,同时对微相分离行为的形成机理也作了相应的探讨.研究表明,该嵌段共聚物即使在PDMS含量大于50wt%时,涂层表面仍呈现出规整有序的纳米级相分离结构,其中疏水相和亲水相分别由PDMS链段和MDI-PEG组分构成.     

用透射电镜法研究聚(苯乙烯-异戊二烯)二嵌段共聚物微相分离的微区尺寸

本文采用透射电镜(TEM)法,系统地研究了具有不同组成,不同分子量和不同形态结构的聚(苯乙烯-异戊二烯)二嵌段共聚物,并由TEM照片直接测量具有栓状,层状和有规双连续双金钢石(OBDD)结构的PS-PI二嵌共聚物的微区尺寸,讨论了其与分子量的关系。实验证明嵌段共聚物微相分离有规结构的微区尺寸大小与分子量呈2/3的关系。     

嵌段共聚物的微相分离及其质子交换膜性能

嵌段共聚物由于自身嵌段之间的热力学不相容性,容易发生微相分离而形成质子传导通道,并且采用可控活性聚合的方法可设计合成具有特定拓扑结构嵌段共聚物,使之成为最具潜力的一类质子交换膜材料。本文从用于质子交换膜的嵌段共聚物的微相分离热力学理论出发,分析了影响嵌段共聚物微相分离的各类因素,其中包括磺化度、共聚物拓扑结构、嵌段长度、嵌段序列分布、微观聚集结构以及表面形貌等,并对该领域未来的发展做了展望。     

用大分子引发剂法制备嵌段共聚物

主要介绍了用大分子引发剂法制备嵌段共聚物的方法。大分子引发剂是从已商品化的功能聚合物制得或用其它活性聚合方法合成。从单封端的端羟基聚合物、其它单官能团或双官能团聚合物以及双功能基团缩聚物制得大分子引发剂．然后用于原子转移自由基聚合(ATRP)、氮氧稳定自由基聚合以及可逆加成裂解链转移(RAFT)聚合等．可制得结构可控、分子量分布窄的嵌段共聚物。     

微乳液法制备水溶性双亲丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物

分别以十二烷基硫酸钠 (SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚 (OP 10 )为表面活性剂 ,丙烯酰胺 (AM)的水溶液为连续相 ,苯乙烯 (St)为分散相 ,构成微乳液共聚合体系 ,合成了水溶性双亲嵌段共聚物 ,并通过荧光探针技术、差示扫描量热 (DSC)测试及流变性能的测定表征了共聚物的嵌段性结构 ,用红外光谱 (FTIR)及紫外光谱 (UV)分析了共聚物的化学组成     

聚氧化乙烯-聚苯乙烯-聚氧化乙烯三嵌段共聚物的微相分离与结晶

本工作研究了多分散和单分散聚氧化乙烯-聚苯乙烯-聚氧化乙烯三嵌段共聚物(PEO-PS-PEO)的结晶行为,及这些试样按非晶型嵌段共聚物进行微相分离后再结晶的结晶特点.     

嵌段共聚物薄膜中条纹形态的螺旋结构

利用溶液滴膜的方法在云母表面制备聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯(SIS)三嵌段共聚物薄膜, 用原子力显微镜(AFM)观察其表面形态. 发现共聚物经微相分离, 在薄膜中形成平行于表面的条纹形态, 相周期约(38±5) nm, 并且观察到条纹环绕形成的螺旋图案, 图案尺寸超过1 μm. 在螺旋中心某一组分形成闭合端, 而其它区域条状相沿螺旋切线方向平行排列. 嵌段共聚物溶液成膜过程中, 螺旋图案的产生是由于微相分离过程耦合流体力学相互作用产生的不稳定性所导致.     

嵌段共聚物薄膜快速自组装方法

嵌段共聚物 (BCP) 薄膜可通过不同的退火方法诱导其微相分离,从而获得大面积圆柱状、层状和球状等纳米图案。这些长程有序的纳米结构形态,已经广泛应用在纳米光刻和电子器件等多个领域中。目前,有效且快速的退火方法仍然是BCP薄膜自组装技术中的研究热点。本文首先介绍了制备BCP薄膜纳米结构图案常用的退火技术,然后综述了三种新型快速退火技术,最后分析总结了这些退火技术的优缺点。     

嵌段共聚物在动态剪切条件下层状相的宏观取向

采用偶合映象格子(Coupled Map Lattices)方法对嵌段共聚物在周期切应变场作用下体系的相形态进行了数值模拟。结果表明:当体系在相分离过程中同时施以振幅Γ=1.0,约化频率Ω=0.005的周期切应变,体系将生成“垂直层状相”;反之,在体系发生了较充分的相分离后(退火时间τ>4000)后再施以相同振幅和频率的切应变,体系形成“平行层状相”。对此现象作了初步讨论,并指出,样品的热历史对结果有着十分重要的影响,文献中的一些相互矛盾的结果很可能是样品的热历史的不同所致。     

非线形嵌段共聚物的合成

主要介绍了非线形嵌段共聚物,如星型嵌段共聚物、杂臂星型共聚物、梳型聚合物等的合成方法,包括多官能团引发剂法、大分子引发剂法等。各种活性聚合方法,如阳离子开环聚合、原子转移自由基聚合(ATRP)和氮氧稳定自由基聚合等都可以用于合成非线形嵌段共聚物。     

聚四氢呋喃-聚甲基丙烯酸甲酯两嵌段共聚物的结晶行为

报导了系列聚四氢呋喃-聚甲基丙烯酸甲酯结晶-非晶(硬段型)两嵌段共聚物的结晶行为，结果表明，其微相分离和结晶规律与文献上唯一进行过系统研究的同类嵌段共聚物(PEO－b－PS)都有较大的差别；结晶段结晶能力的大小是制约这类体系微相分离和结晶规律的一个重要因素．     

介观相分离对烯烃嵌段共聚物结晶动力学的影响

研究了介观相分离对烯烃嵌段共聚物(OBC)结晶动力学的影响.结果表明,OBC在保持介观相分离形态的情况下,结晶以三维生长的方式进行.原因可能是由于OBC的“相区溶合”造成的.OBC嵌段长度和嵌段数目存在一定的统计分布,其中某些较短的结晶性链段“溶解”于非晶区,这部分结晶性链段在结晶时起到了“传递”结晶的作用.     

中国嵌段共聚物受限自组装的研究进展

近年来,嵌段共聚物在受限空间中的自组装已成为高分子科学领域一个新的关注点.在受限条件下,嵌段共聚物展现出更多的可调控性,可获得复杂多样的微相分离结构.这些新颖的结构为实现嵌段共聚物更加丰富的功能奠定了材料基础.中国的学者们在嵌段共聚物受限自组装的理论模拟和实验研究方面取得了一系列重要创新成果,有力地推动了该领域的发展.本文总结和评述了中国学者在该领域的研究进展,并展望了嵌段共聚物受限自组装研究未来发展的机遇与挑战.     

ATRP法制备两亲性嵌段共聚物的研究

以α 溴代丙酸乙酯 (EPN Br)为引发剂、氯化亚铜 (CuCl)和联二吡啶 (bpy)组成的混合体系为催化剂 ,引发苯乙烯聚合 ,得到了端基为卤原子的单分散聚苯乙烯 (PS X)预聚体 .以此PS X为大分子引发剂、CuCl和N ,N ,N′ ,N″ ,N″ 五甲基二亚乙基三胺 (PMDETA) bpy的混合体系为催化剂 ,引发N ,N 二甲基丙烯酰胺(DMAA)聚合 ,得到了分子量分布较窄的聚苯乙烯 b 聚N ,N 二甲基丙烯酰胺 (PS b PDMAA)两亲性嵌段共聚物 .考察了大分子引发剂的分子质量、聚合介质及配位剂等对聚合过程的影响 .并用GPC、IR、1 H NMR等对产物进行了表征 .研究结果表明 ,该聚合反应体系符合原子转移自由基聚合的特征 .