嵌段共聚物／均聚物共混物自組裝研究取得新進展

不同體積比的苯/N-甲基吡咯烷酮混合蒸汽處理后PS-b-P4VP/POAA薄膜共混物有序微相分離結構的形成

　　中國科學院蘭州化學物理研究所先進潤滑與防護材料研發中心在嵌段共聚物/均聚物共混物自組裝方面取得新進展。

　　研究人員使用溶劑處理方法實現了嵌段共聚物（PS-b-P4VP）/均聚物（POAA，聚酰胺酸）二元共混物薄膜的有序自組裝，其中POAA分子鏈與聚4-乙烯基吡啶（P4VP）嵌段之間具有強氫鍵相互作用。將PS-b-P4VP/POAA 薄膜共混物置于80℃下的苯/N-甲基吡咯烷酮（體積比為0.97/0.03）混合蒸汽中處理24小時，得到了有序微相分離結構，其中聚苯乙烯球形微區有序分布在P4VP/POAA基體中。通過改變混合蒸汽中苯/N-甲基吡咯烷酮體積比，可以對薄膜自組裝結構進行調節。當混合蒸汽中苯/N-甲基吡咯烷酮體積比為0.99/0.01時，聚苯乙烯球形微區發生粘結形成與薄膜表面平行的有序“珍珠項鏈”狀聚苯乙烯微區。然而，對于在沒有溶劑蒸汽的條件下，僅僅經過80℃熱處理的薄膜，沒有觀察到明顯的微相分離。

　　AB/C型嵌段共聚物/均聚物混合體系由于其豐富多樣的自組裝結構及其在納米領域的潛在應用一直是研究的熱點。之前報道的大多數嵌段聚合物/均聚物共混物的自組裝結構是通過高溫下長時間熱處理得到的。然而，熱處理并不適于有些系統，尤其對于熱不穩定的嵌段聚合物/均聚物共混物，因為它們一旦在高溫下處理過就會交聯或固化而影響自組裝。溶劑處理法是控制嵌段共聚物薄膜中微區取向和長程有序的一種有效手段，該方法簡單，且不需任何熱處理。

　　本研究將溶劑處理法延伸至PS-b-P4VP/POAA共混物薄膜的自組裝，為該領域的研究提供了新思路。

　　該研究得到了中國科學院知識創新工程重要方向項目和國家重點基礎研究發展規劃項目的資金支持。研究結果發表在Polymer (51 (2010) 4836e4842)上。