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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(jié)構(gòu)的形成

    中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所先進潤滑與防護材料研發(fā)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(xiàn)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(jié)構(gòu)，其中聚苯乙烯球形微區(qū)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(jié)構(gòu)進行調(diào)節(jié)。當(dāng)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(qū)發(fā)生粘結(jié)形成與薄膜表面平行的有序“珍珠項鏈”狀聚苯乙烯微區(qū)。然而，對于在沒有溶劑蒸汽的條件下，僅僅經(jīng)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(jié)構(gòu)及其在納米領(lǐng)域的潛在應(yīng)用一直是研究的熱點。之前報道的大多數(shù)嵌段聚合物/均聚物共混物的自組裝結(jié)構(gòu)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(tǒng)，尤其對于熱不穩(wěn)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(lián)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(qū)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(lǐng)域的研究提供了新思路。

    該研究得到了中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項目和國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目的資金支持。研究結(jié)果發(fā)表在Polymer (51 (2010) 4836e4842)上。

Polymer發(fā)表論文摘要