[發(fā)明專利]包含嵌段共聚物的自組裝結(jié)構(gòu)和膜以及通過旋涂法制備它們的方法(VIa)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510488779.0
• 申請日: 2015-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN105131316B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·A-H·H·阿穆爾;S·石
• 申請（專利權(quán)）人: 帕爾公司
• 主分類號(hào): C08J5/18
• 分類號(hào): C08J5/18;C08J9/00;C08G61/12;C08L65/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 鄒智弘

公開了由自組裝嵌段共聚物，例如式(I)的二嵌段共聚物形成的自組裝結(jié)構(gòu)：其中，R¹?R⁴、n和m如本文中所述，其應(yīng)用于制備納米多孔膜。在一個(gè)實(shí)施方式中，嵌段共聚物自組裝成圓柱體形態(tài)。還公開了一種制備這類膜的方法，包括旋涂含有嵌段共聚物的聚合物溶液，以獲得薄膜，隨后使薄膜溶劑退火。進(jìn)一步公開了一種由自組裝結(jié)構(gòu)制備多孔膜的方法。

發(fā)明背景

膜，尤其是納米多孔膜，已知應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，包括生物流體過濾、除去微量污染物、水質(zhì)軟化、廢水處理、染料截留、電子工業(yè)中的超純水制備，以及食品、果汁或牛奶濃縮。人們已經(jīng)提出用于制備納米多孔膜的方法，涉及自組裝成納米結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物。盡管自組裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于它們產(chǎn)生具有均勻的孔徑和孔徑分布的膜，但是所提出的嵌段共聚物和方法仍存在挑戰(zhàn)或困難。例如，在一些這些方法中，首先由嵌段共聚物生產(chǎn)出薄膜，隨后使用苛性化學(xué)品例如強(qiáng)酸或強(qiáng)堿移除嵌段共聚物的嵌段之一。

前述表明，對(duì)于由能夠自組裝成納米結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物制成的膜以及對(duì)于由這些嵌段共聚物生產(chǎn)納米多孔膜的方法，仍然存在未滿足的需求，所述嵌段共聚物在形成納米結(jié)構(gòu)之后不需要移除嵌段之一。

發(fā)明簡述

本發(fā)明提供了一種包含嵌段共聚物，例如式(I)的二嵌段共聚物的自組裝結(jié)構(gòu)和多孔膜：

其中：

R¹是式-(CHR-CH₂-O)_p-R’的聚(氧化烯)基團(tuán)，其中p＝2-6，R是H或甲基，以及R’是H、C₁-C₆烷基或者C₃-C₁₁環(huán)烷基；

R²是C₁-C₂₂烷基或C₃-C₁₁環(huán)烷基，各自任選地被選自鹵素、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、酰氨基以及硝基的取代基取代；

R³和R⁴之一是C₆-C₁₄芳基或是雜芳基，任選地被選自羥基、鹵素、氨基和硝基的取代基取代，以及R³和R⁴的另一個(gè)是C₁-C₂₂烷氧基，任選地被選自羧基、氨基、巰基、炔基、烯基、鹵素、疊氮基和雜環(huán)基的取代基取代；

n和m獨(dú)立地是約10至約2000。

本發(fā)明還提供了一種制備上述自組裝結(jié)構(gòu)的方法，包括：

(i)將嵌段共聚物溶于溶劑體系中，以獲得聚合物溶液；

(ii)將聚合物溶液旋涂到基材上；

(iii)將在(ii)中獲得的涂層退火，以獲得自組裝結(jié)構(gòu)；以及任選地，

(iv)洗滌在(iii)中獲得的自組裝結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供了由所述自組裝結(jié)構(gòu)制備的膜。

本發(fā)明利用了具有熱力學(xué)不相容性嵌段的嵌段共聚物進(jìn)行相分離并且自組裝成納米結(jié)構(gòu)的能力，由此導(dǎo)致具有均勻多孔性的納米多孔膜的形成。

附圖說明

圖1描述了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的均聚物1(二嵌段共聚物的前體)和二嵌段共聚物2的多角度激光散射(MALS)凝膠滲透色譜(GPC)疊加軌跡。

圖2描述了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的自組裝結(jié)構(gòu)的原子力顯微鏡(AFM)高度圖像。

圖3描述了在圖2中描述的自組裝結(jié)構(gòu)的AFM相圖。

圖4描述了從圖3提取的譜線輪廓(profile)。