[發明專利]一種磁鐵定向控制嵌段共聚物自組裝的方法

有效

• 申請號: 201810592821.7
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108997543B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 朱亮亮;岳兵兵
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C08F293/00
• 分類號: C08F293/00;C08J5/18
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種磁鐵定向控制嵌段共聚物自組裝的方法，所述嵌段共聚物的分子結構式通式如（Ⅰ）所示：

（Ⅰ）

通式（Ⅰ）中，重復單元數目a、b范圍為50~200；其特征在于，具體步驟如下

（一）具有高靈敏磁響應性順磁性兩嵌段共聚物材料的合成，其流程為：

（1）采用可逆加成-斷裂鏈轉移聚合方法，制備聚苯乙烯RAFT鏈段，和聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸氨基酯兩嵌段共聚物，記為共聚物A；共聚物A制備的具體流程為：

首先，將三硫代碳酸酯、苯乙烯、AIBN加入到反應瓶中，在氮氣氛圍下于100~120℃反應12~36小時，液氮終止反應；在正己烷中多次沉淀，過濾取沉淀物在真空烘箱中干燥，得到聚苯乙烯RAFT鏈段；

然后，將聚苯乙烯RAFT段、甲基丙烯酸氨基酯、AIBN加入1，4-二氧六環，在氮氣氛圍下于65~75℃反應12~36小時，液氮終止反應；在正己烷中多次沉淀，經過濾后取沉淀物在真空烘箱中干燥，得到兩嵌段共聚物A；

（2）再將共聚物A通過季胺化，三價鐵離子靜電絡合的方式，制備得順磁性兩嵌段共聚物，記為共聚物B；共聚物B制備的具體流程為：

首先，對上述所制備的兩嵌段共聚物A進行季胺化，使其與正溴丁烷在氮氣氛圍下于75~85℃反應70~75小時，在正己烷中多次沉淀，過濾，取沉淀物在真空烘箱中干燥；

然后，將得到的沉淀物加入當量的三溴化鐵溶液，在室溫下攪拌1.5~2.5 小時；經透析、沉淀，即得到順磁性嵌段共聚物B；

（二）順磁性兩嵌段共聚物的定向自組裝排列，其流程為：

（1）將共聚物B均勻溶解于有機溶液中，配置成組裝液；

（2）將組裝液在薄片基底進行涂膜，形成薄膜材料；

（3）將涂覆組裝液的薄片基底置于封閉腔中的磁鐵上，封閉腔內充滿有機溶劑蒸汽，常溫靜置，取出置于干燥器中，即得沿磁力方向排列的高度有序納米陣列薄膜；

其中，所述順磁性兩嵌段共聚物的自組裝排列具有定向性，即通過放置在磁鐵不同磁力面改變納米陣列取向：基底放置在磁力中心面Z面，得到整個涂膜區域單一取向的垂直六方圓柱排列，納米陣列尺寸為15~40nm；基底放置在磁力中心正交面Y面，得到整個涂膜區域的單一取向平行六方圓柱排列，納米陣列尺寸為15~40nm；基底傾斜45°放置在磁力中心正交面Y面，得到整個涂膜區域垂直與平行復合取向六方圓柱排列，納米陣列尺寸為15~40nm。

2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（一）中，所述共聚物A的重均分子量為1 ~6萬；共聚物A的分子量分布PDI為1.0~1.4；所述共聚物B的側基鐵離子絡合百分比為50~90%。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（二）中，所述組裝液所用溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃或1，4-二氧六環；所述組裝液濃度為20~60wt%；所述涂膜厚度為200~2000nm；常溫靜置時間為30~480min。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（二）中，所述薄片基底為玻璃、石英、云母或硅片。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（二）中，所用磁鐵為釹鐵硼方形磁鐵，其強度為0.35特斯拉。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過水洗的方式去除納米陣列材料中的鐵離子，組裝結構仍然保持在磁鐵控制下的高度有序性。