[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

本發明屬于高分子納米材料技術領域，具體為一種磁鐵定向控制嵌段共聚物自組裝的方法。本發明以帶叔胺基側基兩嵌段共聚物為基礎，通過與順磁性離子配合作用得到具有磁響應性的嵌段共聚物，所述嵌段共聚物永磁鐵控制下自組裝，獲得長程有序的納米陣列結構；所述順磁性嵌段共聚物可以通過改變磁場的方向實現精準的定向自組裝，通過溶劑蒸汽的溶脹作用，分子鏈沿著磁力方向重排，得到整塊材料尺度上的各向異性有序納米分相結構。本發明方法簡單、有效、適用范圍廣，擺脫了嵌段共聚物磁場控制方法通常所需高強度電磁場的依賴性，可用于高度有序有機納米結構材料的制備。

技術領域

本發明屬于高分子納米材料技術領域，具體涉及磁鐵定向控制嵌段共聚物自組裝的方法。

背景技術

嵌段共聚物長期以來都是有機材料和納米技術方面的研究熱點。含有熱力學不相容鏈段的嵌段共聚物在混合熵的驅動下可發生微相分離，這種相分離過程被稱為嵌段共聚物的自組裝。嵌段共聚物通過自組裝形成各種各樣納米尺度上的有序結構，這種有序結構在納米光刻、納米圖案以及模板化技術方面有著重要的應用價值。高度有序的相分離結構的獲取是當前嵌段共聚物自組裝研究領域的重要問題，為了獲得精準可控的長程有序排列結構，除了考慮嵌段間的相互作用還需采取外界條件控制。為此涌現出眾多控制手段，如基底刻蝕、電極化誘導、模板法等，與這些方法相比磁場誘導具有可定向性且不與物質發生直接接觸等優點，然而在為數不多的有關刺響應的嵌段共聚物報道中，都需要依賴大型高功率的電磁設備的輔助。如果能夠提高嵌段共聚物的磁響應性，實現磁鐵控制的長程有序的定向可控自組裝，降低對強場的依賴和成本，對于推動有關聚合物納米技術的發展具有重大的意義。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種順磁性兩嵌段共聚物材料的制備以及磁鐵定向調控分相結構長程有序排列的方法。

本發明將可逆的順磁性復合作用引入到兩嵌段共聚物上，在磁場作用下調控其自組裝行為。與常見的電磁場控制不同，本發明利用釹鐵硼永磁鐵的定向磁力作用來調控嵌段共聚物分子鏈在組裝過程的取向排列，使其分相結構在整塊材料尺度范圍表現為單一取向高度有序排列，本發明為高度有序的有機納米陣列結構制備提供了簡單適用的操作方法。

本發明涉及磁鐵定向控制嵌段共聚物，分子結構式如通式（Ⅰ）所示：

通式（Ⅰ）中，X為Cl、Br、I等鹵族元素，Y包括但不局限于烷基側基和（或）苯環及苯環衍生物，側基碳原子數n范圍在0~8，各位點碳原子數n可相同可不同，重復單元數目a、b范圍為50~200。

本發明提供的磁鐵定向控制嵌段共聚物自組裝的方法，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；

（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。

較佳的，所述共聚物A的重均分子量為1 ~6萬；更佳的，為2 ~4萬。

較佳的，所述共聚物A的分子量分布PDI為1.0~1.4；更佳的，為1.0~1.2。

較佳的，所述共聚物B的側基鐵離子絡合百分比為50~90%，更佳的，為65~85%。

（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；