[發明專利]來自復雜嵌段共聚物架構的多孔材料

在審

• 申請號: 201880055509.2
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN111032200A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 拉謝爾·米卡·多林;斯彭切爾·威廉·羅賓斯
• 申請（專利權）人: 特拉波雷技術有限公司
• 主分類號: B01D71/64
• 分類號: B01D71/64;C08G81/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

具有復雜嵌段共聚物架構的自組裝多孔嵌段共聚物材料、制備方法、用于分離和檢測的用途以及用于使用其的裝置。多孔材料包含大孔、中孔或微孔中的至少一種，其中至少一些是均孔的，并且包含至少一種具有至少兩個化學上不同的嵌段的嵌段共聚物，所述嵌段共聚物還包含復雜的架構，例如：嵌段中或嵌段之間的多種不同單體，支化、交聯或環架構。

相關專利申請的交叉引用

本申請要求于2017年7月25日提交的美國臨時專利申請序列號62/536,835、于2017年9月28日提交的美國臨時專利申請序列號62/564,669和于2018年2月2日提交的美國臨時專利申請序列號62/625,633的優先權的權益，其全部內容通過引用并入本文。

本發明涉及包含具有復雜嵌段共聚物架構(architecture)的嵌段共聚物的多孔材料、用于制造所述材料的方法、所述材料的用途以及包含所述材料供使用的裝置。

背景技術

嵌段共聚物自組裝的能力是其最具吸引力的特征之一。嵌段共聚物的自組裝行為源自不同鏈段(嵌段)的不相容性，從而引起分離(demix)。由于嵌段之間的共價鍵和嵌段共聚物鏈段的納米級尺寸，因此嵌段只能納米相分離而不能宏觀/大塊地分離。與嵌段共聚物的明確限定的結構相結合的這種納米相分離可以用于產生明確限定的納米級特征。嵌段共聚物的自組裝可以用于產生多孔材料，其中，孔在約1nm至200nm的量級。這些多孔材料用于包括氣液分離和光刻的應用。

在本領域中已知各種技術，例如，參見：美國專利號7,056,455B2、U.S.8,939,294、U.S.6,592,764B1、U.S.2011/0130478A1、U.S.2013/0129972A1、U.S.8,206,601B2、U.S.9,441,078B2、U.S.9,169,361B1、U.S.9,193,835B1、U.S.9,469,733B2、U.S.9,162,189B1、U.S.2016/319158A1、U.S.2009/0173694、U.S.9,527,041。

傳統上，對于嵌段共聚物自組裝，設想標準線性嵌段共聚物和在每個嵌段中或與每個嵌段相鄰的單一化學成分/構造/結構。因此，在具有單一化學成分/構造/結構的嵌段共聚物的線性排列之外，沒有描述或觀察到自組裝。然而，在以下討論的本發明的一個方面中，具有非線性嵌段排列的復雜嵌段和共聚物架構，即在至少一個嵌段中或與至少一個嵌段相鄰地具有多于一種化學成分/構造/結構的架構將由自組裝產生明確限定的最終多孔結構。在共聚物的至少一個嵌段中或與共聚物的至少一個嵌段相鄰的復雜架構使得能夠調整化學性質、物理性質和自組裝行為。

發明內容

本發明涉及多孔自組裝嵌段共聚物材料。孔的一部分是“均孔的”：具有非常窄的孔徑分布。自組裝均孔材料由具有復雜嵌段結構或復雜嵌段架構的嵌段共聚物組成。在該上下文中，“復雜”嵌段結構或聚合物架構表示在至少一個嵌段中或與嵌段相鄰的多于一種單體、化學成分、構造或結構。不同嵌段共聚物起始材料的組合是本發明的另一復雜架構。復雜的嵌段和嵌段共聚物架構可以用于調整多孔材料的化學性質、物理性質和自組裝性質。

本發明還包括使用復雜嵌段結構或復雜嵌段共聚物架構生產多孔自組裝嵌段共聚物材料的方法。該方法涉及將復雜嵌段共聚物材料溶解在至少一種溶劑中，蒸發至少一部分溶劑，并使材料暴露于至少一種非溶劑。在一個實施方案中，至少一部分非溶劑與化學溶劑可混溶并且至少一部分BCP在非溶劑中不可混溶。

本發明還涉及使用均孔自組裝嵌段共聚物材料進行分離、作為傳感器或作為其他裝置的部件。

附圖說明

圖1是不同的復雜嵌段架構的示意圖，其中圖1a(10)、圖1b(20)、圖1c(30)、圖1d(40)、圖1e(50)、圖1f(60)、圖1g(70)、圖1h(80)和圖1i(90)各自對應于根據本發明的不同的復雜嵌段架構材料。在圖1中，不同的陰影和/或線條樣式(例如，實線、虛線)表示在構造上、結構上或化學上不同的區域。