淬火和退火对称三嵌段共聚物薄膜形貌和结构的Monte Carlo模拟

嵌段共聚物薄膜淬火形貌与初始化时嵌段共聚物熔体的状态相关,淬火得到的有序形貌有时存在缺陷,而退火则可以消除这些缺陷形成更规整的层状结构,且退火得到的嵌段共聚物分子的均方回转半径等都小于淬火得到的.与淬火比较,退火使高分子链充分松弛,增加了薄膜中有利于提高材料物理力学性能的桥键含量.不同于受限自由表面间的对称二嵌段共聚物首先在表面区域形成有序结构,三嵌段共聚物则在薄膜内部先形成有序的层状结构.     

聚四氢呋喃-聚甲基丙烯酸甲酯两嵌段共聚物的结晶行为

报导了系列聚四氢呋喃-聚甲基丙烯酸甲酯结晶-非晶(硬段型)两嵌段共聚物的结晶行为，结果表明，其微相分离和结晶规律与文献上唯一进行过系统研究的同类嵌段共聚物(PEO－b－PS)都有较大的差别；结晶段结晶能力的大小是制约这类体系微相分离和结晶规律的一个重要因素．     

聚苯乙烯-乙丙共聚物两嵌段共聚物的组成分析

本文用红外光谱(IR)的工作曲线法及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)差谱法,分析了多单体嵌段共聚物聚苯乙烯-乙丙共聚物PS-b-EPR的组成,包括聚苯乙烯段的含量和乙丙共聚物段的乙丙组成。     

嵌段共聚物薄膜快速自组装方法

嵌段共聚物 (BCP) 薄膜可通过不同的退火方法诱导其微相分离,从而获得大面积圆柱状、层状和球状等纳米图案。这些长程有序的纳米结构形态,已经广泛应用在纳米光刻和电子器件等多个领域中。目前,有效且快速的退火方法仍然是BCP薄膜自组装技术中的研究热点。本文首先介绍了制备BCP薄膜纳米结构图案常用的退火技术,然后综述了三种新型快速退火技术,最后分析总结了这些退火技术的优缺点。     

聚乙烯-聚异戊二烯两嵌段共聚物的合成和表征

以正丁基锂为引发剂,阴离子聚合合成了聚丁二烯-聚异戊二烯两嵌段共聚物,然后以2-乙基己酸钴/三乙基铝配位络合催化体系,将其中丁二烯段进行选择性氢化,制备了聚乙烯-聚异戊二烯两嵌段共聚物.对这两种嵌段产物分别用红外光谱、GPC,粘度法、DSC、X-射线衍射和动态力学谱等方法进行了表征.     

聚甲基丙烯酸甲酯-聚四氢呋喃嵌段共聚物微观结构的研究

 我们用SAXS、TEM等方法研究了分子量分散性较大的PMMA-b-PTHF两嵌段共聚物的微相结构。试样的分子量多分散系数为1.99,PMMA的重量分数为0.48。实验结果表明,其平衡微相结构并不是层状微区,而是在尺寸上也具有一定分散性的球状微区,微区之间并未形成三维有序的大晶格结构,而是一种无规聚集结构。这和单分散两嵌段共聚物理论所预言的结果是不同的。     

掺杂嵌段共聚物薄膜的相分离研究

采用Monte Carlo方法结合退火方法研究掺杂非对称两嵌段共聚物薄膜的相分离情况.发现随着掺杂极性粒子浓度的增加,嵌段共聚物薄膜体系由层状相逐渐转化成层状和柱状共混相,最后变成分布均匀的柱状相.当掺杂浓度增加到一定程度时,形成了如六边形(6-fold)、七边形(7-fold)和五边形柱状(5-fold)的相结构;六边形柱状相结构的比例随着浓度增加而增加,七边形(7-fold)和五边形柱状(5-fold)相结构的比例随着浓度增加而减小.同时还讨论了两嵌段共聚物大小与掺杂浓度的关系.     

聚乙二醇-聚L-丙交酯嵌段共聚物结晶形貌研究

用偏光显微镜和原子力显微镜对比研究了PEG-PLLA嵌段共聚物在110℃或120℃等温结晶后的结晶形貌.发现在110℃时只有PEG5000-PLLA2300和PEG5000-PLLA6300在偏光显微镜下呈现环带球晶形貌,在原子力显微镜高度图中显示明显的环带,并具有交替凸凹起伏形貌.而PEG5000-PLLA12000球晶中没有出现环带形貌而是生成了规则的环线.在120℃时,PEG5000-PLLA12000的球晶中才生成了规则的环带图案,原子力显微镜也显示了其球晶具有明显的交替凸凹起伏形貌,说明过冷度直接影响环带球晶的生成.产生周期性凸凹起伏和明暗交替消光是由片晶沿着球晶的半径方向周期性扭转造成的,片晶在凸起部分是Edge-on取向,在凹下部分是Flat-on取向.     

PI-b-P2VP两嵌段共聚物环状形貌的影响因素研究

基于最近Chang等在嵌段共聚物聚异戊二烯-聚2-乙烯基吡啶(PI-b-P2VP)的四氢呋喃-乙醇共混溶剂体系制备环状胶束的工作(Angew. Chem. 2009, 48, 4594), 我们在此基础上, 用原子力显微镜对该体系形成环状结构的影响因素包括嵌段共聚物浓度、混合溶剂配比、溶剂选择性、溶剂挥发速度、溶剂滴加顺序及选择性溶剂的滴加速度等进行了详细研究, 发现P2VP的选择性溶剂的引入是形成环状结构的关键因素. 利用P2VP与氯金酸的络合, 分析环状结构, 并进一步结合动、静态光散射及冷冻透射电镜对此形貌的形成机理进行探究.     

苯乙烯—甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物的合成与表征

采用阴离子聚合技术合成了一系列苯乙烯－甲基丙烯酸甲酯的两嵌段共聚物。采用ＧＰＣ、ＦＴＩＲ、ＮＭＲ（＾１Ｈ ＮＭＲ，＾１３Ｃ ＮＭＲ和固体ＮＭＲ）和ＤＭＡ等手段进行了表征。结果表明，所得产物为高分子量，窄分布，具有微相分离结构的两嵌段共聚物。     

两亲嵌段共聚物溶液内胶束形成的温度效应

合成了一系列具有两亲嵌段结构的聚（乙二醇）（PEO）一聚（丙二醇）（PPO）共聚物．利用荧光探针及示差量热法测定了共聚物水溶液的临界胶束形成温度（CMT）值．发现二嵌段共聚物（PEO－PPO）和三嵌段共聚物（PEO－PPO－PEO）有着类似的变化规律，即随共聚物分子中疏水链（PPO）长度的增大，其CMT值降低．但三嵌段共聚（PPO－PEO－PPO）则因疏水链段处于共聚物分子的两端，因而在溶液中有可能形成立体网状交联结构．此外，利用探针分子在不同极性溶剂中荧光峰值波长发生位移的现象可以对形成胶束内核的组织程度、极性大小进行估测．     

聚甲基丙烯酸甲酯-聚四氢呋喃嵌段共聚物微观结构的研究

我们用SAXS、TEM等方法研究了分子量分散性较大的PMMA-b-PTHF两嵌段共聚物的微相结构。试样的分子量多分散系数为1.99,PMMA的重量分数为0.48。实验结果表明,其平衡微相结构并不是层状微区,而是在尺寸上也具有一定分散性的球状微区,微区之间并未形成三维有序的大晶格结构,而是一种无规聚集结构。这和单分散两嵌段共聚物理论所预言的结果是不同的。     

嵌段结构对两亲嵌段共聚物水溶液行为的影响

在合成了二种具有相同组成不同嵌段结构排布的共聚物基础上对它们溶液的物理化学行为用荧光探针的方法进行了研究，结果表明：由于结构排布的不同其物理化学行为有着较大的差异，三嵌段结构的共聚物较二嵌段者更易于形成胶束体系，而二嵌段共聚物则易于发生凝胶化，对上述结果进行讨论和解释．     

嵌段共聚物规整纳米多孔薄膜的制备与形貌调控

通过结合嵌段共聚物自组装与非溶剂致相分离法,制备了上表面为高规整纳米直孔薄层,内部为双连续大孔支撑层的非对称薄膜结构,并考察了铸膜液浓度、溶剂挥发时间、凝固浴温度、刮膜厚度等因素对膜形貌的影响,实现对表面结构的有效调控.研究表明铸膜液浓度与挥发时间的影响有协同效应,随着铸膜液浓度的升高,规整表面孔结构所需的挥发时间减小.若铸膜液浓度不变,挥发时间的增大可使膜表面依次完成从非规整孔、规整柱状孔,再到层状孔的转变.凝固浴温度的降低有利于规整表面结构的形成.当刮膜厚度降低时,原有操作条件下的膜表面形貌形成规律将不再适用,为制备更薄的规整纳米多孔薄膜,需降低挥发时间或采用溶剂退火的方法,这一发现扩展了此类新型薄膜材料制备过程的可操作空间.     

聚苯乙烯-聚(4-乙烯基吡啶)嵌段共聚物LB膜结构形态的研究

采用氯仿作为铺展溶剂,将嵌段共聚物聚苯乙烯-聚(4-乙烯基吡啶)(PS-b-P4VP)稀溶液铺展于空气与水界面上,利用Langmuir-Blodgett(LB)膜技术转移至固体基底.研究了不同的嵌段比、表面压和小分子1-芘丁酸(PBA)的加入对嵌段共聚物气液界面聚集组装的影响.研究发现随着亲水段(P4VP)的增加,聚集组装结构由纳米片状、带状转变成纳米条状、纳米点状结构.表面压对纯PS-b-P4VP聚集组装产生影响,表面压增大,组装体排列紧密;随着表面压的继续增大,单层聚集结构遭到破坏,发生堆叠.加入PBA小分子后,PBA与PS-b-P4VP形成氢键,形态发生明显变化,原来的片状结构转变为条状或点状结构.     

溶剂去除速度对于溶剂退火薄膜相形貌的影响

以聚苯乙烯-聚4-乙烯基吡啶(PS-b-P4VP)嵌段共聚物作为研究对象,采用DMF作为退火溶剂,以原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)为表征手段,研究了溶剂退火后期溶胀薄膜中溶剂的去除速度对于薄膜相形貌的影响,发现通过改变溶剂去除速度可以有效的调控薄膜中的形貌.当薄膜厚度为35 nm时,DMF的快速挥发会导致薄膜中形成以PS为分散相的反转柱状相结构,当降低溶剂的挥发速度时,薄膜中形成了以PS为分散相的环状形貌,当进一步减缓挥发速度时,薄膜中将形成台阶状的片层结构;然而当薄膜厚度为55 nm时,溶剂退火后期薄膜中形成的是以P4VP为分散相的正常柱状相结构,在相同溶剂去除速度条件下薄膜相形貌变化较小.     

聚苯乙烯/聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物的合成与表征

通过阴离子溶液聚合合成了聚苯乙烯／聚二甲基硅氧烷的嵌段共聚物(PS-b-PDMS),并用GPC、FTIR、DMA,^1H-NMR、TEM等分析手段袁征了其结构与组成;电镜测得该嵌段共聚物的微区尺寸大约为20～30nm,与计算微区尺寸的结果相近。该共聚物具有非常低的表面能。     

两嵌段共聚物在闭合球壳内的相分离

嵌段共聚物所形成特定的空间图样,其微观形态不仅与各组分之间的相互作用以及各组分的含量有关,嵌段的空间受限状况也会对分相形态造成一定的影响.为了研究受限于球壳内的线型AB两嵌段共聚物的相分离行为,构建了适用于闭合球壳空间的Laplace-Beltrami算子,并运用TDGL(time dependent Ginzburg...     

两亲嵌段共聚物溶液自组装新进展

综述了两亲嵌段共聚物在溶液中自组装的新进展，重点介绍了两亲嵌段共聚物自组装聚集体中棒状、蠕虫状、囊泡、洋葱和实心洋葱等几种新形态的特点和形成机理；另外对两亲嵌段共聚物溶液自组装在光电、药物释放、靶向以及作为基因工程载体方面的应用前景及两亲嵌段共聚物聚集体的制备方法作了详细的评述。