嵌段共聚物PS-b-P4VP薄膜的微相结构研究

摘要

苯乙烯与4-乙烯基吡啶的嵌段共聚物(PS-b-P4VP)是一种结构新颖的两亲性聚合物,PS链段与P4VP链段在热力学上不相容,因此嵌段共聚物在一定条件下会发生微相分离而形成纳米微区结构。目前,有关这种嵌段共聚物的微相结构的研究报道较少。本课题主要对PS-b-P4VP二嵌段共聚物的微相分离行为和微相结构形貌开展研究。首先采用原子转移自由基聚合(ATRP)方法合成了聚苯乙烯-b-聚(4-乙烯基吡啶)二嵌段共聚物(PS-b-P4VP),并使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对嵌段共聚物的结构进行表征。对嵌段共聚物进行溶液旋涂成膜,使用原子力显微镜(AFM)对薄膜微相分离后形成的微相结构进行观察,重点研究热处理温度及时间对嵌段共聚物微相分离行为和微相结构的影响。AFM结果表明,二嵌段共聚物PS-b-P4VP因热处理条件的改变,表现了不同程度的微相分离的形貌结构;热处理温度及时间的增加有利于嵌段共聚物的微相分离。在适宜的热处理条件下,二嵌段共聚物呈''''海-岛''''微相分离结构,PS相为分散相,P4VP相为连续相。