清华危岩教授和袁金颖教授：在聚合物诱导自组装过程中用含氟液晶调控的聚合组装体的形态演变
近日，来自清华大学的危岩教授和袁金颖教授等人在近期的Macromolecules期刊上发表了一篇题为“Morphology Evolution of Polymeric Assemblies Regulated with Fluoro-Containing Mesogen in Polymerization-Induced Self- Assembly”的文章。
文章中详细介绍了运用聚合诱导自组装（PISA）研究ABC型软-硬嵌段共聚物的自组装行为。作者首先通过PISA制备不同形貌的AB两嵌段共聚物组装体，随后以这些组装体为种子，分散聚合含氟液晶单体C，从而可以系统研究疏水作用、疏油作用以及液晶有序对组装体形貌演变的影响。组装体。基于此，PISA现已发展成为研究聚合物自组装行为的一个有力手段，尤其是利用PISA法来研究液晶核心的ABC型嵌段共聚物的自组装。文章的第一作者是清华大学博士生霍猛。
图1 相关聚合物的合成图示
a）PDMA-b-PBzMA-b-PFMA三嵌段共聚物的合成路线；
b）液晶调节的PDMA-b-PBzMA-b-PFMA组装体在PISA过程中的形态演变的示意。
图2 各种组装体的透射电镜照片及相关表征
图中a-e分别为D33-B58，D33-B58-F19，D33-B58-F30，D33-B58-F62和D33-B58-F120组装体的透射电镜照片；f为D33-B58和D33-B58-Fy (y= 19, 30, 62, 120)组装体的动态光散射表征。其中D代表 PDMA，B代表PBzMA，F代表 PFMA；下标表示聚合度。
图3 相关组装体的冷冻电镜照片
a-d分别表示为D33-B58-F19，D33-B58-F30，D33-B58-F62和D33-B58-F120组装体的冷冻电镜照片。
图4 相关组装体的原子力显微镜照片
a-d分别为D33-B58-F19，D33-B58-F30，D33-B58-F62和D33-B58-F120组装体的原子力显微镜的相位图像；e-h为D33-B58-F19，D33-B58-F30，D33-B58-F62和D33-B58-F120组装体的原子力显微镜的高度图像；i-l为D33-B58-F19，D33-B58-F30，D33-B58-F62和D33-B58-F120组装体的原子力显微镜的高度剖面。
图5 室温真空干燥条件下相关组装体的小角X射线衍射图谱
图6 相关组装体的DSC曲线
图7 D33-B58-Fy (y=19, 30, 62, 120)组装体的形态演化的机理表征
图8 组装体形态演变的机理示意图
a-e分别为D33-B42，D33-B42-F12，D33-B42-F16，D33-B42-F25和D33-B42-F44组装体的透射电镜照片；f为D33-B42和D33-B42-Fy（y=12,16,25,44）组装体的动态光散射表征。
图9 D33-B42-F44柱状胶束的原子力显微镜相位图像（a），高度图像（b）和高度剖面（c）
图10 相关组装体的表征
a-e分别为D33-B106，D33-B106-F15，D33-B106-F33，D33-B106-F59和D33-B106-F145组装体的透射电镜照片；f为D33-B106和D33-B106-Fy（y=15,33,59,145）组装体的动态光散射表征。
图11 相关组装体的表征
a-e分别为 D33-B192，D33-B192-F23，D33-B192-F36，D33-B192-F72和D33-B106-F33，D33-B192-F23以及D33-B192-F72组装体的透射电镜照片；f为D33-B27-Fy（y = 0,8,16,28,45）组装体的动态光散射表征。
通过种子分散可逆加成-断裂链转移聚合法（使用PDMA-b-PBzMA胶束或囊泡作为种子），研究人员系统地研究了PDMA-b-PBzMA-b-PFMA组装体的形态演化。当使用胶束作为大分子链转移剂时，组装的形态由球形演化成椭球，微相分离的球体，微相分离的椭球，最后形成棒状胶束；与此同时，从PDMA-b-PBzMA囊泡中生长的三嵌段共聚物组装体则随着PFMA的链长增加而发生囊泡至圆柱形的转变。最后，基于棒状聚合物丰富的种类和功能，研究人员的这项研究将会为软-硬嵌段共聚物的自组装提供新的途径。
论文链接：
http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.7b01437
来源：材料人网
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