poly(butyl acrylate)-block-poly8-(4'-cyano-4-biphenyl)-1-octanoyl acrylate液晶嵌段共聚物的合成及自组装行为的研究

摘要

液晶嵌段共聚物在近几年被广泛研究,因为它们能在不同尺度上自组装形成多级次结构,并且提供了探索液晶有序排列和微相分离区域形貌之间相互作用关系的机会.本文集中研究基于PCBOA的液晶嵌段共聚物的合成及其自组装行为.通过原子转移自由基聚合制备了一系列较窄分布的包含无定形段和侧链型液晶段的二嵌段共聚物:聚甲基丙烯酸丁酯-block-聚丙烯酸(4’-氰基联苯-4-1,8-辛氧基)酯(PBA-b-PCBOA)，其液晶质量分数范围从25%到87%。GPC表征证明所有聚合物都有较低的PDI，并通过核磁氢谱表征了其结构及分子量。DSC和POM表征结果显示，对于所有样品，其各向同性温度随着液晶含量的降低而降低。SAXS和 AFM实验表明，该体系中不同液晶嵌段组成的共聚物在有序一无序转变之前会自组装形成球状相，柱状相和层状相。因为液晶基元自组织形成近晶相，为了最大程度降低表面能，在所有不同液晶含量的共聚物中层状相占据最大的范围。有趣的是，对于旋涂的薄膜样品，随着退火时间的增加，层状相分离尺度降低。退火时较低的降温速度有助于层间距更小的层状相出现。对于液晶段质量分数67%的共聚物，发现了热力学可逆的有序一有序转变，即层状相到修饰层状相的转变。