聚苯乙烯-聚丁二烯嵌段聚合物有序多孔膜在可收缩膜上的形变和光学 .PDF

第３１卷 第５期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．３１Ｉｓｓ．５ ２０１４年５月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｍａｙ２０１４ 聚苯乙烯聚丁二烯嵌段聚合物有序多孔膜在 可收缩膜上的形变和光学性质  贾若琨 　李婷婷　周诗宇 （东北电力大学化学工程学院　吉林 １３２０１２） 摘　要　利用溶剂散逸自组装法在潮湿的条件下，制备了聚苯乙烯聚丁二烯嵌段聚合物（ＰＳｂＰＢ）有序多孔 膜。利用聚乙烯可收缩膜将ＰＳｂＰＢ多孔膜进行两次收缩，形成小孔径的有序多孔膜。通过收缩，膜上的孔由 圆形变为长方形或者梭形，孔的尺寸从微米级收缩至亚微米级。利用扫描电子显微镜对膜收缩过程中２种形 状产生的机理进行了研究。结果表明，ＰＳｂＰＢ结合了聚苯乙烯（ＰＳ）和聚丁二烯（ＰＢ）两个均聚物的优点，收 缩后仍然保持膜结构的平整性，从而将不可见的热场变化转变为可见的光学变化。 关键词　溶剂散逸自组装，聚苯乙烯聚丁二烯嵌段聚合物，有序多孔膜，收缩 中图分类号：Ｏ６４４　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１４）０５０５６００６ ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１４．３０３６６ 近年来，尺寸均匀的有序多孔膜以其独特的性能在电子和光电子、微反应器和生物技术领域得到广 ［１５］ 泛应用 。制作这种薄膜有２种方法：从上至下（Ｔｏｐｄｏｗｎ）和从下至上（Ｂｏｔｔｏｍｕｐ）。光刻蚀技术作为 从上至下型精细加工方法的代表，可以制备精确和均匀的微观有序结构。但是，将其应用于材料生产上 不仅设备成本高而且能耗大。从下至上型的合成方法有胶体结晶和嵌段共聚物的微相分离等。此外， ［６１２］ 从下至上型的制造技术还可以使用水滴为模板，在聚合物薄膜上制备有序多孔膜的微孔结构 。当 用潮湿的空气吹过高分子的有机溶液表面时，溶剂挥发的制冷作用将水蒸汽凝结成水滴，均匀分布在高 分子溶液的表面。水滴通过横向之间的毛细作用排列成整齐的有序结构。当溶剂和水先后完全蒸发 后，水滴的痕迹会留在聚合物薄膜上，成为有序多孔高分子膜。由于该方法以溶剂挥发为驱动力，也被 称作“溶剂散逸自组装法”。多孔膜的孔径可以通过调整高分子溶液的浓度、相对分子质量和制备条 件［１３］等参数控制。研究证实，缩小孔径能够改变多孔膜表面的亲疏水性以及光的衍射性质［１４１５］。然而， 由于该方法利用了水滴为模板，液体表面张力和布朗运动的作用造成多孔膜的孔径无法小于微米级。 本文在具有“形状记忆效应”的聚乙烯可收缩膜表面上，将ＰＳｂＰＢ有序多孔膜缩小为具有亚微米尺寸 的周期性结构，不仅获得了整齐的长方形和梭形的平面结构，而且该膜同以前报道的聚丁二烯（ＰＢ）收 ［８］ 缩膜 相比具有更优良的衍射性质。 １　实验部分 １．１　试剂和仪器 Ｓ３５００Ｎ型扫描电子显微镜（日本日立公司）。聚Ｎ十二烷基丙烯酰胺ｃｏＮ己酸基丙烯酰胺（ａ） ４ ４ 按照文献［１２］方法合成，通过色谱测定共聚物的相对分子质量为Ｍ ＝２１７×１０和Ｍ ＝１４７×１０ ｗ ｎ ５ （Ｍ／Ｍ ＝１４８）。ＰＳｂＰＢ（ｂ）从ＪＳＲ公司购买（Ｍ ＝１×１０），聚乙烯可收缩膜购于日本三井公司。 ｗ ｎ ｗ １．２　ＰＳｂＰＢ有序多孔膜的制备 在２０～２５℃，通过向培养皿（直径，９ｃｍ）中的高分子溶液（２５～５ｍＬ）通入