近日，來自清華大學(xué)的危巖教授和袁金穎教授等人在近期的Macromolecules期刊上發(fā)表了一篇題為“Morphology Evolution of Polymeric Assemblies Regulated with Fluoro-Containing Mesogen in Polymerization-Induced Self- Assembly”的文章。
文章中詳細(xì)介紹了運(yùn)用聚合誘導(dǎo)自組裝（PISA）研究ABC型軟-硬嵌段共聚物的自組裝行為。作者首先通過PISA制備不同形貌的AB兩嵌段共聚物組裝體，隨后以這些組裝體為種子，分散聚合含氟液晶單體C，從而可以系統(tǒng)研究疏水作用、疏油作用以及液晶有序?qū)M裝體形貌演變的影響。組裝體。基于此，PISA現(xiàn)已發(fā)展成為研究聚合物自組裝行為的一個(gè)有力手段，尤其是利用PISA法來研究液晶核心的ABC型嵌段共聚物的自組裝。文章的第一作者是清華大學(xué)博士生霍猛。
圖1 相關(guān)聚合物的合成圖示
a）PDMA-b-PBzMA-b-PFMA三嵌段共聚物的合成路線；b）液晶調(diào)節(jié)的PDMA-b-PBzMA-b-PFMA組裝體在PISA過程中的形態(tài)演變的示意。
圖2 各種組裝體的透射電鏡照片及相關(guān)表征
圖中a-e分別為D33-B58，D33-B58-F19，D33-B58-F30，D33-B58-F62和D33-B58-F120組裝體的透射電鏡照片；f為D33-B58和D33-B58-Fy (y= 19, 30, 62, 120)組裝體的動(dòng)態(tài)光散射表征。其中D代表 PDMA，B代表PBzMA，F(xiàn)代表 PFMA；下標(biāo)表示聚合度。
圖3 相關(guān)組裝體的冷凍電鏡照片
a-d分別表示為D33-B58-F19，D33-B58-F30，D33-B58-F62和D33-B58-F120組裝體的冷凍電鏡照片。
圖4 相關(guān)組裝體的原子力顯微鏡照片
a-d分別為D33-B58-F19，D33-B58-F30，D33-B58-F62和D33-B58-F120組裝體的原子力顯微鏡的相位圖像；e-h為D33-B58-F19，D33-B58-F30，D33-B58-F62和D33-B58-F120組裝體的原子力顯微鏡的高度圖像；i-l為D33-B58-F19，D33-B58-F30，D33-B58-F62和D33-B58-F120組裝體的原子力顯微鏡的高度剖面。
圖5 室溫真空干燥條件下相關(guān)組裝體的小角X射線衍射圖譜
圖6 相關(guān)組裝體的DSC曲線
圖7 D33-B58-Fy (y=19, 30, 62, 120)組裝體的形態(tài)演化的機(jī)理表征
圖8 組裝體形態(tài)演變的機(jī)理示意圖
a-e分別為D33-B42，D33-B42-F12，D33-B42-F16，D33-B42-F25和D33-B42-F44組裝體的透射電鏡照片；f為D33-B42和D33-B42-Fy（y=12,16,25,44）組裝體的動(dòng)態(tài)光散射表征。
圖9 D33-B42-F44柱狀膠束的原子力顯微鏡相位圖像（a），高度圖像（b）和高度剖面（c）
圖10 相關(guān)組裝體的表征
a-e分別為D33-B106，D33-B106-F15，D33-B106-F33，D33-B106-F59和D33-B106-F145組裝體的透射電鏡照片；f為D33-B106和D33-B106-Fy（y=15,33,59,145）組裝體的動(dòng)態(tài)光散射表征。
圖11 相關(guān)組裝體的表征
a-e分別為 D33-B192，D33-B192-F23，D33-B192-F36，D33-B192-F72和D33-B106-F33，D33-B192-F23以及D33-B192-F72組裝體的透射電鏡照片；f為D33-B27-Fy（y = 0,8,16,28,45）組裝體的動(dòng)態(tài)光散射表征。
通過種子分散可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合法（使用PDMA-b-PBzMA膠束或囊泡作為種子），研究人員系統(tǒng)地研究了PDMA-b-PBzMA-b-PFMA組裝體的形態(tài)演化。當(dāng)使用膠束作為大分子鏈轉(zhuǎn)移劑時(shí)，組裝的形態(tài)由球形演化成橢球，微相分離的球體，微相分離的橢球，最后形成棒狀膠束；與此同時(shí)，從PDMA-b-PBzMA囊泡中生長的三嵌段共聚物組裝體則隨著PFMA的鏈長增加而發(fā)生囊泡至圓柱形的轉(zhuǎn)變。最后，基于棒狀聚合物豐富的種類和功能，研究人員的這項(xiàng)研究將會(huì)為軟-硬嵌段共聚物的自組裝提供新的途徑。
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